CN115679762A - 固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构 - Google Patents

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王作杰
祁文洋
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Abstract

本发明公开了一种固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构，包括依次铺装的拆建固体废弃物再生集料填筑的上路堤、由水泥‑脱硫矿渣‑石膏复合稳定工程渣土铺筑的路床、由脱硫石膏‑水泥稳定拆建固体废弃物再生集料铺筑的路面底基层、由废旧混凝土再生骨料级配碎石铺筑的路面上基层、由厂拌热再生SBS改性沥青混合料铺筑的路面下面层和中面层、由半柔性路面材料铺筑的上面层、由高粘度改性沥青混合料铺筑的沥青磨耗层。本发明根据各结构层受力特性与功能特点进行优化组合设计，可用于高等级道路，具有使用寿命长、行驶安全性和舒适性高等特点；各结构层选材符合“双碳”背景下绿色生态发展理念，实现了道路工程领域大宗固体废弃物的合理利用。

Description

固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构
技术领域
本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构。
背景技术
随着我国城市更新与建设发展，尤其是城市新区建设，大量废旧建筑拆除后，产生大量的拆建固体废弃物，建设过程中的土方平衡产生大量的工程渣土，对路面的翻挖产生大量的回收SBS改性沥青路面材料，固体废弃物的堆放、填埋处理不仅占用土地资源，而且还会造成环境的污染。目前矿渣、脱硫石膏等工业固废的资源化利用率较低，基于此，将拆建固体废弃物、工程渣土及回收SBS改性沥青路面材料以及工业固废同时应用于路基路面结构中可称之为固废废弃物综合利用。道路建设将消耗大量的砂石集料，在生态绿色可持续发展的背景下，砂石集料日渐短缺，将固体废弃物综合利用于道路工程中，一方面实现了多源固废的资源化利用，另一方面解决了道路建设材料短缺问题，具有巨大的经济、社会及环境效益。已有研究表明，上述各类固体废弃物经过加工处理及精细化配合比设计后可形成优质的筑路材料。
近年来随着品质工程、高质量高标准工程建设以及长寿命沥青路面结构的提出，影响路面寿命的除了路面本身的性能，路基强度不足也是主要的影响因素。我国高等级道路目前采用路面结构形式主要为半刚性基层沥青路面结构，截止目前半刚性基层沥青路面结构仍存在反射裂缝问题，研究表明采用在半刚性基层结构熵铺设级配碎石的倒装式路面以及设置应力吸收层可有效预防路面产生反射裂缝。据此，在我国高品质可持续道路交通发展背景下，设计提出一种固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构，是在保障道路结构整体性能的前提下实现多源固废资源化利用的必然需求。经检索，中国专利CN212714350U公开了一种采用多源固废的低等级道路结构，提出采用无机稳定拆建固废再生骨料用作路面基层、厂拌热再生沥青混合料铺筑下面层，中国专利CN209722626U公开了一种基于建筑垃圾再生二灰稳定无机混合料的道路结构，提出采用二灰无机稳定拆建固废再生骨料用作路面基层。上述专利均未提及固废在路基中的利用，且所提出路面结构方案不能同时满足抗重载和抗自身反射裂缝问题，由于未采用高强度路基，其能否达到长寿命的使用要求也有待验证。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构，以确保各类固体废弃物可以实现大规模综合利用，并且同时实现高等级道路对长寿命路面的使用需求，以解决现有技术中的不足。
为了达到上述目的，本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
提供一种固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构，包括由下而上依次铺装在道路下路堤基础上的拆建固体废弃物再生集料填筑的上路堤、由水泥-脱硫矿渣-石膏复合稳定工程渣土铺筑的路床、由脱硫石膏-水泥稳定拆建固体废弃物再生集料铺筑的路面底基层、由废旧混凝土再生骨料级配碎石铺筑的路面上基层、由厂拌热再生SBS改性沥青混合料铺筑的路面下面层和中面层、由半柔性路面材料铺筑的上面层、以及由高粘度改性沥青混合料铺筑的沥青磨耗层；所述路面下面层和所述中面层之间、以及所述中面层和所述上面层均采用改性乳化沥青粘层连接，所述路面底基层和所述路面上基层之间铺设高弹性改性沥青应力吸收层。
