CN207143635U - 一种节能减排的沥青路面结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节能减排的沥青路面结构，包括泡沫温拌‑橡胶沥青SMA‑13上面层、泡沫温拌‑再生沥青混合料Sup‑20中面层、泡沫温拌‑道路石油沥青Sup‑25下面层、抗裂嵌挤水泥稳定碎石基层、低剂量水泥稳定碎石底基层，在路基上由上到下依次设置。本实用新型将泡沫温拌技术、橡胶沥青和铣刨料应用到路面结构中，以实现节能减排。泡沫温拌技术通过对沥青进行发泡，降低沥青黏度以及拌和温度，从而降低沥青混合料在生产、施工环节的老化，有效延长路面使用寿命，同时减少有害气体的排放。此外，橡胶沥青和铣刨料再生分别资源化利用了橡胶粉和废旧沥青混凝土。本实用新型实现了沥青路面结构的节能减排，降低了生产成本。

Description

一种节能减排的沥青路面结构

技术领域

本实用新型涉及了一种节能减排路面结构，尤其涉及泡沫温拌技术、橡胶沥青技术以及沥青铣刨料再生技术在节能减排的沥青路面结构中的应用。

背景技术

公路建设过程中消耗了大量资源和能源，同时产生大量建筑垃圾，排放大量有害体气体。在提倡大力发展绿色交通的背景下，节能减排的路面结构成为了研究和应用的热点。相比于传统的热拌沥青混合料，泡沫温拌技术在保证混合料路用性能的同时，降低了混合料拌和、摊铺、碾压等施工温度，具有节能减排的优势。泡沫温拌-橡胶沥青技术实现了资源化利用橡胶粉，同时解决了橡胶沥青使用过程中粘度大，施工和易性差的缺点。泡沫温拌-再生技术在对废旧沥青混合料再生利用的同时，通过对新沥青发泡，降低了拌和温度，进而降低了新沥青在施工过程中的老化程度，弥补了铣刨料中废旧沥青的过度老化。

传统的热拌橡胶沥青SMA路面结构由于优良的抗滑、抗车辙性能，广泛应用于长大纵坡路段及重载路段，但是由于橡胶沥青粘度大导致混合料施工温度难以保证，施工和易性差，需要相当高的拌和、摊铺与压实成型温度才能达到预期的压实效果，混合料生产能耗高且施工过程中排放大量有害气体。此外，高温拌和易使沥青胶结料老化变硬，粘结力下降，从而影响橡胶沥青混合料的路用性能，橡胶沥青SMA混合料采用温拌的需求越来越大。

对于温拌橡胶沥青SMA路面结构，国内外均有一定研究和应用。但均采用有机添加剂降粘类温拌技术和表面活性剂类温拌技术，缺乏对沥青发泡类温拌技术在SMA结构中的应用研究，且由于添加剂类温拌技术增加生产成本，添加剂评价方法不完善，混合料路用性能不稳定等，限制了其应用。

有鉴于上述现有的路面结构在施工过程中存在高能耗、高排放的现状，本实用新型发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种节能减排的沥青路面结构，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于，克服现有的路面结构在施工过程中存在高能耗、高排放的问题，而提供节能减排的沥青路面结构，通过泡沫温拌技术、泡沫温拌-橡胶沥青技术和泡沫温拌-再生技术，降低施工温度，提高施工和易性，资源化利用橡胶粉和沥青铣刨料，实现节能减排的效果，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型提出的节能减排的沥青路面结构，由上到下依次设置有上面层、中面层、下面层、基层和底基层，自上而下铺于路基之上，其特征在于：所述上面层为泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13上面层，所述中面层为泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20中面层，所述下面层为泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25下面层。

进一步的，所述上面层的制备条件为：在70#道路石油沥青中掺入20％的橡胶粉制备橡胶沥青，将橡胶沥青加热到175℃，对其进行发泡，发泡用水量为3％，混合料在165℃温度下进行拌和。

