CN111118999A - 城市交叉路口、公交站及公交专用道的道路结构 - Google Patents

城市交叉路口、公交站及公交专用道的道路结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种城市交叉路口、公交站及公交专用道的道路结构，所述道路结构从上至下包括表面层、中面层、下面层、基层和底基层，在下面层和基层之间设置有橡胶沥青应力吸收层，表面层由4cm～6cm喷洒露石剂的半柔性材料SFA13构成；中面层由6cm～8cm掺有相变储能材料的半柔性材料SFA16构成；下面层由8cm～10cm的EME20高模量沥青混合料构成，基层由18cm～20cm掺甘蔗渣纤维、废旧橡胶粉和吸水树脂聚丙烯酸钠盐的C‑B‑1水泥稳定级配碎石或砾石构成，底基层由15cm～18cm装配式正六棱柱状多孔水泥混凝土构成。本发明通过整合和优化路面铺装结构，改善了道路结构的水稳定性、抗裂性能和耐久性，提高了路面抗车辙、抗滑性能和疲劳性能，在一定程度上缓解了城市热岛效应，实现了废弃物的重复利用。

Description

城市交叉路口、公交站及公交专用道的道路结构
技术领域
本发明属于道路工程技术领域，尤其涉及城市交叉路口、公交站及公交专用道的道路结构。
背景技术
道路的交叉口多为车辆启停、刹车的主要区域，车辆渠化严重，在各种因素作用下，传统沥青路面很容易出现拥包、车辙、波浪等现象。公交站虽然只占道路中很小的一段，但作为城市交通正常运行的重要部分，公交车进站或出站时转弯的侧向力，停车时的摩阻力，启动时的摩擦力等，沥青路面极易诱发车辙病害。同时，公交专用道为完全渠化车道，对路面材料的高温抗变形能力要求高，普通沥青路面结构易发生车辙、开裂等早期病害。为此，如何提高沥青路面的高温抗车辙性能，延长路面服役寿命成为道路工作者的研究重点。
公开号为CN206503047U，公开的公交专用道路面铺装结构涉及磨耗层、高模量抗车辙变形层、抗疲劳层和半柔性抗开裂层。公告号为CN206529665U，公开的城市公交专用道复合路面结构包括了柔性路面材料上面层、高模量沥青混凝土中面层、连续配筋混凝土下面层和水泥稳定碎石半刚性基层。公开号为CN105481322A，公开了一种半柔性复合路面结构及其制备方法，其中半柔性复合路面结构由大孔隙沥青混合料基体70-80％和橡胶粉水泥砂浆20-30％组成。公开号为CN101096837A公开了一种半柔性复合路面的构筑方法，包括首先制作大孔隙母体沥青混合料，然后将以水泥为主要成分的水泥胶浆灌入大孔隙母体沥青混合料中，铺筑后进行表面处理及一定时间的养护即可。公开号为CN106587842A公开了半柔性路面材料的原料中水泥灌浆料的制备方法。公告号为CN208415027U公开了一种半柔性复合路面结构，上层为涂覆层，下层为水泥混合胶浆与沥青材料的复合层。公告号为CN205134126U公开了半柔性沥青路面基层结构，包括上基层和下基层，下基层为二灰稳定碎石层，上基层为泡沫沥青就地冷再生二灰碎石层。公告号为CN205134128U公开了一种半柔性沥青路面结构，包括SMA-13、Sup-13或AC-13上面层、水泥-乳化沥青冷再生沥青混合料下面层。公开号为CN103866667A，公开的半柔性重载路面铺装结构包括：表面层为高粘度改性沥青混合料，中面层为高模量沥青混合料，下面层为低标号道路沥青密级配沥青稳定碎石，半柔性基层为骨架密实型水泥-乳化沥青混凝土。上述半柔性的路面结构主要包括两种，其一是水泥基灌浆料灌注填充大空隙开级配沥青混合料，其二是水泥-乳化沥青混凝土。由于水泥-乳化沥青混凝土的成分为水泥、集料和乳化沥青，各原材料之间存在配伍性与相容性的问题，同时水泥-乳化混凝土的抗压强度较低、水稳定性差、粘度强度低、耐久性严重不足，难以胜任道路的表层，目前水泥-乳化沥青混凝土公开报道应用实体工程甚少。为此，国内外道路领域对半柔性材料(路面)的界定达成了一种共识即在开级配骨架空隙结构沥青混合料中灌注具有特殊性能的水泥基灌浆料而形成的一种复合材料(路面)。
由于水泥稳定级配碎石或砾石抗裂性能不佳，耐久性不足，易导致基层开裂和路面反射裂缝等问题，是当前半刚性基层的顽疾，一直困扰着道路工程人员。针对城市道路特殊路段车辙病害，目前的以半柔性路面为表层的路面结构方案虽然取得了一定的效果，但是由于水泥基灌浆料的性能和施工工艺等原因，导致半柔性路面表层的构造深度小，抗滑性能较差，部分附在集料表面的灌浆料硬化后易脱落。同时如何缓解城市热岛效应和实现废弃物的循环利用是当今时代实施交通基础设施建设可持续发展的关键之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种城市交叉路口、公交站及公交专用道的道路结构，本发明通过改进路面各层材料组成设计，整合和优化路面铺装结构设计，改善了基层的水稳定性、抗裂性能以及耐久性，避免基层的冲刷损害、收缩开裂和反射裂缝，提高了路面抗车辙、抗滑性能和疲劳性能，在一定程度上缓解了城市热岛效应，实现了废弃物的重复利用，并减薄了路面厚度，降低了全寿命周期工程的成本。为了实现上述目的，本发明采用以下技术效果：