如所述固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构，所述上路堤的再生集料的不均匀系数Cu在10～50范围内。
如所述固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构，所述路床的复合稳定工程渣土的承载比CBR值不低于10％。
如所述固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构，所述路面上基层的脱硫石膏占水泥的质量百分比为30％。
如所述固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构，所述路面上基层的再生骨料级配碎石的压碎值不低于40％。
如所述固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构，所述上面层的半柔性路面材料由大空隙沥青混合料中进行水泥基浆料注浆完成，半柔性路面材料的70℃动稳定度不低于30000次·mm-1。
如所述固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构，所述沥青磨耗层的高粘度改性沥青混合料中石料颗粒表面的沥青膜厚度为15～20μm。
如所述固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构，所述上路堤的结构层厚度为70cm，所述路床的厚度为80cm，所述路面底基层的厚度为30～40cm，所述路面上基层的厚度为18～20cm，所述路面下面层的厚度为8～9cm，所述中面层的厚度为6～7cm，所述上面层的厚度为4～5cm，所述沥青磨耗层的厚度为1～2cm。
本路面结构在确保路基路面结构使用寿命长、行驶安全性和舒适性高的前提下，实现了拆建固体废弃物、工程渣土、工业固废、路面回收材料等各类固体废弃物在路基路面结构中的最大限度的综合利用，符合双碳及生态绿色发展背景下对高治疗高标准品质工程的建设要求。与现有技术相比，本发明的有益技术效果具体表现在：
1、本发明采用了水泥-矿渣-脱硫石膏复合稳定工程渣土铺筑的路床，水泥-矿渣-脱硫石膏发生水化反应，一方面增强了路床的强度，另一方面使得路床具有微膨胀性，增强了路床抗开裂能力，路床强度的提高有利于提升路面结构的整体强度，延长其使用寿命；
2、本发明通过在半刚性基层上铺设级配碎石柔性基层，有效解决了半刚性基层干缩变形导致的面层反射裂缝问题，同时半刚性基层和柔性基层间设置了应力吸收层，避免了半刚性基层干缩变形导致的应力集中现象，进一步增强了路面结构防反射裂缝能力，进而有利于延长路面使用寿命；
3、本发明通过在半柔性路面上面层上铺设沥青磨耗层，在保证路面上面层具有抵抗车辆荷载能力的同时，提升了路面的行驶舒适性，也有助于后期运营阶段的养护维修，实现路面抗滑性能的快速修复。
附图说明
为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
图1为本发明较佳实施例整体结构示意图；
图中：1、上路提；2、路床；3、路面底基层；4、路面上基层；5、路面下面层；6、中面层；7、上面层；8、沥青磨耗层；9、改性乳化沥青粘层；10、高弹性改性沥青应力吸收层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
参看图1所示，本发明种固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构包括由下而上依次铺装在道路下路堤基础上的拆建固体废弃物再生集料填筑的上路堤1、由水泥-脱硫矿渣-石膏复合稳定工程渣土铺筑的路床2、由脱硫石膏-水泥稳定拆建固体废弃物再生集料铺筑的路面底基层3、由废旧混凝土再生骨料级配碎石铺筑的路面上基层4、由厂拌热再生SBS改性沥青混合料铺筑的路面下面层5和中面层6、由半柔性路面材料铺筑的上面层7、以及由高粘度改性沥青混合料铺筑的沥青磨耗层8。路面下面层5和中面层6之间、以及中面层6和上面层7均采用改性乳化沥青粘层9连接，路面底基层3和路面上基层4之间铺设高弹性改性沥青应力吸收层10。
继续参看图示，较佳实施例中，上路堤1的结构层厚度为70cm，上路堤1的再生集料的不均匀系数Cu在10～50范围内，最优为35。
路床2的厚度为80cm，路床2的复合稳定工程渣土的承载比CBR值不低于10％，最优为32％。
路面底基层3的厚度为30～40cm，最优为40cm，脱硫石膏的用量为复合稳定再生集料总质量的1.5％，水泥的用量为复合稳定再生集料总质量的5％。
路面上基层4的厚度为18～20cm，路面上基层4的脱硫石膏占水泥的质量百分比为30％，路面上基层4的再生骨料级配碎石的压碎值不低于40％，最优为不低于50％。