进一步的，所述中面层的制备条件为：将改性沥青加热到165℃，对其进行发泡，发泡用水量为3％，铣刨料掺量为20％，混合料拌和温度为160℃。

进一步的，所述下面层的制备条件为：将道路石油沥青加热到160℃时，对其进行发泡，发泡用水量为2.5％，混合料拌和温度为135℃。

进一步的，所述基层为抗裂嵌挤型水泥稳定碎石基层。

进一步的，所述底基层为低剂量水泥稳定碎石底基层，其中低剂量水泥稳定碎石底基层中低剂量为水泥掺量低于3％的水泥稳定碎石基层。

进一步的，所述上面层厚度为4～6cm。

进一步的，所述中面层厚度为6～8cm。

进一步的，所述下面层厚度为8～10cm。

进一步的，所述基层厚度为36～40cm。

进一步的，所述底基层厚度为18～20cm。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型公开的节能减排的沥青路面结构，包括上面层、中面层、下面层、基层和底基层，自上而下铺于路基之上，具体结构为泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13上面层+泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20中面层+泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25下面层+抗裂嵌挤型水泥稳定碎石基层+低剂量水泥稳定碎石底基层。

泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13上面层将泡沫温拌沥青技术与橡胶沥青技术有机结合，将橡胶沥青加热到175℃时，与20～30℃的水一同注入沥青发泡装置内，迅速膨胀生成泡沫橡胶沥青，与矿料在165℃下进行拌和，然后用于沥青路面上面层。通过对橡胶沥青进行发泡，暂时增加沥青体积，减少黏度，使得混合料拌和温度降低20～30℃，在保证橡胶沥青混合料优异性能的同时，提高施工和易性，减少有害气体的排放。解决了橡胶沥青在使用过程中粘度大、施工和易性差的难题。

泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20中面层将泡沫温拌技术与沥青铣刨料再生技术有机结合，将改性沥青加热到165℃时，对其进行发泡生成泡沫改性沥青，与新矿料和20％铣刨料在160℃下进行拌和，然后用于沥青路面中面层。通过对改性沥青进行发泡，并掺入20％铣刨料，制备了泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20。对新沥青进行发泡降低了混合料拌和温度，从而降低了沥青混合料在生产、施工环节的老化，在一定程度上弥补了铣刨料中废旧沥青的过度老化。在保证混合料路用性能的前提下，资源化利用了废旧沥青混合料，降低混合料生产过程中能耗，减少温室气体的排放。

泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25下面层通过将道路石油沥青加热到160℃时，对其进行发泡生成泡沫沥青，与矿料在135℃下进行拌和。泡沫温拌技术使得混合料拌和温度降低20～30℃，提高施工和易性，减少有害气体的排放，降低沥青混合料在生产、施工环节的老化，有效延长路面使用寿命。

本实用新型发泡过程不需要添加剂，仅需配备专业的发泡装置，通过泡沫温拌技术降低了能耗、减少了有害气体排放，降低了生产成本，通过泡沫温拌-橡胶沥青技术和泡沫温拌-再生技术分别资源化利用了橡胶粉和铣刨料，且克服了橡胶沥青使用时的缺点和弥补了铣刨料的过度老化。

附图说明

图1是节能减排的沥青路面结构示意图；

图中标记含义：1.上面层，2.中面层，3.下面层，4.基层，5.底基层。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示节能减排的沥青路面结构的示意图，包括上面层1、中面层2、下面层3、基层4和底基层5。

具体的，底基层5采用低剂量水泥稳定碎石，即其中水泥的掺量低于3％，基层4采用抗裂嵌挤型水泥稳定碎石，下面层3采用泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25，面层2采用泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20，上面层1采用泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13。所述基层4为抗裂嵌挤型水泥稳定碎石基层。

进一步的，底基层5为低剂量水泥稳定碎石底基层。

进一步的，上面层1厚度为4～6cm。

进一步的，中面层2厚度为6～8cm。

进一步的，下面层3厚度为8～10cm。

进一步的，基层4厚度为36～40cm。

进一步的，底基层5厚度为18～20cm。

为了进一步说明本实用新型，下面结合具体实施例对本实用新型提供的节能减排的沥青路面进行详细的描述，但不应将其理解为对本实用新型保护范围的限定。

实施例一

1.泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13上面层

(1)混合料组成(重量份)：

①矿料：粗集料805份、细集料100份、矿粉95份；

上述泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13混合料级配如表1所示；

②橡胶沥青63份、发泡用水1.89份。

表1 泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13混合料级配组成(实施例一)

