CN115450085A - 一种复合式高热反射沥青路面表层结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合式高热反射沥青路面表层结构及其施工方法，包括大空隙沥青混合料，灌注于该大空隙沥青混合料内的反射热阻层以及灌注于大空隙沥青混合料内、位于反射热阻层上方的高热反射层；施工时先摊铺大空隙沥青混凝土，灌注反射热阻层材料形成反射热阻层，灌注高热反射层材料形成高热反射层。该沥青路面能够将少部分透过高热反射层向下传输的光进行二次反射，使其透过高热反射层后进入大气，进一步提高路面结构的反射能力；同时，反射热阻层和高热反射层采用水泥基材料，大空隙沥青混凝土凹凸不平的表面和硬化后水泥基材料可以形成相互嵌挤，提高了高热反射层的粘结性能，能够大幅提高路面的抗车辙性能、耐久性能和承载能力。
Description
技术领域
本发明属于沥青路面铺设领域，尤其涉及一种复合式高热反射沥青路面表层结构及其施工方法。
背景技术
我国的高等级路面大部分都是沥青混凝土路面。沥青混凝土路面整体呈现黑色，具有较低的反射率，沥青路面在炎热的夏季会吸收大量的太阳辐射，导致路面温度过高，不仅会引发车辙等高温病害，影响路面的正常使用，还增加能源消耗和影响居民生活舒适度。为了缓解路面高温问题，研究人员采用透水混凝土、热反射沥青路面和热阻沥青混凝土来降低路面温度，其中热反射沥青路面应用最为广泛。
常规热反射沥青路面大多采用有机粘结材料(环氧树脂、苯丙乳液和聚氨酯等)将反射填料或着色剂固化在沥青混凝土表面形成反射涂层。反射涂层能够大幅提高路面的反射率，降低路面的吸热量，对路表和路面内部均具有显著的降温效果，而且热反射涂层主要通过涂刷法进行施工，施工操作便捷。但是，路面结构在车辆荷载和服役环境的影响下，其表面的热反射涂层容易产生破坏，影响其降温耐久性，比如，轮胎反复作用导致涂层磨损，雨水冲刷降低涂层粘附性导致涂层脱落等。
目前，主要是通过提高粘结材料的粘结强度和增加涂层厚度来提高反射涂层的耐久性，但是，上述方法提高了施工难度，并且增加了施工造价，严重影响热反射涂层技术的推广应用。为此，需要开发具有粘结效果和耐久性的高热反射沥青路面结构来降低路面温度，延长路面使用寿命。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的是提供一种能够同时提高反射能力、承载能力和耐久性，且较易施工的复合式高热反射沥青路面表层结构；
本发明的第二目的是提供上述沥青路面表层结构的施工方法。
技术方案：本发明的沥青路面表层结构包括大空隙沥青混合料，灌注于该大空隙沥青混合料内的反射热阻层以及灌注于大空隙沥青混合料内、位于反射热阻层上方的高热反射层；
其中，所述反射热阻层按重量份数计包括如下原料：普通硅酸盐水泥100份、玻璃微珠5-10份、减水剂0.5-1.5份、早强剂0.4-1份、石英砂20-50份、水30-50份。
本发明的沥青路面结构表层结构通过将高热反射层材料和反射热阻层材料分别灌注于大空隙沥青混合料内，在提高路面承载能力和耐久性的基础上能够形成上下结构的高热反射和反射热阻复合层，将少部分透过高热反射层向下传输的太阳辐射通过反射热阻层进行二次反射，再次透过高热反射层后进入大气，进一步提高路面结构的反射能力，降低高热反射层以下的路面温度，即位于该路面以下的整个沥青路层的温度。其中，高热反射层通过添加兼具反射效果和力学性能的磷酸镁水泥作为反射基体材料，并结合反射填料，提升了高热反射层的反射效果和使用寿命。
进一步说，该沥青路面的高热反射层按重量份数计可包括重烧氧化镁100份、磷酸盐20-30份、有机树脂材料5-8份、高反射填料5-20份、石英砂20-50份、减水剂0.5-1.5份、硼砂缓凝剂8-15份、水20-40份。
本发明的高热反射层中通过添加有机树脂材料加入高热反射层材料中，可以有效提高水泥基材料的柔韧性，提高了高热反射层的抗裂性能。
进一步说，该复合式高热反射沥青路面表层结构的厚度可为4-6cm；其中，高热反射层的厚度可为0.5-1cm，反射热阻层的厚度可为3-5cm。
进一步说，该沥青路面的大空隙沥青混合料的空隙率可为18-25％，油石比可为3.5-3.9％。
进一步说，该沥青路面的高热反射层材料和反射热阻层材料的流动度均为10-14s。
进一步说，该沥青路面的磷酸盐可为磷酸二氢铵或磷酸二氢钾。
进一步说，该沥青路面的有机树脂材料可为SBR胶乳或丙烯酸树脂。
进一步说，该沥青路面的高反射填料可为金属氧化物，包括二氧化钛或氧化铁。