根据本发明的一个方面，提供一种城市交叉路口、公交站及公交专用道的道路结构，所述道路结构从上至下包括表面层、中面层、下面层、基层和底基层，在所述下面层和基层之间设置有橡胶沥青应力吸收层，其中，表面层1由4cm～6cm喷洒露石剂的半柔性材料SFA13层构成；所述中面层由6cm～8cm掺有相变储能材料的半柔性材料SFA16层构成；所述下面层由8cm～10cm高比例RAP的EME20高模量沥青混合料层构成，所述基层由18cm～20cm掺甘蔗渣纤维、废旧橡胶粉和吸水树脂聚丙烯酸钠盐的C-B-1水泥稳定级配碎石或砾石层构成，底基层由15cm～18cm的装配式正六棱柱状多孔水泥混凝土层构成。
上述方案进一步优选的，在所述表面层与中面层之间设置有第一黏层，中面层和下面层之间设置有第二黏层，第一黏层和第二黏层为SBS改性沥青黏层或改性乳化沥青黏层，其单位面积撒布量0.7～0.8kg/m2。
优选的，所述橡胶沥青应力吸收层的厚度为0.8cm～1.3cm；吸收层能够抑制下面层和基层之间反射裂缝的发展，防止水分侵入路面结构层间，起防水损坏作用，与此同时，橡胶沥青拥有超强的粘性，加强层间粘结，有利于路面结构受力。
上述方案进一步优选的，在所述底基层的下半部分设置有沿底部方向的缝隙，相邻之间的缝隙的距离为0.6m-1.5m，缝隙的宽度为0.5cm-2.5cm。
上述方案进一步优选的，所述半柔性材料SFA13是向橡胶沥青混合料灌注水泥灌浆料制备而成，其中，橡胶沥青混合料的空隙率20％～28％，橡胶沥青混合料由以下重量比的原料拌和摊铺压实而成：集料：矿粉：橡胶沥青＝100：3～5：3.5～5.5；该水泥灌浆料由以下重量份原料制备而成：普通硅酸盐水泥30～50份，Ⅱ级粉煤灰5～10份，细砂10～15份，硫酸盐系早强剂0.5～2份，聚羧酸减水剂0.1～0.3份，皂角苷类引气剂碳酸钠1～6份，羧基丁苯乳胶1～4份，碳酸钙0.1～0.4份，水15～35份。
上述方案进一步优选的，所述相变储能材料的半柔性材料SFA16是向橡胶沥青混合料灌注含相变储能材料的水泥灌浆料制备而成，该橡胶沥青混合料的空隙率20％～28％，所述橡胶沥青混合料由以下原料和重量比拌和摊铺压实而成，集料：矿粉：橡胶沥青＝100：3～5：3.5～5.5；该相变储能材料的水泥灌浆料由以下重量份原料制备而成：普通硅酸盐水泥30～50份，Ⅱ级粉煤灰5～10份，细砂5～10粉，硫酸盐系早强剂0.5～2份，聚羧酸减水剂0.1～0.3份，碳酸钠1～6份，碳酸钙0.1～0.4份，水12～32份，相变储能材料3～5份。
上述方案进一步优选的，在所述相变储能材料的半柔性材料SFA16的外部包裹有乳化沥青，所述相变储能材料的半柔性材料SFA16由膨胀石墨作为储能载体并附以石蜡类、脂肪酸类、聚乙二醇中的一种或几种作为相变材料进行制备而得，相变材料与储能载体的质量比为40％-80％。
上述方案进一步优选的，所述高比例RAP的EME20高模量沥青混合料由以下重量比的原料拌和摊铺压实而成：集料：矿粉：低标号道路沥青＝100：5～6：5.5～6.5，其中集料包含25～50％的RAP旧料。
上述方案进一步优选的，所述基层由甘蔗渣纤维、废旧橡胶粉和吸水树脂聚丙烯酸钠盐的C-B-1水泥稳定级配碎石或砾石料拌和摊铺压实而成，基层由以下重量比原料拌和摊铺压实而成：集料：普通硅酸盐水泥：甘蔗渣纤维：废旧橡胶粉：吸水树脂聚丙烯酸钠盐＝100：4～6.5：0.3～0.8：0.5～3.5：0.1～0.3。
上述方案进一步优选的，所述15～18cm装配式正六棱柱状多孔水泥混凝土的强度等级不宜小于C20，孔隙率为10％～15％，装配式正六棱柱状多孔水泥混凝土由以下原材料组成，5mm～10mm粗骨料1629kg/m3、水泥503kg/m3、水150.9kg/m3、减水剂2.0kg/m3、胶粉15.1kg/m3和聚乙烯醇粉末4.0kg/m3；其中，所述粗骨料由天然粗骨料814.5～1140.3kg/m3和再生粗骨料488.7～814.5kg/m3组成。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种城市交叉路口、公交站及公交专用道的道路结构的施工方法，所述道路结构的施工方法按如下步骤进行：
1)、矿料级配的确定：主要对集料的级配，高模量沥青混合料EME20的新集料为玄武岩和石灰岩的组合；
