CN114214888A - 一种适用于重载交通的排水路面复合结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于道路桥梁工程领域，具体涉及一种适用于重载交通的排水路面复合结构，包括自上而下的上面层、封层、中面层、防裂粘结层、下面层、粘层及基层，所述上面层为高粘度复合改性OGFC‑13型开级配沥青混合料层，厚度为30mm～50mm；所述中面层为公称最大粒径为13.2mm的半柔性承重层，厚度为30mm～50mm；以及所述的下面层为公称最大粒径为19mm或26.5mm的高粘度复合改性间断半开级配沥青混合料层，厚度为50mm～80mm。该排水路面复合结构其在兼具排水路面优势的基础上满足重载交通的使用要求。
Description
技术领域
本发明属于道路桥梁工程领域，具体涉及一种适用于重载交通的排水路面复合结构。
背景技术
排水路面是一种典型的骨架孔隙结构，大量的连通空隙在道路内部形成发达的排水网道，雨水通过网道沿道路横坡由路体内部排出，其具有雨天路面无积水、无水雾、防眩光，抗滑性好，安全性能突出；降噪，缓解热岛效应，节约材料、低碳环保等优点。随着“海绵城市”理念在全国迅速推广，各地逐渐将排水路面作为公路沥青路面面层进行设计使用。
与此同时，随着我国交通运输的快速发展，运输车辆中大型载货车辆所占的比重越来越多，同时车辆超载、超限的现象也非常严重，造成沥青路面早期破坏现象严重，影响路面使用性能和缩短路面使用寿命的。
发明内容
针对以上技术问题，本发明的目的在于提供一种排水路面复合结构，其在兼具排水路面优势的基础上满足重载交通的使用要求。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种适用于重载交通的排水路面复合结构，所述排水路面复合结构包括自上而下的上面层、封层、中面层、防裂粘结层、下面层、粘层及基层，所述上面层为高粘度复合改性OGFC-13型开级配沥青混合料层，厚度为30mm～50mm；所述中面层为公称最大粒径为13.2mm的半柔性承重层，厚度为30mm～50mm；以及所述的下面层为公称最大粒径为19mm或26.5mm的高粘度复合改性间断半开级配沥青混合料层，厚度为50mm～80mm。
在一些技术方案中，所述上面层包括集料、填料及高粘度复合改性沥青，上面层的空隙率为18％～22％，在60℃温度条件下的动稳定度大于8000次/mm。
在一些技术方案中，所述高粘度复合改性沥青的使用量为高粘度复合改性OGFC-13型开级配沥青混合料质量的4.6％～5.3％；和/或，所述高粘度复合改性沥青在60℃温度条件下的动力粘度大于200000Pa·s。
在一些技术方案中，所述集料由粗集料和细集料组成，所述粗集料为辉绿岩、玄武岩或石灰岩，所述细集料为石灰岩，所述填料为石灰岩矿粉；和/或，所述高粘度复合改性沥青由70号沥青、改性剂1和改性剂2组成，所述改性剂1占高粘度复合改性沥青总体质量的8％～14％，改性剂2占高粘度复合改性沥青总体质量的3％～8％。
在一些技术方案中，所述中面层包括基体沥青混合料与灌浆料，中面层的空隙率为22％～32％，在70℃温度条件下的动稳定度大于70000次/mm。
在一些技术方案中，所述基体沥青混合料中矿物集料的级配范围为：通过16mm筛孔质量百分率为100％；通过13.2mm筛孔质量百分率为80％～100％；通过9.5mm筛孔质量百分率为4％～20％；通过4.75mm筛孔质量百分率为4％～12％；通过2.36mm筛孔质量百分率为4％～10％；通过1.18mm筛孔质量百分率为6％～18％；通过0.6mm筛孔质量百分率为4％～15％；通过0.3mm筛孔质量百分率为3％～12％；通过0.15mm筛孔质量百分率为3％～8％及通过0.075mm筛孔质量百分率为2％～6％；和/或，所述灌浆料的流动率为10～14/s；泌水率≤3％；七天抗折强度≥5MPa；七天抗压强度≥20/MPa；收缩率≤3％。
