CN116240767A - 一种单组分聚氨酯隧道路面结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种单组分聚氨酯隧道路面结构，具体涉及道路工程技术领域。本发明单组分聚氨酯隧道路面结构由下至上依次设置有基层、橡胶粉改性沥青碎石封层和铺装层，基层采用水泥稳定碎石或水泥混凝土铺设而成，橡胶粉改性沥青碎石封层采用橡胶粉改性沥青和碎石铺设而成，铺装层由下到上依次设置为聚氨酯混合料承重层、聚氨酯混合料抗车辙层和聚氨酯混合料降噪层，聚氨酯混合料承重层、聚氨酯混合料抗车辙层和聚氨酯混合料降噪层的胶结料均为单组分聚氨酯。本发明利用单组分聚氨酯作为铺装层中各层的胶结料，既避免了沥青烟的产生，安全环保，又提高了隧道路面结构的降噪性能、阻燃性能和抗车辙性能，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，具体涉及一种单组分聚氨酯隧道路面结构。
背景技术
隧道路面铺装施工过程中，沥青混合料在高温下产生大量烟气，受隧道的地形、通风等因素限制，沥青混合料产生的烟气无法及时消散，一直集聚在隧道内，并且随着施工的进行，沥青烟会一直集聚，严重影响施工安全和施工人员的健康。现阶段通常采用的解决方案是利用温拌沥青混合料，降低沥青混合料的施工温度，减少沥青烟的排放，但是该方法并不能杜绝沥青烟的产生。
同时，因隧道形状的限制，汽车与地面摩擦将产生大量的噪音影响驾乘人员。目前，开级配抗滑磨耗层(OGFC)因其结构存在大量孔隙，能够吸收减弱车辆行驶于路面上所产生的噪音，得到了广泛应用。但是，受隧道内条件限制(例如因发生车辆事故漏油导致的路面污染或路面燃烧难以救援的问题)，使得隧道路面结构需要满足防火阻燃的需求。传统隧道铺装中通过向沥青混合料添加阻燃剂对隧道路面进行防火阻燃处理，但是该方法不能完全杜绝沥青路面在明火条件下的燃烧，难以满足隧道路面的防火阻燃要求。
因此，为了满足隧道路面结构的低碳降噪阻燃，亟需提出一种单组分聚氨酯隧道路面结构，避免沥青烟产生的同时提升隧道路面的降噪性能和阻燃性能。
发明内容
本发明旨在确保铺设过程中的低碳施工以及隧道路面的降噪阻燃性能，提出了一种单组分聚氨酯隧道路面结构，通过利用聚氨酯混合料铺设隧道路面结构，既避免了隧道路面铺装过程中沥青烟的产生，又提高了隧道路面结构的降噪性能、阻燃性能和抗车辙性能，为设计绿色安全隧道路面结构提供了新思路。
本发明采用以下的技术方案：
一种单组分聚氨酯隧道路面结构，所述单组分聚氨酯隧道路面结构由下至上依次设置有基层、橡胶粉改性沥青碎石封层和铺装层，所述铺装层由下到上依次设置有下面层、中面层和上面层，其中，下面层为聚氨酯混合料承重层，中面层为聚氨酯混合料抗车辙层，上面层为聚氨酯混合料降噪层。
优选地，所述基层采用水泥稳定碎石或水泥混凝土铺设而成。
优选地，所述橡胶粉改性沥青碎石封层中橡胶粉改性沥青的撒布量为2.0～2.2kg/m2，碎石的撒布量根据试撒确定，碎石的覆盖率为60％～70％；所述橡胶粉改性沥青碎石封层铺设完成后，采用胶轮压路机碾压橡胶粉改性沥青碎石封层。
优选地，所述碎石采用玄武岩集料和道路石油沥青预拌而成，道路石油沥青的质量为玄武岩集料质量的0.3％；所述玄武岩集料采用两种玄武岩碎石混合而成，第一种玄武岩碎石的粒径不小于10mm且不超过15mm，第二种玄武岩碎石的粒径尺寸大于等于5mm且小于10mm，玄武岩集料中第一种玄武岩碎石与第二种玄武岩碎石的质量比为40:60。
优选地，所述聚氨酯混合料承重层的设计厚度为6cm，设计孔隙率为5％～7％，级配为AC-20或AC-16；
所述聚氨酯混合料抗车辙层的设计厚度为4cm，设计孔隙率为5％～7％，级配为AC-16或AC-13；
所述聚氨酯混合料降噪层的设计厚度为4cm，设计孔隙率为18％～24％，级配为OGFC-13或OGFC-10；
