用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構的製作方法
2023-07-06 18:41:31
本發明涉及道路鋪裝結構技術領域，更具體地，涉及瀝青路面技術領域，特別是指一種用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構。
背景技術：
隨著高等級公路特別是高速公路建設的發展，瀝青混凝土路面一躍而成為路面的主要形式。
但是，新的問題接踵而來，國民經濟高速發展而帶來的交通量迅速增長、車輛大型化、超載嚴重、車輛渠道化等，使瀝青路面面臨嚴峻的考驗。重交通道路由於沒有及時進行預防性養護，瀝青路面隨著服役時間的增加性能衰減嚴重，出現了結構性損壞。
目前對於出現結構性損壞的瀝青路面大都按照大中修規範的技術要求進行方案設計，大中修方案設計往往需要對原有道路急性開膛破肚，翻挖路面結構工期長且外運量大，現場施工極不環保。
因此，需要提供一種對出現結構性損壞的瀝青路面進行改造的路面結構，其結構穩定，性能優異，不易損壞，使用壽命長，施工環保，便捷。
技術實現要素：
為了克服上述現有技術中的缺點，本發明的一個目的在於提供一種用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構，其結構穩定，性能優異，不易損壞，使用壽命長，適於大規模推廣應用。
本發明的另一目的在於提供一種用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構，其設計巧妙，施工環保，便捷，成本低，適於大規模推廣應用。
為達到以上目的，在本發明的第一方面，提供了一種用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構，其特點是，自上而下依次包括高性能水泥混凝土層、瀝青面層、基層、底基層和路基，所述高性能水泥混凝土層安設在所述瀝青面層上，所述瀝青面層安設在所述基層上，所述基層安設在所述底基層上，所述底基層安設在所述路基上，所述的用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構還包括豎向凹部，所述豎向凹部貫穿所述瀝青面層和所述基層，所述高性能水泥混凝土柱填充在所述豎向凹部中並分別連接所述高性能水泥混凝土層和所述底基層。
所述高性能水泥混凝土層的高性能混凝土具備極佳的抗滲、抗壓、抗折、抗凍融、等性能，且幹縮小、塌落度良好，但需一定時長的保溼養護，主要技術指標如下：(1)4h抗壓強度≥40mpa，28d抗壓強度≥80mpa；(2)28d抗折強度≥15.0mpa；(3)混凝土限制幹縮≤200με，(4)塌落度為10.0±2.0cm；(5)需進行2h～4h的保溼養護；(6)抗滲等級超過p20，具有良好的抗凍融特性。
所述高性能混凝土可以具有任何合適的構成，較佳地，所述高性能混凝土由普通矽酸鹽水泥：矽灰：硫鋁酸鹽水泥：砂：細石：鋼纖維：水：外加劑：緩凝劑以質量比260:40:450:650:800:80:187:10:6.8混合而成。
所述高性能水泥混凝土柱和所述高性能水泥混凝土層可以為兩個單獨部件，相互連接在一起，也可以為一個單一部件，一體成型，較佳地，所述高性能水泥混凝土柱和所述高性能水泥混凝土層一體成型。
所述豎向凹部可以是任何合適的豎向凹部，較佳地，所述豎向凹部選自豎向凹孔和豎向凹槽中的至少一種。
所述豎向凹部的數目可以根據需要確定，較佳地，所述豎向凹部的數目為多個，更佳地，多個所述豎向凹部均勻分布在所述瀝青面層和所述基層中。
四個相鄰所述豎向凹孔的圓心可以位於任何合適的位置，更佳地，四個相鄰所述豎向凹孔的圓心位於正方形或各邊夾角為90°的菱形的四個角上。
所述豎向凹孔的孔徑可以根據需要確定，更佳地，所述豎向凹孔的孔徑為150mm～250mm。
兩個所述豎向凹孔之間的間隔可以根據需要確定，更佳地，兩個所述豎向凹孔之間的間隔為1m～2m。
所述豎向凹槽的寬度可以根據需要確定，更佳地，所述豎向凹槽的寬度為100mm～200mm。
兩個所述豎向凹槽之間的間距可以根據需要確定，更佳地，兩個所述豎向凹槽之間的間距為3m～5m。
所述豎向凹部至所述高性能水泥混凝土層的邊緣的最小距離可以根據需要確定，較佳地，所述豎向凹部至所述高性能水泥混凝土層的邊緣的最小距離≥3倍所述高性能水泥混凝土層的厚度且≤15倍所述高性能水泥混凝土層的厚度。換句話說，所述豎向凹部距離道路外緣比如瀝青面層的邊緣的最小距離≥3倍所述高性能水泥混凝土層的厚度且≤15倍所述高性能水泥混凝土層的厚度。
所述高性能水泥混凝土層的厚度可以根據需要確定，較佳地，所述高性能水泥混凝土層的厚度為8cm～15cm。
為了提高舊瀝青路面結構強度均勻性，較佳地，所述的用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構還包括高性能水泥混凝土加強體，所述高性能水泥混凝土加強體插設在所述瀝青面層中並連接所述高性能水泥混凝土層。