路面下面层5的厚度为8～9cm，最优为8cm，中面层6的厚度为6～7cm，最优为6cm。路面下面层5和中面层6中，厂拌热再生SBS改性沥青混合料技术性能可满足现行规范《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对SBS改性沥青混合料的技术要求，具体技术性能如下表所示：
技术指标 实测值 规范要求
动稳定度(次·mm<sup>-1</sup>) 4500 ≥2800
冻融劈裂试验的残留强度比(％) 90 ≥80
低温弯曲试验破坏应变(με) 3500 ≥3000
上面层7的厚度为4～5cm，最优为4cm，上面层7的半柔性路面材料由大空隙沥青混合料中进行水泥基浆料注浆完成，沥青混合料的空隙率为25％，半柔性路面材料的70℃动稳定度不低于30000次·mm-1，最优为40000次·mm-1。
沥青磨耗层8的厚度为1～2cm，最优为1cm，沥青磨耗层8的高粘度改性沥青混合料中石料颗粒表面的沥青膜厚度为15～20μm，最优为18μm。
本发明采用了水泥-矿渣-脱硫石膏复合稳定工程渣土铺筑的路床，水泥-矿渣-脱硫石膏发生水化反应，一方面增强了路床的强度，另一方面使得路床具有微膨胀性，增强了路床抗开裂能力，路床强度的提高有利于提升路面结构的整体强度，延长其使用寿命；本发明通过在半刚性基层上铺设级配碎石柔性基层，有效解决了半刚性基层干缩变形导致的面层反射裂缝问题，同时半刚性基层和柔性基层间设置了应力吸收层，避免了半刚性基层干缩变形导致的应力集中现象，进一步增强了路面结构防反射裂缝能力，进而有利于延长路面使用寿命；本发明通过在半柔性路面上面层上铺设沥青磨耗层，在保证路面上面层具有抵抗车辆荷载能力的同时，提升了路面的行驶舒适性，也有助于后期运营阶段的养护维修，实现路面抗滑性能的快速修复。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构，其特征在于，包括由下而上依次铺装在道路下路堤基础上的拆建固体废弃物再生集料填筑的上路堤、由水泥-脱硫矿渣-石膏复合稳定工程渣土铺筑的路床、由脱硫石膏-水泥稳定拆建固体废弃物再生集料铺筑的路面底基层、由废旧混凝土再生骨料级配碎石铺筑的路面上基层、由厂拌热再生SBS改性沥青混合料铺筑的路面下面层和中面层、由半柔性路面材料铺筑的上面层、以及由高粘度改性沥青混合料铺筑的沥青磨耗层；所述路面下面层和所述中面层之间、以及所述中面层和所述上面层均采用改性乳化沥青粘层连接，所述路面底基层和所述路面上基层之间铺设高弹性改性沥青应力吸收层。
2.如权利要求1所述固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构，其特征在于，所述上路堤的再生集料的不均匀系数Cu在10～50范围内。
3.如权利要求1所述固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构，其特征在于，所述路床的复合稳定工程渣土的承载比CBR值不低于10％。
4.如权利要求1所述固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构，其特征在于，所述路面上基层的脱硫石膏占水泥的质量百分比为30％。
5.如权利要求1所述固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构，其特征在于，所述路面上基层的再生骨料级配碎石的压碎值不低于40％。
6.如权利要求1所述固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构，其特征在于，所述上面层的半柔性路面材料由大空隙沥青混合料中进行水泥基浆料注浆完成，半柔性路面材料的70℃动稳定度不低于30000次·mm-1。
7.如权利要求1所述固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构，其特征在于，所述沥青磨耗层的高粘度改性沥青混合料中石料颗粒表面的沥青膜厚度为15～20μm。
8.如权利要求1所述固体废弃物综合利用倒装式路基路面结构，其特征在于，所述上路堤的结构层厚度为70cm，所述路床的厚度为80cm，所述路面底基层的厚度为30～40cm，所述路面上基层的厚度为18～20cm，所述路面下面层的厚度为8～9cm，所述中面层的厚度为6～7cm，所述上面层的厚度为4～5cm，所述沥青磨耗层的厚度为1～2cm。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117902875A (zh) * 2024-03-20 2024-04-19 四川大学 一种大掺量磷石膏道路基层材料及铺设方法
CN117902875B (zh) * 2024-03-20 2024-05-17 四川大学 一种大掺量磷石膏道路基层材料及铺设方法

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