2)、辅助材料制备：①相变储能材料制备，所述相变储能材料膨胀石墨为储能载体，以石蜡类、脂肪酸类、聚乙二醇等一种或几种为相变材料，且其相变储能材料的外部包裹乳化沥青进一步确保相变过程无液体泄漏；储能载体的制备过程如下：首先，称取100g膨胀石墨、400g聚乙二醇以及800g-1200g的乳化沥青待用，将膨胀石墨置于70℃～80℃烘箱，加热10h～12h确保膨胀石墨中无水分；其次，将聚乙二醇溶解于50℃～60℃的蒸馏水中，制备聚乙二醇水溶液；再次，将已烘干的膨胀石墨与聚乙二醇水溶液混合，并在60℃下超声振荡0.5h；再将膨胀石墨与聚乙二醇混合溶液物置于80℃真空干燥箱中，并抽真空4h～5h，使膨胀石墨的孔隙被聚乙二醇填充，从而获得膨胀石墨-聚乙二醇复合材料；最后，将膨胀石墨-聚乙二醇复合材料缓缓加入乳化沥青中，同步搅拌并控制搅拌速度由慢至快，当其全部加入后，恒速转动0.5h，搅拌速度1000-1500转/分，以使得乳化沥青能充分包裹复合材料，从而制备得到聚乙二醇相变储能材料；
②水泥灌浆料制备，按照水泥灌浆料中各原材料的重量进行配比；
③相变储能水泥灌浆料制备，其制备过程为：首先将相变储能材料、普通硅酸盐水泥、粉煤灰、细砂混合一起搅拌3min，然后再加入硫酸盐系早强剂、聚羧酸减水剂、皂角苷类引气剂碳酸钠、羧基丁苯乳胶、碳酸钙和水，混合后搅拌5min，以确保相变储能材料能较均匀地分散在水泥灌浆料中
3)、路面铺装结构施工：由下之上依次进行装配式正六棱柱状多孔水泥混凝土底基层、水泥稳定碎石基层摊铺、橡胶沥青应力吸收层摊铺、下面层摊铺、黏结层、中面层摊铺以及表面层摊铺。
综上所述，由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
(1)、本发明主要采用半柔性路面、水泥混凝土路面与沥青路面形成复合式路面结构，通过使用露石剂对半柔性材料的表层进行露石处理，解决了传统半柔性路面刮浆不均匀、抗滑性能差等问题，提高沥青路面的抗车辙性能，以及使用正十二烷、正十四烷、和低密度聚乙烯所制备的复合相变材料掺入半柔性材料，当高温时可降低路表温度，缓解城市热岛效应，低温时可提升路面温度，缓解冰冻对路面行车安全的影响。
(2)、本发明在水泥稳定碎石中掺入甘蔗渣纤维、废旧橡胶粉和高分子吸水树脂，不仅可改善基层的水稳定性、抗裂性以及耐久性，减少或避免基层的收缩开裂和路面反射裂缝，而且可重复利用废弃物，节省自然资源，实现交通基础设施建设的可持续发展；
(3)、本发明采用装配式正六棱柱状多孔水泥混凝土以废旧水泥混凝土再生粗骨料为主要原料之一，实现了废弃物大宗利用，大大提高城市道路建设施工效率，正六棱柱状，多孔水泥混凝土预制板，可强化荷载的传递，解决基层下部水损害的问题。
附图说明
图1是本发明的城市交叉路口、公交站及公交专用道的道路结构的结构示意图；
图2为装配式正六棱柱状多孔水泥混凝土俯视图；
图3为装配式正六棱柱状多孔水泥混凝土组装俯视图；
附图中，表面层1，第一黏层2，中面层3，第二黏层4，下面层5，橡胶沥青应力吸收层6，基层7，底基层8。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
实施例1，如图1所示，根据本发明的一种城市交叉路口、公交站及公交专用道的道路结构，所述道路结构从上至下包括表面层1、中面层3、下面层5、基层7和底基层8，在所述下面层4和基层7之间设置有橡胶沥青应力吸收层6，其中，所述表面层1由4cm～6cm喷洒露石剂的半柔性材料SFA13构成；中面层3由6cm～8cm掺有相变储能材料的半柔性材料SFA16构成；所述下面层5由8cm～10cm高比例RAP的EME20高模量沥青混合料构成，所述基层7由18cm～20cm掺甘蔗渣纤维、废旧橡胶粉和吸水树脂聚丙烯酸钠盐的C-B-1水泥稳定级配碎石或砾石构成，在所述表面层1与中面层3之间设置有第一黏层2，中面层3和下面层5之间设置有第二黏层4，所述第一黏层2和第二黏层4为SBS改性沥青黏层或改性乳化沥青黏层，其单位面积撒布量0.7～0.8kg/m2，所述橡胶沥青应力吸收层6的厚度为0.8cm～1.3cm；
在本发明中，由于水泥稳定级配碎石或砾石抗裂性能不佳，耐久性不足，易导致基层开裂和路面反射裂缝等问题，基层积水诱发基层冲刷破坏，耐久性不足，针对城市道路特殊路段车辙病害，在所述基层7的下方设置底基层8，如图1、图2和图3所示，所述底基层8由15cm～18cm装配式正六棱柱状多孔水泥混凝土；在所述底基层8的下半部分设置有沿底部方向的缝隙9，相邻之间的缝隙9的距离为1m(即相邻的正六棱柱状多孔水泥混凝土之间设置缝隙9)，缝隙9的宽度为1cm-1.5cm，从而可将装配式多孔水泥混凝土5内多余的水分沿缝隙50渗入排水沟或其他辅助排水设备内。
在本发明中，所述半柔性材料SFA13是向橡胶沥青混合料灌注水泥灌浆料制备而成，其中，橡胶沥青混合料的空隙率20％～28％，橡胶沥青混合料由以下重量比的原料拌和摊铺压实而成：集料：矿粉：橡胶沥青＝100：3～5：3.5～5.5；该水泥灌浆料由以下重量份原料制备而成：普通硅酸盐水泥30～50份，Ⅱ级粉煤灰5～10份，细砂10～15份，硫酸盐系早强剂0.5～2份，聚羧酸减水剂0.1～0.3份，皂角苷类引气剂碳酸钠1～6份，羧基丁苯乳胶1～4份，碳酸钙0.1～0.4份，水15～35份。