所述高性能水泥混凝土柱和所述高性能水泥混凝土加強體可以為兩個單獨部件，相互連接在一起，也可以為一個單一部件，一體成型，更佳地，所述高性能水泥混凝土柱和所述高性能水泥混凝土加強體一體成型。
舊瀝青路面通常自上而下依次包括瀝青面層、基層、底基層和路基，所述瀝青面層安設在所述基層上，所述基層安設在所述底基層上，所述底基層安設在所述路基上，上述的用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構的製備方法包括以下步驟：
(1)在所述舊瀝青路面上設置豎向凹部，所述豎向凹部貫穿所述瀝青面層和所述基層；
(2)在所述舊瀝青路面上攤鋪高性能水泥混凝土，一部分所述高性能水泥混凝土灌入所述豎向凹部，剩餘所述高性能水泥混凝土攤鋪在所述瀝青面層和該一部分所述高性能水泥混凝土上，保溼養護後，該一部分所述高性能水泥混凝土形成高性能水泥混凝土柱，該剩餘所述高性能水泥混凝土形成高性能水泥混凝土層。
在所述步驟(1)中，所述豎向凹部可以是豎向凹孔，也可以是豎向凹槽。
在所述步驟(1)之前、同時或之後，可以對所述舊瀝青路面的瀝青面層尤其是強度不足的地方進行注漿處理，對舊瀝青路面的瀝青面層的坑槽和裂縫等病害進行修復。所用漿料可以是高性能水泥混凝土。
在所述步驟(2)中，保溼養護的時間為2h～4h，如低溫施工時可延長養護時間。
在本發明的第二方面，提供了另一種用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構，其特點是，自上而下依次包括高性能水泥混凝土層、基層、底基層和路基，所述高性能水泥混凝土層安設在所述基層上，所述基層安設在所述底基層上，所述底基層安設在所述路基上，所述的用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構還包括豎向凹部，所述豎向凹部貫穿所述基層，所述高性能水泥混凝土柱填充在所述豎向凹部中並分別連接所述高性能水泥混凝土層和所述底基層。
同上所述，所述高性能水泥混凝土層的高性能混凝土具備極佳的抗滲、抗壓、抗折、抗凍融等性能，且幹縮小、塌落度良好，但需一定時長的保溼養護，主要技術指標如下：(1)4h抗壓強度≥40mpa，28d抗壓強度≥80mpa；(2)28d抗折強度≥15.0mpa；(3)混凝土限制幹縮≤200με，(4)塌落度為10.0±2.0cm；(5)需進行2h～4h的保溼養護；(6)抗滲等級超過p20，具有良好的抗凍融特性。
所述高性能水泥混凝土柱和所述高性能水泥混凝土層可以為兩個單獨部件，相互連接在一起，也可以為一個單一部件，一體成型，較佳地，所述高性能水泥混凝土柱和所述高性能水泥混凝土層一體成型。
所述豎向凹部可以是任何合適的豎向凹部，較佳地，所述豎向凹部選自豎向凹孔和豎向凹槽中的至少一種。
所述豎向凹部的數目可以根據需要確定，較佳地，所述豎向凹部的數目為多個，更佳地，多個所述豎向凹部均勻分布在所述基層中。
四個相鄰所述豎向凹孔的圓心可以位於任何合適的位置，更佳地，四個相鄰所述豎向凹孔的圓心位於正方形或各邊夾角為90°的菱形的四個角上。
所述豎向凹孔的孔徑可以根據需要確定，更佳地，所述豎向凹孔的孔徑為150mm～250mm。
兩個所述豎向凹孔之間的間隔可以根據需要確定，更佳地，兩個所述豎向凹孔之間的間隔為1m～2m。
所述豎向凹槽的寬度可以根據需要確定，更佳地，所述豎向凹槽的寬度為100mm～200mm。
兩個所述豎向凹槽之間的間距可以根據需要確定，更佳地，兩個所述豎向凹槽之間的間距為3m～5m。
所述豎向凹部至所述高性能水泥混凝土層的邊緣的最小距離可以根據需要確定，較佳地，所述豎向凹部至所述高性能水泥混凝土層的邊緣的最小距離≥3倍所述高性能水泥混凝土層的厚度且≤15倍所述高性能水泥混凝土層的厚度。換句話說，所述豎向凹部距離道路外緣比如基層的邊緣的最小距離≥3倍所述高性能水泥混凝土層的厚度且≤15倍所述高性能水泥混凝土層的厚度。
所述高性能水泥混凝土層的厚度可以根據需要確定，較佳地，所述高性能水泥混凝土層的厚度為8cm～15cm。
為了提高舊瀝青路面結構強度均勻性，較佳地，所述的用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構還包括高性能水泥混凝土加強體，所述高性能水泥混凝土加強體插設在所述基層中並連接所述高性能水泥混凝土層。。
所述高性能水泥混凝土柱和所述高性能水泥混凝土加強體可以為兩個單獨部件，相互連接在一起，也可以為一個單一部件，一體成型，更佳地，所述高性能水泥混凝土柱和所述高性能水泥混凝土加強體一體成型。