在一些技术方案中，所述下面层包括集料、填料、聚合物纤维及高粘度复合改性沥青，下面层的空隙率为8％～12％。
在一些技术方案中，所述聚合物纤维为聚酯纤维或聚丙烯腈纤维或聚酯纤维和聚丙烯腈纤的混合纤维；和/或，所述高粘度复合改性沥青的使用量为高粘度复合改性间断半开级配沥青混合料质量的5.3％～6.8％；和/或，所述高粘度复合改性沥青由70号沥青、改性剂1和改性剂2组成，所述改性剂1占高粘度复合改性沥青总体质量的8％～13％，改性剂2占高粘度复合改性沥青总体质量的5％～9％。
在一些技术方案中，所述封层为改性乳化沥青层或热沥青(预拌碎石)层或稀浆封层；和/或，所述防裂粘结层为改性乳化沥青或热沥青浸润的聚酯玻纤布层；和/或，所述的粘层为改性乳化沥青层；和/或，所述的基层为水泥稳定碎石层。
在一些技术方案中，所述防裂粘结层中的改性乳化沥青或热沥青的洒布量为1.2kg/m2～1.4kg/m2；和/或，所述基层的厚度为400mm～600mm。
本发明采用以上技术方案至少具有如下的有益效果：
1.采用高粘度复合改性间断半开级配沥青混合料作为下面层，使混合料具有良好的变形特性和优良的抗剪切和抗疲劳能力，可有效的抑制因重载车辆频繁的起步刹车带来的剪应力的扩散展延，使得整个路面结构具有良好的抗车辙、抗疲劳性能；
2.采用半柔性承重层作为中面层，其同时具有水泥混凝土路面的刚性和沥青混凝土的柔性，使得整个路面结构具有极强的承载能力及抗变形性；
3.采用高粘度复合改性OGFC-13型开级配沥青混合料层作为上面层，充分发挥排水路面具有的安全舒适性能，在此基础上，混合料具有良好的高温抗变形能力，抑制了车辙、拥包及飞散的产生，从而解决了重载交通的高温耐久性等问题，为排水路面在重载交通铺装中的大面积推广应用奠定了基础。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图及其标记作简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例所述的排水路面复合结构的示意图。
图中标注符号的含义如下：
1-上面层；2-封层；3-中面层；4-防裂粘结层；5-下面层；6-粘层；7-基层。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例中所用到的各种常用试剂，均为市售产品。
请参阅图1，本申请提出一种适用于重载交通的排水路面复合结构，包括自上而下的上面层、封层、中面层、防裂粘结层、下面层、粘层及基层。
在一具体的实施方式中，该上面层为高粘度复合改性OGFC-13型开级配沥青混合料层，厚度为30mm～50mm，空隙率为18％～22％，在60℃温度条件下的动稳定度大于8000次/mm。
上面层包括集料、填料及高粘度复合改性沥青，高粘度复合改性沥青的使用量为高粘度复合改性OGFC-13型开级配沥青混合料质量的4.6％～5.3％；高粘度复合改性沥青在60℃温度条件下的动力粘度大于200000Pa·s。
集料由粗集料和细集料组成，粗集料为辉绿岩、玄武岩或石灰岩，细集料为石灰岩，填料为石灰岩矿粉；高粘度复合改性沥青由70号沥青、改性剂1和改性剂2组成，改性剂1占高粘度复合改性沥青总体质量的8％～14％，改性剂2占高粘度复合改性沥青总体质量的3％～8％。
该实施方式中，18％～22％的空隙率可以明显减少行车过程中的噪音污染。采用高粘度复合改性沥青取代普通改性沥青(或普通高粘度改性沥青)，高粘度复合改性沥青在60℃温度条件下，动力粘度大于200000Pa·s，135℃动力粘度小于3Pa·s，避免了沥青混合料因抗剪能力不足，造成的车辙、飞散等病害，从而有效解决了重载交通的高温耐久性等问题。
在一具体实施方式中，封层为改性乳化沥青层或热沥青(预拌碎石)层或稀浆封层，厚度为0.5mm～1.2mm。