本发明复合式高热反射沥青路面表层结构的施工方法，包括如下步骤：
(1)摊铺大空隙沥青混凝土并进行碾压；
(2)等待沥青混凝土温度降至40℃以下，灌注反射热阻层材料形成反射热阻层；
(3)待反射热阻层初凝后，灌注高热反射层材料形成高热反射层；
(4)将高热反射层抹平后，进行表面刻槽并撒布金刚砂或石英砂终凝后即可开放交通。
有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：该沥青路面表层结构采用反射热阻层和高热反射层构成的复合式结构，能够将少部分透过高热反射层向下传输的光进行二次反射，使其透过高热反射层后进入大气，进一步提高路面结构的反射能力，进而显著降低沥青路面温度；同时，反射热阻层和高热反射层采用水泥基材料，与大空隙沥青混凝土相结合，大空隙沥青混凝土凹凸不平的表面和硬化后水泥基材料可以形成相互嵌挤，提高了高热反射层的粘结性能，能够大幅提高路面的抗车辙性能、耐久性能和承载能力，可应用于重载交通路段，减少车辙病害的发生。
附图说明
图1为本发明沥青路面表层结构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
本发明的复合式高热反射沥青路面表层结构，如图1所示，包括大空隙沥青混合料3，灌注于该大空隙沥青混合料3内的反射热阻层2以及灌注于大空隙沥青混合料3内、位于反射热阻层2上方的高热反射层1。位于该反射沥青路面表层结构的实际路层结构可根据实际需求进行设置。本发明复合式高热反射沥青路面表层结构的厚度为4-6cm；其中，高热反射层的厚度为0.5-1cm，反射热阻层的厚度为3-5cm。而高热反射层材料和反射热阻层材料的流动度均为10-14s。
反射热阻层按重量份数计包括如下原料：普通硅酸盐水泥100份、玻璃微珠5-10份、减水剂0.5-1.5份、早强剂0.4-1份、石英砂20-50份、水30-50份。高热反射层按重量份数计包括重烧氧化镁100份、磷酸盐20-30份、有机树脂材料5-8份、高反射填料5-20份、石英砂20-50份、减水剂0.5-1.5份、硼砂缓凝剂8-15份、水20-40份。
其中，减水剂可包括聚羧酸减水剂、萘系高效减水剂或氨基磺酸盐系减水剂。早强剂可包括甲酸钙、硫代硫酸钠或三乙醇胺。
本发明复合式高热反射沥青路面的施工方法，包括如下步骤：
(1)在已有沥青路面中下面层的基础上，摊铺大空隙沥青混凝土并进行碾压；
(2)等待沥青混凝土温度降至40℃以下，灌注反射热阻层材料形成反射热阻层；
(3)待反射热阻层初凝后，灌注高热反射层材料形成高热反射层；
(4)将高热反射层抹平后，进行表面刻槽并撒布金刚砂或石英砂终凝后即可开放交通。
其中，对于大空隙沥青混凝土、反射热阻层材料及高热反射层材料的制备按照各自的原料组分进行混合即可。
实施例1
该实施例的大空隙沥青混合料包括空隙率为22％、油石比为3.7％的SBS改性沥青及矿料，其中，矿料级配采用OGFC-13-1，如下表1所示。
表1 OGFC-13-1矿料级配表
该实施例的反射热阻层材料如下表2所示。
表2反射热阻层材料组分含量
| 组分 | 普通硅酸盐水泥 | 玻璃微珠 | 减水剂 | 早强剂 | 石英砂 | 水 |
| 含量/份 | 100 | 6 | 1 | 0.6 | 30 | 40 |
该实施例的高热反射层材料如下表3所示。
表3高热反射层材料组分含量
| 组分 | 重烧氧化镁 | 磷酸二氢铵 | 丙烯酸树脂 | 二氧化钛 | 石英砂 | 减水剂 | 硼砂 | 水 |
| 含量/份 | 100 | 25 | 6 | 15 | 35 | 1 | 10 | 25 |
实施例2
该实施例的大空隙沥青混合料包括空隙率为20％、油石比为3.8％的SBS改性沥青及矿料，其中，矿料级配采用OGFC-13-2，如表4。
表4 OGFC-13-2矿料级配表
该实施例的反射热阻层材料如下表5所示。
表5反射热阻层材料组分含量
| 组分 | 普通硅酸盐水泥 | 玻璃微珠 | 减水剂 | 早强剂 | 石英砂 | 水 |
| 含量/份 | 100 | 8 | 1 | 0.8 | 30 | 38 |
该实施例的高热反射层材料如下表6所示。
表6高热反射层材料组分含量
| 组分 | 重烧氧化镁 | 磷酸二氢铵 | 丙烯酸树脂 | 二氧化钛 | 石英砂 | 减水剂 | 硼砂 | 水 |
| 含量/份 | 100 | 20 | 8 | 10 | 30 | 0.8 | 10 | 20 |
对比例1