所述相变储能材料的半柔性材料SFA16是向橡胶沥青混合料灌注含相变储能材料的水泥灌浆料制备而成，该橡胶沥青混合料的设计目标空隙率20％～28％，所述橡胶沥青混合料由以下原料和重量比拌和摊铺压实而成，集料：矿粉：橡胶沥青＝100：3～5：3.5～5.5；该相变储能材料的水泥灌浆料由以下重量份原料制备而成：普通硅酸盐水泥30～50份，Ⅱ级粉煤灰5～10份，细砂5～10粉，硫酸盐系早强剂0.5～2份，聚羧酸减水剂0.1～0.3份，碳酸钠1～6份，碳酸钙0.1～0.4份，水12～32份，相变储能材料3～5份；
在所述相变储能材料外部包裹有乳化沥青，所述相变储能材料由膨胀石墨作为储能载体并附以石蜡类、脂肪酸类、聚乙二醇中的一种或几种作为相变材料进行制备而得，相变材料与储能载体的质量比为40％-80％。
所述高比例RAP的EME20高模量沥青混合料由以下重量比的原料拌和摊铺压实而成：集料：矿粉：低标号道路沥青＝100：5～6：5.5～6.5，其中集料包含25～50％的RAP旧料。
所述基层7由甘蔗渣纤维、废旧橡胶粉和吸水树脂聚丙烯酸钠盐的C-B-1水泥稳定级配碎石或砾石料拌和摊铺压实而成，基层7由以下重量比原料拌和摊铺压实而成：集料：普通硅酸盐水泥：甘蔗渣纤维：废旧橡胶粉：吸水树脂聚丙烯酸钠盐＝100：4～6.5：0.3～0.8：0.5～3.5：0.1～0.3。
所述15～18cm装配式正六棱柱状多孔水泥混凝土的强度等级不宜小于C20，孔隙率为10％～15％，装配式正六棱柱状多孔水泥混凝土由以下原材料组成，5mm～10mm粗骨料1629kg/m3、水泥503kg/m3、水150.9kg/m3、减水剂2.0kg/m3、胶粉15.1kg/m3和聚乙烯醇粉末4.0kg/m3；其中，所述粗骨料由天然粗骨料814.5～1140.3kg/m3和再生粗骨料488.7～814.5kg/m3组成。本发明采用旧水泥混凝土废料作为装配式正六棱柱状多孔水泥混凝土的粗骨料原材料，既提高资源再利用和循环利用水平，又加快施工进度，强化工程质量的控制以及避免基层积水诱发水损害，延长道路服役年限，实现交通基础设施建设的可持续发展。总的来说，该路面铺装结构属于新型长寿命路面结构形式，具有优异的路用性能和良好的耐久性，是目前解决路面车辙病害的有效技术手段，并减薄了路面厚度，降低了全寿命周期工程的成本，且顺应了“以人为本、节能减排、资源循环利用、保护环境”的时代要求。
在本发明中，所述集料为玄武岩或石灰岩或花岗岩，对于花岗岩集料务必采取剥落剂以提高沥青与集料粘附性的措施，所述的矿粉为石灰岩石粉，且集料和矿粉的性质需满足现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)相应的技术要求，具体要求如下：所述不同结构层的矿质集料配合比对应以下筛孔尺寸26.5、19、16、13.2、9.5、4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15、0.075mm；对于半柔性材料SFA13，其重量百分比通过率依次为：100、100、100、90～100、50～80、12～30、10～22、6～18、4～15、3～12、3～8、2～6；对于半柔性材料SFA16，其重量百分比通过率依次为：100、100、90～100、70～90、45～70、12～30、10～22、6～18、4～15、3～12、3～8、2～6；对于高模量沥青混合料EME20，其重量百分比通过率依次为：100、90～100、80～95、70～85、60～75、40～55、30～40、20～30、15～20、10～16、6～10、4～8；对于水泥稳定级配碎石或砾石C-B-1，其重量百分比通过率依次为：100、82～86、73～79、65～72、53～62、35～45、22～31、13～22、8～15、5～10、3～7、2～5；所述集料为玄武岩或石灰岩或花岗岩，对于花岗岩集料务必采取剥落剂以提高沥青与集料粘附性的措施，所述的矿粉为石灰岩石粉，且集料和矿粉的性质需满足现行规范要求，其中路面结构的矿料级配范围如表1。
表1：矿料通过各筛孔(mm)的质量百分率
Figure BDA0002371065950000081
根据本发明的另一个方面，还提供了一种城市交叉路口、公交站及公交专用道的道路结构的施工方法，所述道路结构的施工方法按如下步骤进行：
1)、矿料级配的确定：高模量沥青混合料EME20的新集料为玄武岩和石灰岩的组合，填料为石灰石矿粉，旧料来自于沥青路面中面层，采用三氯乙烯抽提后的级配为表2所示，其中旧料掺量为30％，旧料中沥青的质量分数为4.6％。