在另一具体实施方式中，中面层为公称最大粒径为13.2mm的半柔性承重层，厚度为30mm～50mm；空隙率为22％～32％；在70℃温度条件下的动稳定度大于70000次/mm。
中面层包括基体沥青混合料与灌浆料，其中，该基体沥青混合料中矿物集料的级配范围如表1：
表1矿物集料级配(包含集料与填料)
该灌浆料的流动率为10～14/s；泌水率≤3％；七天抗折强度≥5MPa；七天抗压强度≥20/MPa；收缩率≤3％。
该实施方式中，采用半柔性承重层作为中面层，其同时具有水泥混凝土路面的刚性和沥青混凝土的柔性，其70℃动稳定度在70000次/mm以上，远远高于规范要求，使得整个路面结构具有极强的承载能力及抗变形性。
在一具体实施方式中，该防裂粘结层为改性乳化沥青或热沥青浸润的聚酯玻纤布层，其中，改性乳化沥青或热沥青的洒布量为1.2kg/m2～1.4kg/m2。
该实施方式中，采用改性乳化沥青或热沥青浸润的聚酯玻纤布层作为防裂粘结层，解决铺装层间的粘结问题、防水问题，同时由于聚酯玻纤布具有很低的延伸率及瞬时抗拉强度，可有效的消除路面结合处或裂缝的应力集中，降低裂缝在路面中的扩展和反射，延长道路使用寿命，从而极大的降低修复与养护的成本。
在又一具体实施方式中，该下面层为公称最大粒径为19mm或26.5mm的高粘度复合改性间断半开级配沥青混合料层，厚度为50mm～80mm；空隙率为8％～12％。
下面层包括集料、填料、聚合物纤维及高粘度复合改性沥青，厚度为50mm～80mm，高粘度复合改性沥青的使用量为高粘度复合改性间断半开级配沥青混合料质量的5.3％～6.8％。
公称最大粒径为19mm的高粘度复合改性间断半开级配沥青混合料中，集料与填料级配见表2：
表2集料与填料级配(公称19mm)
公称最大粒径为26.5mm的高粘度复合改性间断半开级配沥青混合料中，集料与填料级配见表3：
表3集料与填料级配(公称26.5mm)
其中，集料由粗集料和细集料组成；粗集料为辉绿岩、玄武岩或石灰岩；所述细集料为石灰岩；填料为石灰岩矿粉或岩浆岩矿粉；聚合物纤维为聚酯纤维或聚丙烯腈纤维或聚酯纤维和聚丙烯腈纤的混合纤维；高粘度复合改性沥青由70号沥青、改性剂1和改性剂2组成，所述改性剂1占高粘度复合改性沥青总体质量的8％～13％，改性剂2占高粘度复合改性沥青总体质量的5％～9％。
该实施方式中，采用高粘度复合改性间断半开级配沥青混合料作为下面层，沥青混合料中矿料级配组成为间断半开型，3～5mm一档集料的缺失保证了石石嵌挤结构的实现，充分发挥了强度贡献中内摩擦角的作用(而高粘度复合改性沥青又提供给强度以充分的内聚力，这样混合料的抗剪能力得到了大幅提高)，8％～12％左右的半开～开型级配确保了混合料还具有充分的变形能力，这使得路面的结构性与功能性得到了完美的统一。此外，采用60℃粘度在50000Pa·s以上的高粘度复合改性沥青取代普通改性沥青，配合木质素纤维的加入，确保了最大公称粒径26.5mm下6.0％左右的沥青含量，沥青膜厚将近18μm，远远超过普通沥青混凝土(8μm)，确保了其优异的抗疲劳和抗车辙性能，有效抑制了因重载车辆频繁的起步刹车带来的剪应力的扩散展延。
在再一具体实施方式中，该粘层为改性乳化沥青层。
该实施方式中，采用改性乳化沥青层作为封层及粘层，可使得沥青混合料层之间具有更好的粘结性、抗变形和抗剪切能力，能大大减少路面病害，提高路面的使用寿命。
再另一具体实施方式中，该基层为水泥稳定碎石层，厚度为400mm～600mm。
为了较好的理解本案排水路面复合结构的具体设计及在重载交通的应用优势，本申请提供如下具体示例中各结构层混合料的级配范围，如表4。
表4各结构层混合料级配范围
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种适用于重载交通的排水路面复合结构，其特征在于，所述排水路面复合结构包括自上而下的上面层、封层、中面层、防裂粘结层、下面层、粘层及基层，