所述聚氨酯混合料承重层、聚氨酯混合料抗车辙层和聚氨酯混合料降噪层的胶结料均为单组分聚氨酯。
优选地，所述聚氨酯混合料承重层和聚氨酯混合料抗车辙层在60℃下的飞散损失率均小于10％，在50℃条件下进行20000次车辙试验时的车辙深度均小于4mm，在70℃、1.1Mpa的条件下进行动稳定度试验结果大于5000次，冻融劈裂强度比均大于83％。
优选地，所述聚氨酯混合料降噪层在60℃下的飞散损失率小于15％，常温析漏损失小于1.5％，在70℃、1.1Mpa的条件下进行动稳定度试验结果大于3800次，冻融劈裂强度比大于83％。
本发明具有的有益效果为：
1、本发明将单组分聚氨酯混合料应用于铺设隧道路面中，利用聚氨酯混合料拌合和施工均在常温下进行无需加热的特点，并且由于聚氨酯混合料运输、摊铺和碾压过程中不会产生沥青烟，避免了隧道路面结构铺设过程中所产生的沥青烟对施工人员健康的危害，有利于隧道路面结构的施工安全。
2、本发明提出的单组分聚氨酯隧道路面结构，通过设置聚氨酯混合料降噪层，吸收了车辆行驶于路面上摩擦产生的噪音，降低了隧道内的噪声污染，为驾乘人员提供更好的体验。同时，本发明铺装层中各层采用单组分聚氨酯作为胶结料，单组分聚氨酯遇到明火不会燃烧、不会助燃且不会产生沥青烟气，从而能够减少隧道内车辆事故的发生对隧道路面结构的破坏，有利于降低因隧道内车辆事故所造成的人员伤亡。
3、本发明提出的单组分聚氨酯隧道路面结构，通过在隧道路面结构的铺装层内设置聚氨酯混合料抗车辙层，增强了单组分聚氨酯隧道路面结构的抗车辙性能，使得隧道路面结构能够有效抵抗重型车辆荷载和高温耦合下的变形，延长了隧道路面结构的使用寿命，有效减少了隧道路面结构养护维修次数，同时还降低了隧道路面结构的养护维修费用和全寿命周期费用，具有良好的经济效益和社会效益，为保障隧道路面安全长久的通行奠定了基础。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体的说明：
本发明提出了一种单组分聚氨酯隧道路面结构。本实施例中单组分聚氨酯隧道路面结构由下至上依次设置有基层、橡胶粉改性沥青碎石封层和铺装层，铺装层由下到上依次设置有下面层、中面层和上面层，其中，下面层为聚氨酯混合料承重层，中面层为聚氨酯混合料抗车辙层，上面层为聚氨酯混合料降噪层。
本实施例中，基层采用水泥稳定碎石或水泥混凝土铺设而成，待基层铺设完成后，在基层上铺设橡胶粉改性沥青碎石封层，橡胶粉改性沥青碎石封层中含有橡胶粉改性沥青和碎石，橡胶粉改性沥青的撒布量为2.0～2.2kg/m2，碎石的撒布量根据试撒确定，碎石的覆盖率为60％～70％。
本实施例中铺设橡胶粉改性沥青碎石封层的碎石采用玄武岩集料和道路石油沥青预拌而成，道路石油沥青的质量为玄武岩集料质量的0.3％，其中，玄武岩集料采用两种玄武岩碎石混合而成，第一种玄武岩碎石的粒径不小于10mm且不超过15mm，第二种玄武岩碎石的粒径尺寸大于等于5mm且小于10mm，将玄武岩集料中的第一种玄武岩碎石与第二种玄武岩碎石按照40:60的质量比掺配后置于拌合站中，经拌合站加热除尘后加入道路石油沥青预拌，得到用于铺设橡胶粉改性沥青碎石封层的碎石。
本实施例中待橡胶粉改性沥青碎石封层铺设完成后，采用胶轮压路机在橡胶粉改性沥青碎石封层上碾压两遍，再铺设铺装层。本实施例铺装层中聚氨酯混合料承重层的设计厚度为6cm，设计孔隙率为5％～7％，级配为AC-20或AC-16；聚氨酯混合料抗车辙层的设计厚度为4cm，设计孔隙率为5％～7％，级配为AC-16或AC-13，聚氨酯混合料降噪层的设计厚度为4cm，设计孔隙率为18％～24％，级配为OGFC-13或OGFC-10。聚氨酯混合料承重层、聚氨酯混合料抗车辙层和聚氨酯混合料降噪层的胶结料均为单组分聚氨酯，单组分聚氨酯遇到明火不会燃烧、不会助燃且不会产生沥青烟气，使得本实施例中的单组分聚氨酯隧道路面结构具有良好的阻燃性能且低碳环保，有效降低了隧道内因发生车辆事故对隧道路面结构的破坏，有利于降低因隧道内车辆事故所造成的人员伤亡。