该对比例所用材料按重量份数计包括：石灰岩集料92份、SBS改性沥青6.3份、石灰石矿粉8份。其中，集料类型为SMA-13，如表7所示：
表7 SMA-13集料级配表
实施例3
该实施例的大空隙沥青混合料包括空隙率为25％、油石比为3.5％的SBS改性沥青及矿料，其中，矿料级配与实施例1相同。
该实施例的反射热阻层材料如下表8所示。
表8反射热阻层材料组分含量
该实施例的高热反射层材料如下表9所示。
表9高热反射层材料组分含量
| 组分 | 重烧氧化镁 | 磷酸二氢钾 | SBR乳胶 | 氧化铁 | 石英砂 | 减水剂 | 硼砂 | 水 |
| 含量/份 | 100 | 20 | 5 | 5 | 20 | 0.5 | 8 | 20 |
实施例4
该实施例的大空隙沥青混合料包括空隙率为18％、油石比为3.9％的SBS改性沥青及矿料，其中，矿料级配与实施例1相同。
该实施例的反射热阻层材料如下表10所示。
表10反射热阻层材料组分含量
| 组分 | 普通硅酸盐水泥 | 玻璃微珠 | 减水剂 | 早强剂 | 石英砂 | 水 |
| 含量/份 | 100 | 10 | 1.5 | 1 | 50 | 50 |
该实施例的高热反射层材料如下表11所示。
表11高热反射层材料组分含量
| 组分 | 重烧氧化镁 | 磷酸二氢钾 | SBR乳胶 | 氧化铁 | 石英砂 | 减水剂 | 硼砂 | 水 |
| 含量/份 | 100 | 30 | 8 | 20 | 50 | 1.5 | 15 | 40 |
性能检测
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E-20-2011)将上述复合式高热反射沥青路面制备成厚度6cm的车辙板试件，分别控制高热反射层和反射热阻层的厚度为1cm和5cm，进行室内照射试验，并通过车辙试验测试上述车辙板试件的抗车辙性能。获得的结果如下表12所示。
表12性能检测结果
通过表12可知，本发明的高热反射沥青路面结构能够有效降低路面结构的温度，在照射条件下，试件上表面温度大幅降低说明所述路表反射率大幅提高，高反射率配合低导热系数使混合料内部温度显著降低，同时混合料的动稳定度大幅提高，抗车辙性能大幅提升。
Claims (9)
1.一种复合式高热反射沥青路面表层结构，其特征在于：该表层结构包括大空隙沥青混合料，灌注于该大空隙沥青混合料内的反射热阻层以及灌注于大空隙沥青混合料内、位于反射热阻层上方的高热反射层；
其中，所述反射热阻层按重量份数计包括如下原料：普通硅酸盐水泥100份、玻璃微珠5-10份、减水剂0.5-1.5份、早强剂0.4-1份、石英砂20-50份及水30-50份。
2.根据权利要求1所述的复合式高热反射沥青路面表层结构，其特征在于：所述高热反射层按重量份数计包括重烧氧化镁100份、磷酸盐20-30份、有机树脂材料5-8份、高反射填料5-20份、石英砂20-50份、减水剂0.5-1.5份、硼砂缓凝剂8-15份及水20-40份。
3.根据权利要求1所述的复合式高热反射沥青路面表层结构，其特征在于：该复合式高热反射沥青路面表层结构的厚度为4-6cm；其中，高热反射层的厚度为0.5-1cm，反射热阻层的厚度为3-5cm。
4.根据权利要求1所述的复合式高热反射沥青路面表层结构，其特征在于：所述大空隙沥青混合料的空隙率为18-25％，油石比为3.5-3.9％。
5.根据权利要求1所述的复合式高热反射沥青路面表层结构，其特征在于：所述高热反射层材料和反射热阻层材料的流动度均为10-14s。
6.根据权利要求2所述的复合式高热反射沥青路面表层结构，其特征在于：所述磷酸盐为磷酸二氢铵或磷酸二氢钾。
7.根据权利要求2所述的复合式高热反射沥青路面表层结构，其特征在于：所述有机树脂材料为SBR胶乳或丙烯酸树脂。
8.根据权利要求2所述的复合式高热反射沥青路面表层结构，其特征在于：所述高反射填料为金属氧化物，包括二氧化钛或氧化铁。
9.权利要求1所述复合式高热反射沥青路面表层结构的施工方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)摊铺大空隙沥青混凝土并进行碾压；
(2)等待沥青混凝土温度降至40℃以下，灌注反射热阻层材料形成反射热阻层；
(3)待反射热阻层初凝后，灌注高热反射层材料形成高热反射层；
(4)将高热反射层抹平后，进行表面刻槽并撒布金刚砂或石英砂终凝后即可开放交通。
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