表2：RAP旧料通过各筛孔(mm)的质量百分率
筛孔mm 26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
通过率％ 100 100 100 96 92 74 55 40 32 25 18 1125
其他混合料的级配如表3，集料采用石灰岩或玄武岩，填料为石灰石矿粉，其性质均满足我国规范要求。
表3：矿料通过各筛孔(mm)的质量百分率
Figure BDA0002371065950000091
所述高比例RAP(25％～50％)的EME20高模量沥青混合料由以下重量比的原料拌和摊铺压实而成：集料：矿粉：低标号道路沥青＝100：5～6：5.5～6.5，其中，集料包含25％～50％的RAP旧料。所述基层6由甘蔗渣纤维、废旧橡胶粉和吸水树脂聚丙烯酸钠盐的C-B-1水泥稳定级配碎石或砾石料拌和摊铺压实而成，基层6由以下重量比原料拌和摊铺压实而成：集料：普通硅酸盐水泥：甘蔗渣纤维：废旧橡胶粉：吸水树脂聚丙烯酸钠盐＝100：4～6.5：0.3～0.8：0.5～3.5：0.1～0.3。
2)、辅助材料制备：
①相变储能材料制备
所述相变储能材料膨胀石墨为储能载体，以石蜡类、脂肪酸类、聚乙二醇等一种或几种为相变材料，相变材料与储能载体的质量比为40％～80％，且其外部包裹乳化沥青进一步确保相变过程无液体泄漏；相变材料的种类根据道路所处的气候条件及调温目标确定，以广西地区的道路为例，该区域的夏季气温较高，热量丰富，路面病害车辙较为突出，因此选用一种或几种相变材料组合所得的相变温度宜30℃～50℃，在此选用聚乙二醇为相变材料，储能载体(相变储能)材料的制备过程如下：首先，称取100g膨胀石墨、400g聚乙二醇以及800g-1200g的乳化沥青待用，将膨胀石墨置于70℃～80℃烘箱，加热10h～12h确保膨胀石墨中无水分；其次，将聚乙二醇溶解于50℃～60℃的蒸馏水中，制备聚乙二醇水溶液；再次，将已烘干的膨胀石墨与聚乙二醇水溶液混合，并在60℃下超声振荡0.5h；再将膨胀石墨与聚乙二醇混合溶液物置于80℃真空干燥箱中，并抽真空4.5h，使膨胀石墨的孔隙被聚乙二醇填充，从而获得膨胀石墨-聚乙二醇复合材料；最后，将膨胀石墨-聚乙二醇复合材料缓缓加入乳化沥青中，同步搅拌并控制搅拌速度由慢至快，当其全部加入后，恒速转动0.5h，搅拌速度1200转/分，以使得乳化沥青能充分包裹复合材料，从而制备得到聚乙二醇相变储能材料，乳化沥青和聚乙二醇相变储能材料的总质量分数为80％(占总质量的80％)。
②水泥灌浆料制备
按照水泥灌浆料中各原材料的重量配比，将42％的普通硅酸盐水泥、9％的Ⅱ级粉煤灰、12％细砂混合搅拌2min，然后加入1％硫酸盐系早强剂，0.2％聚羧酸减水剂，2.5％皂角苷类引气剂碳酸钠，3％羧基丁苯乳胶，0.3％碳酸钙，30％水，混合搅拌3min，使混合料料均匀即可完成水泥灌浆料的制备。
③相变储能水泥灌浆料制备
根据上述方式制备一定质量的相变储能材料，考虑到相变储能材料掺量较高时对混合料的力学强度和耐久性产生不利影响，以及相变储能材料与水泥灌浆料相容性问题，相变储能水泥灌浆料需按照如下方法制备：首先将3％相变储能材料、42％普通硅酸盐水泥、9％粉煤灰、12％细砂混合一起搅拌3min，然后再加入1％硫酸盐系早强剂，0.2％聚羧酸减水剂，2.5％皂角苷类引气剂碳酸钠，3％羧基丁苯乳胶，0.3％碳酸钙，30％水，混合后搅拌5min，以确保相变储能材料能较均匀地分散在水泥灌浆料中。
3)、路面铺装结构施工
①装配式正六棱柱状多孔水泥混凝土底基层：装配式正六棱柱状多孔水泥混凝土由以下原材料组成，5mm～10mm粗骨料1629kg/m3、水泥503kg/m3、水150.9kg/m3、减水剂2.0kg/m3、胶粉15.1kg/m3和聚乙烯醇粉末4.0kg/m3；其中，所述粗骨料由天然粗骨料814.5～1140.3kg/m3和再生粗骨料488.7～814.5kg/m3组成，按照上述配比进行拌和，养护和运输至施工现场。正六棱柱状多孔水泥混凝土施工需控制好平整度，装配式板接缝采用水泥砂浆填充，为基层施工提高良好的工作面。
②水泥稳定碎石基层摊铺：根据水泥稳定级配碎石矿料级配，将集料、普通硅酸盐水泥、甘蔗渣纤维、废旧橡胶粉、高分子吸水树脂聚丙烯酸钠盐按重量比为100：5：0.6：2.53：0.2的各物料进行拌和、摊铺及碾压，从而形成水泥稳定级配碎石基层7，其中普通硅酸盐水泥为P.O 42.5，甘蔗渣纤维和废旧橡胶粉颗粒基本性质满足我国规范要求。本发明在水泥稳定碎石中掺入甘蔗渣纤维、废旧橡胶粉和高分子吸水树脂，不仅可改善基层的水稳定性、抗裂性以及耐久性，减少或避免基层的收缩开裂和路面反射裂缝。
③应力吸收层摊铺：应力吸收层胶结料采用橡胶沥青，集料应选用石质坚硬、洁净且形状接近立方体的碎石颗粒，橡胶沥青和集料的基本性质满足我国规范要求，橡胶沥青的撒布量为2.5kg/m2，经过撒布橡胶沥青、碎石的摊铺、碾压等完成应力吸收层6的摊铺，其厚度为10mm。