同时，本实施例中的铺装层还具有良好的降噪性能和抗车辙性能，其中，聚氨酯混合料承重层和聚氨酯混合料抗车辙层在60℃下的飞散损失率均小于10％，在50℃条件下进行20000次车辙试验时的车辙深度均小于4mm，在70℃、1.1Mpa的条件下进行动稳定度试验结果大于5000次，冻融劈裂强度比均大于83％。聚氨酯混合料降噪层在60℃下的飞散损失率小于15％，常温析漏损失小于1.5％，在70℃、1.1Mpa的条件下进行动稳定度试验结果大于3800次，冻融劈裂强度比大于83％。
由此可见，相比于传统的隧道道路铺装结构，本实施例中的单组分聚氨酯隧道路面结构具有良好的降噪性能、阻燃性能和抗车辙性能，并且本实施例中的单组分聚氨酯隧道路面结构铺设过程无沥青烟气产生，低碳环保，具有良好的经济效益和社会效益，有利于车辆在隧道路面上的安全通行以及隧道路面的长久使用。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种单组分聚氨酯隧道路面结构，其特征在于，所述单组分聚氨酯隧道路面结构由下至上依次设置有基层、橡胶粉改性沥青碎石封层和铺装层，所述铺装层由下到上依次设置有下面层、中面层和上面层，其中，下面层为聚氨酯混合料承重层，中面层为聚氨酯混合料抗车辙层，上面层为聚氨酯混合料降噪层。
2.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯隧道路面结构，其特征在于，所述基层采用水泥稳定碎石或水泥混凝土铺设而成。
3.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯隧道路面结构，其特征在于，所述橡胶粉改性沥青碎石封层中橡胶粉改性沥青的撒布量为2.0～2.2kg/m2，碎石的撒布量根据试撒确定，碎石的覆盖率为60％～70％；所述橡胶粉改性沥青碎石封层铺设完成后，采用胶轮压路机碾压橡胶粉改性沥青碎石封层。
4.根据权利要求3所述的单组分聚氨酯隧道路面结构，其特征在于，所述碎石采用玄武岩集料和道路石油沥青预拌而成，道路石油沥青的质量为玄武岩集料质量的0.3％；所述玄武岩集料采用两种玄武岩碎石混合而成，第一种玄武岩碎石的粒径不小于10mm且不超过15mm，第二种玄武岩碎石的粒径尺寸大于等于5mm且小于10mm，玄武岩集料中第一种玄武岩碎石与第二种玄武岩碎石的质量比为40:60。
5.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯隧道路面结构，其特征在于，所述聚氨酯混合料承重层的设计厚度为6cm，设计孔隙率为5％～7％，级配为AC-20或AC-16；
所述聚氨酯混合料抗车辙层的设计厚度为4cm，设计孔隙率为5％～7％，级配为AC-16或AC-13；
所述聚氨酯混合料降噪层的设计厚度为4cm，设计孔隙率为18％～24％，级配为OGFC-13或OGFC-10；
所述聚氨酯混合料承重层、聚氨酯混合料抗车辙层和聚氨酯混合料降噪层的胶结料均为单组分聚氨酯。
6.根据权利要求5所述的单组分聚氨酯隧道路面结构，其特征在于，所述聚氨酯混合料承重层和聚氨酯混合料抗车辙层在60℃下的飞散损失率均小于10％，在50℃条件下进行20000次车辙试验时的车辙深度均小于4mm，在70℃、1.1Mpa的条件下进行动稳定度试验结果大于5000次，冻融劈裂强度比均大于83％。
7.根据权利要求5所述的单组分聚氨酯隧道路面结构，其特征在于，所述聚氨酯混合料降噪层在60℃下的飞散损失率小于15％，常温析漏损失小于1.5％，在70℃、1.1Mpa的条件下进行动稳定度试验结果大于3800次，冻融劈裂强度比大于83％。
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