所述上面层为高粘度复合改性OGFC-13型开级配沥青混合料层，厚度为30mm～50mm；
所述中面层为公称最大粒径为13.2mm的半柔性承重层，厚度为30mm～50mm；以及
所述的下面层为公称最大粒径为19mm或26.5mm的高粘度复合改性间断半开级配沥青混合料层，厚度为50mm～80mm。
2.根据权利要求1所述的一种适用于重载交通的排水路面复合结构，其特征在于，所述上面层包括集料、填料及高粘度复合改性沥青，上面层的空隙率为18％～22％，在60℃温度条件下的动稳定度大于8000次/mm。
3.根据权利要求2所述的一种适用于重载交通的排水路面复合结构，其特征在于，
所述高粘度复合改性沥青的使用量为高粘度复合改性OGFC-13型开级配沥青混合料质量的4.6％～5.3％；和/或，
所述高粘度复合改性沥青在60℃温度条件下的动力粘度大于200000Pa·s。
4.根据权利要求2或3所述的一种适用于重载交通的排水路面复合结构，其特征在于，
所述集料由粗集料和细集料组成，所述粗集料为辉绿岩、玄武岩或石灰岩，所述细集料为石灰岩，所述填料为石灰岩矿粉；和/或，
所述高粘度复合改性沥青由70号沥青、改性剂1和改性剂2组成，所述改性剂1占高粘度复合改性沥青总体质量的8％～14％，改性剂2占高粘度复合改性沥青总体质量的3％～8％。
5.根据权利要求1所述的一种适用于重载交通的排水路面复合结构，其特征在于，所述中面层包括基体沥青混合料与灌浆料，中面层的空隙率为22％～32％，在70℃温度条件下的动稳定度大于70000次/mm。
6.根据权利要求5所述的一种适用于重载交通的排水路面复合结构，其特征在于，所述基体沥青混合料中矿物集料的级配范围为：通过16mm筛孔质量百分率为100％；通过13.2mm筛孔质量百分率为80％～100％；通过9.5mm筛孔质量百分率为4％～20％；通过4.75mm筛孔质量百分率为4％～12％；通过2.36mm筛孔质量百分率为4％～10％；通过1.18mm筛孔质量百分率为6％～18％；通过0.6mm筛孔质量百分率为4％～15％；通过0.3mm筛孔质量百分率为3％～12％；通过0.15mm筛孔质量百分率为3％～8％及通过0.075mm筛孔质量百分率为2％～6％；和/或，
所述灌浆料的流动率为10～14/s；泌水率≤3％；七天抗折强度≥5MPa；七天抗压强度≥20/MPa；收缩率≤3％。
7.根据权利要求1所述的一种适用于重载交通的排水路面复合结构，其特征在于，所述下面层包括集料、填料、聚合物纤维及高粘度复合改性沥青，下面层的空隙率为8％～12％。
8.根据权利要求7所述的一种适用于重载交通的排水路面复合结构，其特征在于，
所述聚合物纤维为聚酯纤维或聚丙烯腈纤维或聚酯纤维和聚丙烯腈纤的混合纤维；和/或，
所述高粘度复合改性沥青的使用量为高粘度复合改性间断半开级配沥青混合料质量的5.3％～6.8％；和/或，
所述高粘度复合改性沥青由70号沥青、改性剂1和改性剂2组成，所述改性剂1占高粘度复合改性沥青总体质量的8％～13％，改性剂2占高粘度复合改性沥青总体质量的5％～9％。
9.根据权利要求1所述的一种适用于重载交通的排水路面复合结构，其特征在于：所述封层为改性乳化沥青层或热沥青(预拌碎石)层或稀浆封层；和/或，
所述防裂粘结层为改性乳化沥青或热沥青浸润的聚酯玻纤布层；和/或，
所述的粘层为改性乳化沥青层；和/或，
所述的基层为水泥稳定碎石层。
10.根据权利要求9所述的一种适用于重载交通的排水路面复合结构，其特征在于：
所述防裂粘结层中的改性乳化沥青或热沥青的洒布量为1.2kg/m2～1.4kg/m2；和/或，
所述基层的厚度为400mm～600mm。
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