④下面层摊铺：在上述应力吸收层6上，采用低标号道路沥青(基本性质如表4)和EME20级配类型摊铺高模量沥青混合料技术指标满足表5要求，形成下面层5。其中下面层5的各种材料质量比为集料：矿粉：低标号道路沥青＝100：5：6.2，其中集料包含RAP旧料与新集料的质量比为30：70。
表4：低标号道路沥青技术指标
试验指标 单位 结果 试验指标 单位 结果
针入度(25℃) 0.1mm 24 软化点(R&B) ℃ 64
60℃动力黏度 Pa·s 2370 15℃延度 cm 53
弗拉斯脆点 ℃ -3 TFOT针入度残留率 ％ 78
蜡含量(蒸馏法) ％ 1.6 TFOT质量变化 ％ 0.05
表5：高模量沥青混合料技术指标及要求
技术指标 试验方法 要求值
强度比 冻融劈裂试验JTJ052-2000 ≥75％
动稳定度 车辙试验T0719-2000 >3 000次/mm
模量 两点弯曲模量试验NFP98260-2 ≥14 000MPa
弯曲应变 低温小梁弯曲试验JTJ052-2000 ≥2 000×10<sup>6</sup>
⑤黏结层和中面层摊铺：为保障路面结构的整体性，在所述表面层1与中面层3之间设置有第一黏层2，中面层3和下面层5之间设置有第二黏层4，所述第一黏层2和第二黏层20为SBS改性沥青黏层或改性乳化沥青黏层，其单位面积撒布量0.7～0.8kg/m2，其单位面积撒布量0.73kg/m2。在第二黏层4上采用橡胶沥青和SFA16级配摊铺形成空隙率为25％的沥青混合料，并向其空隙灌注含相变储能材料的水泥灌浆料以形成中面层3，其中，中面层3的大空隙沥青混合料的原料由集料：矿粉：橡胶沥青组成，其各种材料质量比为，集料：矿粉：橡胶沥青＝100：3.7：4.2，其中橡胶沥青性质如表6所示。
表6：橡胶沥青技术指标
试验指标 单位 结果 试验指标 单位 结果
针入度(25℃) 0.1mm 65 软化点(R&B) ℃ 68
180℃动力黏度 Pa·s 3.2 延度(5℃，1cm/min) cm 12
弹性恢复(25℃) ％ 63
表层摊铺：在第一黏层2上，采用橡胶沥青(基本性质如表6)和SFA13级配摊铺形成空隙率为25％的沥青混合料，在向其空隙灌注水泥灌浆料后喷洒露石剂形成表层1，其中，表面层1由4cm～6cm喷洒露石剂的半柔性材料SFA13构成，表层1的大空隙沥青混合料由集料、矿粉、橡胶沥青组成，其各原料质量比为：100：4.0：4.4，具体的露石工艺如下：在水泥灌浆料灌注后开始刮浆，当路表面水膜消失时均匀喷洒露石剂，其喷洒量为150g/m2，喷洒露石剂分两次喷洒，第一次喷洒露石剂用量的68％，第二次喷洒露石剂用量的32％，且两次喷洒的时间间隔5min，喷洒完成后在路表面覆盖塑料薄膜进行养生；用尖状物在路表面划痕，痕迹很浅但清晰可见且边沿基本无破损，即为合适的刷洗时间，此时将路表面多余水泥浆料冲洗掉，然后覆膜进行第二次养生4小时后即可；本发明的道路结构铺设完成后，对铺装后路面技术指标按照要求进行试验检测，横向力系数SFC60为67，构造深度TD为0.65mm，渗透系数(ml/min)：不透水；路面面层温度降低幅度为2℃～5℃，本发明通过上述方案使用露石剂对半柔性材料的表层进行露石处理，解决了传统半柔性路面刮浆不均匀、抗滑性能差等问题；将相变储能材料掺入半柔性材料，在高温时可降低路表温度，缓解城市热岛效应，而且在低温时可提升路面温度，缓解冰冻对路面行车安全的影响。
实施例2，所述表面层1由4cm喷洒露石剂的半柔性材料SFA13构成；中面层3由6cm掺有相变储能材料的半柔性材料SFA16构成；所述下面层5由10cm高比例RAP的EME20高模量沥青混合料构成，所述基层7由18cm掺甘蔗渣纤维、废旧橡胶粉和吸水树脂聚丙烯酸钠盐的C-B-1水泥稳定级配碎石或砾石构成，在所述表面层1与中面层3之间设置有第一黏层2，中面层3和下面层5之间设置有第二黏层4，所述第一黏层2和第二黏层4为SBS改性沥青黏层或改性乳化沥青黏层，其单位面积撒布量0.8kg/m2，所述橡胶沥青应力吸收层6的厚度为0.8cm；所述底基层8由15cm装配式正六棱柱状多孔水泥混凝土；在所述底基层8的下半部分设置有沿底部方向的缝隙9，相邻之间的缝隙9距离为0.6m，缝隙9的宽度为0.5cm。