(2)混合料生产设备：

①泡沫沥青生产设备最大气压1000kPa，最大水压1000kPa，沥青加热温度可达200℃，在一定用水量情况下，能够连续不断地制备出泡沫沥青，且每批次制备的泡沫沥青质量可达10～20kg；

②采用与发泡设备相匹配的卧式拌锅，卧式拌锅的可调节拌和温度范围为100～200℃，且能够连续不断的运转，以保证泡沫沥青与集料充分裹附。

(3)制备过程：

①将加热的粗集料、细集料置于已提前预热的拌和锅中，用小铲子适当混合；

②将橡胶沥青加热到175℃，进行室内发泡，发泡后的橡胶沥青直接喷入到拌和锅中，充分拌和1～1.5min；

③暂停拌和，加入加热的矿粉，继续拌和至均匀为止，并使沥青混合料保持在165℃，总拌和时间为3min，最终得到泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13混合料。

2.泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20中面层

(1)混合料组成(重量份)：

①矿料：粗集料615份、细集料180份、粗铣刨料131份、细铣刨料69份、矿粉5份；

上述泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-2级配如表2所示；

②改性沥青44份、发泡用水1.32份。

表2 泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20级配组成(实施例一)

(2)混合料生产设备：

泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20的生产设备和泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13混合料的生产设备的要求一致。

(3)制备过程：

①将加热的粗集料、细集料、粗铣刨料、细铣刨料置于已提前预热的拌和锅中，用小铲子适当混合；

②将改性沥青加热到165℃，进行室内发泡，发泡后的改性沥青直接喷入到拌和锅中，充分拌和1.5～2min；

③暂停拌和，加入加热的矿粉，继续拌和至均匀为止，并使沥青混合料保持在160℃，总拌和时间为3.5min，最终得到泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20。

3.泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25混合料

(1)混合料组成(重量份)：

①矿料：粗集料995份、矿粉5份；

上述泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25混合料级配如表3所示；

②道路石油沥青39.9份、发泡用水1.0份。

表3 泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25混合料级配组成(实施例一)

(2)混合料生产设备：

泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25混合料的生产设备和泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13混合料的生产设备的要求一致。

(3)室内制备过程：

①将加热的粗集料和细集料置于已提前预热的拌和锅中，用小铲子适当混合；

②将道路石油沥青加热至160℃，进行室内发泡，发泡后的道路石油沥青直接喷入到拌和锅中，充分拌和1～1.5min；

③暂停拌和，加入加热的矿粉，继续拌和至均匀为止，并使沥青混合料保持在135℃，总拌和时间为3min，最终得到泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25混合料。

最后将上述制得的泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13、泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20、泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25，以及抗裂嵌挤型水泥稳定碎石基层、低剂量水泥稳定基石(水泥掺量为8％)逐层铺设，其中泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13上面层的厚度为4cm、泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20中面层厚度为6cm、泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25下面层8cm、抗裂嵌挤型水泥稳定碎石基层厚度为36cm、低剂量水泥稳定基石底基层厚度为18cm。

实施例二

1.泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13混合料组成(重量份)：

①矿料：粗集料765份、细集料140份、矿粉95份；

上述泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13混合料级配如表4所示；

②橡胶沥青63份、发泡用水1.89份。

表4 泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13混合料级配组成(实施例二)

混合料生产设备和室内制备过程参照实施例一中所述的泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13混合料的方法。

2.泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20组成(重量份)：

①矿料：粗集料575份、细集料220份、粗铣刨料131份、细铣刨料69份、矿粉5份，泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20级配如表5所示；

②改性沥青44份、发泡用水1.32份。

表5 泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20级配组成(实施例二)

混合料生产设备和室内制备过程参照实施例一中所述的泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20的方法。

3.泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25混合料组成(重量份)：

①矿料：粗集料995份、矿粉5份，泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25混合料级配如表6所示；