在发明实施例中，所述半柔性材料SFA13是向橡胶沥青混合料灌注水泥灌浆料制备而成，其中，橡胶沥青混合料的空隙率20％，橡胶沥青混合料由以下重量比的原料拌和摊铺压实而成：集料：矿粉：橡胶沥青＝100：3：3.5；该水泥灌浆料由以下重量份原料制备而成：普通硅酸盐水泥50份，Ⅱ级粉煤灰5份，细砂10份，硫酸盐系早强剂0.5份，聚羧酸减水剂0.1份，皂角苷类引气剂碳酸钠1份，羧基丁苯乳胶1份，碳酸钙0.1份，水15份。所述相变储能材料的半柔性材料SFA16是向橡胶沥青混合料灌注含相变储能材料的水泥灌浆料制备而成，该橡胶沥青混合料的设计目标空隙率20％，所述橡胶沥青混合料由以下原料和重量比拌和摊铺压实而成，集料：矿粉：橡胶沥青＝100：3：3.5；该相变储能材料的水泥灌浆料由以下重量份原料制备而成：普通硅酸盐水泥30份，Ⅱ级粉煤灰5份，细砂5粉，硫酸盐系早强剂0.5份，聚羧酸减水剂0.1份，碳酸钠1份，碳酸钙0.1份，水12份，相变储能材料3份；在所述相变储能材料外部包裹有乳化沥青，所述相变储能材料由膨胀石墨作为储能载体并附以石蜡类、脂肪酸类、聚乙二醇中的一种或几种作为相变材料进行制备而得，所述相变材料与储能载体的质量比为40％。所述储能载体(相变储能)材料的制备过程如下：将膨胀石墨置于70℃烘箱，加热12h确保膨胀石墨中无水分；其次，将聚乙二醇溶解于50℃的蒸馏水中，制备聚乙二醇水溶液；再次，将已烘干的膨胀石墨与聚乙二醇水溶液混合，并在60℃下超声振荡20min；再将膨胀石墨与聚乙二醇混合溶液物置于80℃真空干燥箱中，并抽真空4h，使膨胀石墨的孔隙被聚乙二醇填充，从而获得膨胀石墨-聚乙二醇复合材料；最后，将膨胀石墨-聚乙二醇复合材料缓缓加入乳化沥青中，同步搅拌并控制搅拌速度由慢至快，当其全部加入后，恒速转动0.5h，搅拌速度1000转/分，以使得乳化沥青能充分包裹复合材料，从而制备得到聚乙二醇相变储能材料，所述乳化沥青和聚乙二醇相变储能材料的总质量分数为80％。
实施例3，所述表面层1由6cm喷洒露石剂的半柔性材料SFA13构成；中面层3由8cm掺有相变储能材料的半柔性材料SFA16构成；所述下面层5由8cm高比例RAP的EME20高模量沥青混合料构成，所述基层7由20cm掺甘蔗渣纤维、废旧橡胶粉和吸水树脂聚丙烯酸钠盐的C-B-1水泥稳定级配碎石或砾石构成，在所述表面层1与中面层3之间设置有第一黏层2，中面层3和下面层5之间设置有第二黏层4，所述第一黏层2和第二黏层4为SBS改性沥青黏层或改性乳化沥青黏层，其单位面积撒布量0.7kg/m2，所述橡胶沥青应力吸收层6的厚度为1.3cm；所述底基层8由18cm装配式正六棱柱状多孔水泥混凝土；在所述底基层8的下半部分设置有沿底部方向的缝隙9，相邻之间的缝隙9距离为1.5m，缝隙9的宽度为2.5cm。
在发明实施例中，所述半柔性材料SFA13是向橡胶沥青混合料灌注水泥灌浆料制备而成，其中，橡胶沥青混合料的空隙率28％，橡胶沥青混合料由以下重量比的原料拌和摊铺压实而成：集料：矿粉：橡胶沥青＝100：5：5.5；该水泥灌浆料由以下重量份原料制备而成：普通硅酸盐水泥30份，Ⅱ级粉煤灰10份，细砂15份，硫酸盐系早强剂2份，聚羧酸减水剂0.3份，皂角苷类引气剂碳酸钠6份，羧基丁苯乳胶4份，碳酸钙0.4份，水35份。
所述相变储能材料的半柔性材料SFA16是向橡胶沥青混合料灌注含相变储能材料的水泥灌浆料制备而成，该橡胶沥青混合料的设计目标空隙率28％，所述橡胶沥青混合料由以下原料和重量比拌和摊铺压实而成，集料：矿粉：橡胶沥青＝100：5：5.5；该相变储能材料的水泥灌浆料由以下重量份原料制备而成：普通硅酸盐水泥50份，Ⅱ级粉煤灰10份，细砂10粉，硫酸盐系早强剂2份，聚羧酸减水剂0.4份，碳酸钠6份，碳酸钙0.4份，水32份，相变储能材料5份；在所述相变储能材料外部包裹有乳化沥青，所述相变储能材料由膨胀石墨作为储能载体并附以石蜡类、脂肪酸类、聚乙二醇中的一种或几种作为相变材料进行制备而得，所述相变材料与储能载体的质量比为80％。所述储能载体(相变储能)材料的制备过程如下：将膨胀石墨置于80℃烘箱，加热10h确保膨胀石墨中无水分；其次，将聚乙二醇溶解于60℃的蒸馏水中，制备聚乙二醇水溶液；再次，将已烘干的膨胀石墨与聚乙二醇水溶液混合，并在60℃下超声振荡0.8h；再将膨胀石墨与聚乙二醇混合溶液物置于80℃真空干燥箱中，并抽真空6h，使膨胀石墨的孔隙被聚乙二醇填充，从而获得膨胀石墨-聚乙二醇复合材料；最后，将膨胀石墨-聚乙二醇复合材料缓缓加入乳化沥青中，同步搅拌并控制搅拌速度由慢至快，当其全部加入后，恒速转动0.5h，搅拌速度1500转/分，以使得乳化沥青能充分包裹复合材料，从而制备得到聚乙二醇相变储能材料，所述乳化沥青和聚乙二醇相变储能材料的总质量分数为80％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.城市交叉路口、公交站及公交专用道的道路结构，其特征在于：所述道路结构从上至下包括表面层、中面层、下面层、基层和底基层，在所述下面层和基层之间设置有橡胶沥青应力吸收层，其中，表面层1由4cm～6cm喷洒露石剂的半柔性材料SFA13层构成；所述中面层由6cm～8cm掺有相变储能材料的半柔性材料SFA16层构成；所述下面层由8cm～10cm高比例RAP的EME20高模量沥青混合料层构成，所述基层由18cm～20cm掺甘蔗渣纤维、废旧橡胶粉和吸水树脂聚丙烯酸钠盐的C-B-1水泥稳定级配碎石或砾石层构成，底基层由15cm～18cm的装配式正六棱柱状多孔水泥混凝土层构成。