②道路石油沥青39.9份、发泡用水1.0份。

表6 泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25混合料级配组成(实施例二)

混合料生产设备和室内制备过程参照实施例一中所述的泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25混合料的方法。

最后将上述制得的泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13、泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20、泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25，以及抗裂嵌挤型水泥稳定碎石基层、低剂量水泥稳定基石(水泥掺量为8％)逐层铺设，其中泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13上面层的厚度为5cm、泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20中面层厚度为7cm、泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25下面层9cm、抗裂嵌挤型水泥稳定碎石基层厚度为38cm、低剂量水泥稳定基石底基层厚度为19cm。

实施例三

1.泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13混合料组成(重量份)：

①矿料：粗集料725份、细集料180份、矿粉95份；

上述泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13混合料级配如表7所示；

②橡胶沥青63份、发泡用水1.89份。

表7 泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13混合料级配组成(实施例三)

混合料生产设备和室内制备过程参照实施例一中所述的泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13混合料的方法。

2.泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20组成(重量份)：

①矿料：粗集料535份、细集料260份、粗铣刨料131份、细铣刨料69份、矿粉5份，泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20级配如表8所示；

②改性沥青44份、发泡用水1.32份。

表8 泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20级配组成(实施例三)

混合料生产设备和室内制备过程参照实施例一中所述的泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20的方法。

3.泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25混合料组成(重量份)：

①矿料：粗集料995份、矿粉5份；

上述泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25混合料级配如表9所示；

②泡沫道路石油沥青39.9份、发泡用水1.0份。

表9 泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25混合料级配组成(实施例三)

混合料生产设备和室内制备过程参照实施例一中所述的泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25混合料的方法。

最后将上述制得的泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13、泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20、泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25，以及抗裂嵌挤型水泥稳定碎石基层、低剂量水泥稳定基石(水泥掺量为8％)逐层铺设，其中泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13上面层的厚度为6cm、泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20中面层厚度为8cm、泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25下面层10cm、抗裂嵌挤型水泥稳定碎石基层厚度为40cm、低剂量水泥稳定基石底基层厚度为20cm。

实验结论：

将上述实施例制备的混合料进行体积指标测试和性能测试，各试验结果如下。

各实施例的泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13混合料的测试结果与技术要求如表10所示：

表10 泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13混合料技术要求

各实施例的泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20的测试结果与技术要求如表11所示：

表11 泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20技术要求

各实施例的泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25混合料的测试结果与技术要求如表12所示：

表12 泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25混合料技术要求

由上述实验结果可知，其上面层、中面层、下面层所测得的技术指标满足相关技术要求，且各层之间的粘结力强，抗车辙力优。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims (8)

1.一种节能减排的沥青路面结构，由上到下依次设置有上面层（1）、中面层（2）、下面层（3）、基层（4）和底基层（5），自上而下铺于路基之上，其特征在于：所述上面层（1）为泡沫温拌-橡胶沥青SMA-13上面层，所述中面层（2）为泡沫温拌-再生沥青混合料Sup-20中面层，所述下面层（3）为泡沫温拌-道路石油沥青Sup-25下面层。

2.根据权利要求1所述的节能减排的沥青路面结构，其特征在于：所述基层（4）为抗裂嵌挤型水泥稳定碎石基层。

3.根据权利要求1所述的节能减排的沥青路面结构，其特征在于：所述底基层（5）为低剂量水泥稳定碎石底基层。

4.根据权利要求1-3任一项所述的节能减排的沥青路面结构，其特征在于，所述上面层（1）厚度为4~6cm。

5.根据权利要求1-3任一项所述的节能减排的沥青路面结构，其特征在于，所述中面层（2）厚度为6~8cm。

6.根据权利要求1-3任一项所述的节能减排的沥青路面结构，其特征在于，所述下面层（3）厚度为8~10cm。

7.根据权利要求1-3任一项所述的节能减排的沥青路面结构，其特征在于，所述基层（4）厚度为36~40cm。

8.根据权利要求1-3任一项所述的节能减排的沥青路面结构，其特征在于，所述底基层（5）厚度为18~20cm。