2.根据权利要求1所述的城市交叉路口、公交站及公交专用道的道路结构，其特征在于：在所述表面层与中面层之间设置有第一黏层，中面层和下面层之间设置有第二黏层，第一黏层和第二黏层为SBS改性沥青黏层或改性乳化沥青黏层，其单位面积撒布量0.7～0.8kg/m2。
3.根据权利要求1所述的城市交叉路口、公交站及公交专用道的道路结构，其特征在于：所述橡胶沥青应力吸收层的厚度为0.8cm～1.3cm。
4.根据权利要求1所述的城市交叉路口、公交站台与公交专用道的路面铺装结构，其特征在于：在所述底基层的下半部分设置有沿底部方向的缝隙，相邻之间的缝隙的距离为0.6m-1.5m，该缝隙的宽度为0.5cm-2.5cm。
5.根据权利要求1所述的城市交叉路口、公交站及公交专用道的道路结构，其特征在于：所述半柔性材料SFA13层是向橡胶沥青混合料灌注水泥灌浆料制备而成，其中，橡胶沥青混合料的空隙率20％～28％，橡胶沥青混合料由以下重量比的原料拌和摊铺压实而成：集料：矿粉：橡胶沥青＝100：3～5：3.5～5.5；该水泥灌浆料由以下重量份原料制备而成：普通硅酸盐水泥30～50份，Ⅱ级粉煤灰5～10份，细砂10～15份，硫酸盐系早强剂0.5～2份，聚羧酸减水剂0.1～0.3份，皂角苷类引气剂碳酸钠1～6份，羧基丁苯乳胶1～4份，碳酸钙0.1～0.4份，水15～35份。
6.根据权利要求1所述的城市交叉路口、公交站及公交专用道的道路结构，其特征在于：所述相变储能材料的半柔性材料SFA16层是向橡胶沥青混合料灌注含相变储能材料的水泥灌浆料制备而成，该橡胶沥青混合料的空隙率20％～28％，所述橡胶沥青混合料由以下原料和重量比拌和摊铺压实而成，集料：矿粉：橡胶沥青＝100：3～5：3.5～5.5；该相变储能材料的水泥灌浆料由以下重量份原料制备而成：普通硅酸盐水泥30～50份，Ⅱ级粉煤灰5～10份，细砂5～10粉，硫酸盐系早强剂0.5～2份，聚羧酸减水剂0.1～0.3份，碳酸钠1～6份，碳酸钙0.1～0.4份，水12～32份，相变储能材料3～5份。
7.根据权利要求5所述的城市交叉路口、公交站及公交专用道的道路结构，其特征在于：在所述相变储能材料的半柔性材料SFA16的外部包裹有乳化沥青，所述相变储能材料的半柔性材料SFA16由膨胀石墨作为储能载体并附以石蜡类、脂肪酸类、聚乙二醇中的一种或几种作为相变材料进行制备而得，相变材料与储能载体的质量比为40％-80％。
8.根据权利要求1所述的城市交叉路口、公交站台与公交专用道的路面铺装结构，其特征在于：所述高比例RAP的EME20高模量沥青混合料层由以下重量比的原料拌和摊铺压实而成：集料：矿粉：低标号道路沥青＝100：5～6：5.5～6.5，其中集料包含25～50％的RAP旧料。
9.根据权利要求1所述的城市交叉路口、公交站及公交专用道的道路结构，其特征在于：所述基层由甘蔗渣纤维、废旧橡胶粉和吸水树脂聚丙烯酸钠盐的C-B-1水泥稳定级配碎石或砾石拌和摊铺压实而成，基层由以下重量比原料拌和摊铺压实而成：集料：普通硅酸盐水泥：甘蔗渣纤维：废旧橡胶粉：吸水树脂聚丙烯酸钠盐＝100：4～6.5：0.3～0.8：0.5～3.5：0.1～0.3。
10.根据权利要求1所述的城市交叉路口、公交站及公交专用道的道路结构，其特征在于：所述15～18cm的装配式正六棱柱状多孔水泥混凝土层的强度等级不宜小于C20，孔隙率为10％～15％，装配式正六棱柱状多孔水泥混凝土层由以下原材料组成，5mm～10mm粗骨料1629kg/m3、水泥503kg/m3、水150.9kg/m3、减水剂2.0kg/m3、胶粉15.1kg/m3和聚乙烯醇粉末4.0kg/m3；其中，所述粗骨料由天然粗骨料814.5～1140.3kg/m3和再生粗骨料488.7～814.5kg/m3组成。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112359669A (zh) * 2020-10-20 2021-02-12 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 一种道路交叉口高度抗变形路面结构和方法
CN114163169A (zh) * 2021-12-16 2022-03-11 中南大学 一种抗水损害的沥青混凝土及其制备方法
CN114197259A (zh) * 2021-12-31 2022-03-18 北京市政路桥股份有限公司 一种减振道路结构及其施工方法

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