舊瀝青路面通常自上而下依次包括瀝青面層、基層、底基層和路基，所述瀝青面層安設在所述基層上，所述基層安設在所述底基層上，所述底基層安設在所述路基上，上述的用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構的製備方法包括以下步驟：
a.銑刨所述瀝青面層；
b.在所述基層上設置豎向凹部，所述豎向凹部貫穿所述基層；
c.在所述基層上攤鋪高性能水泥混凝土，一部分所述高性能水泥混凝土灌入所述豎向凹部，剩餘所述高性能水泥混凝土攤鋪在所述基層和該一部分所述高性能水泥混凝土上，保溼養護後，該一部分所述高性能水泥混凝土形成高性能水泥混凝土柱，該剩餘所述高性能水泥混凝土形成高性能水泥混凝土層。
在所述步驟b中，所述豎向凹部可以是豎向凹孔，也可以是豎向凹槽。
在所述步驟b之前、同時或之後，對所述基層尤其是強度不足的地方進行注漿處理，對基層的坑槽和裂縫等病害進行修復。所用漿料可以是高性能水泥混凝土。
在所述步驟c中，保溼養護的時間為2h～4h，如低溫施工時可延長養護時間。
本發明的有益效果在於：
(1)本發明的用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構自上而下依次包括高性能水泥混凝土層、瀝青面層、基層、底基層和路基，高性能水泥混凝土層安設在瀝青面層上，瀝青面層安設在基層上，或者，高性能水泥混凝土層替換瀝青面層而安設在基層上，基層安設在底基層上，底基層安設在路基上，還包括豎向凹部，豎向凹部貫穿瀝青面層和基層，如果不存在瀝青面層，則豎向凹部僅貫穿基層，高性能水泥混凝土柱填充在豎向凹部中並分別連接高性能水泥混凝土層和底基層，因此，其結構穩定，性能優異，不易損壞，使用壽命長，適於大規模推廣應用。
(2)本發明的用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構自上而下依次包括高性能水泥混凝土層、瀝青面層、基層、底基層和路基，高性能水泥混凝土層安設在瀝青面層上，瀝青面層安設在基層上，或者，高性能水泥混凝土層替換瀝青面層而安設在基層上，基層安設在底基層上，底基層安設在路基上，還包括豎向凹部，豎向凹部貫穿瀝青面層和基層，如果不存在瀝青面層，則豎向凹部僅貫穿基層，高性能水泥混凝土柱填充在豎向凹部中並分別連接高性能水泥混凝土層和底基層，因此，其設計巧妙，施工環保，便捷，成本低，適於大規模推廣應用。
本發明的這些和其它目的、特點和優勢，通過下述的詳細說明、附圖和權利要求得以充分體現，並可通過所附權利要求中特地指出的手段、裝置和它們的組合得以實現。
附圖說明
圖1是形成本發明的用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構的一具體實施例時對舊瀝青路面設置豎向凹孔的主視透視示意圖。
圖2是形成本發明的用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構的一具體實施例時對舊瀝青路面設置豎向凹孔的俯視示意圖。
圖3是形成本發明的用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構的另一具體實施例時對舊瀝青路面設置豎向凹槽的側視透視示意圖。
圖4是形成本發明的用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構的另一具體實施例時對舊瀝青路面設置豎向凹槽的俯視示意圖。
(符號說明)
1瀝青面層；11表面層；12中面層；13下面層；2基層；3底基層；4路基；5豎向凹孔；6豎向凹槽。
具體實施方式
為了能夠更清楚地理解本發明的技術內容，特舉以下實施例詳細說明。所有的百分率均為重量百分率，除非另有指明。
實施例1-實施例3所使用的原料有：
水泥(強度等級為52.5級的矽酸鹽水泥，c3a的含量為8％重量，購自安徽海螺水泥股份有限公司)；
矽灰(賽普森矽灰，平均粒徑為0.1μm，sio2的含量為98％重量，活性指數為115％，購自山東博肯矽材料有限公司)；
硫鋁酸鹽水泥(強度等級為42.5級，購自安徽海螺水泥股份有限公司)；
砂、細石(購自江蘇亞邦礦業有限公司)；
鋼纖維(鍍銅鋼纖維，直徑為0.22mm，長度為14mm，抗拉強度為2200mpa，購自河北方德絲網製品廠)；
外加劑(8525型減水劑，為一種聚羧酸減水劑，減水率40％，購自上海麥斯特建工高科技建築化工有限公司)；
緩凝劑(硼砂，購自上海惠廣精細化工有限公司)
實施例1
舊瀝青路面自上而下依次包括瀝青面層1、基層2、底基層3和路基4，瀝青面層1安設在基層2上，基層2安設在底基層3上，底基層3安設在路基4上，瀝青面層1自上而下依次包括表面層11、中面層12、下面層13。
用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構的施工方法包括以下步驟：a、將設計的豎向凹孔5的位置在舊瀝青路面(也就是瀝青面層1)上標出，各豎向凹孔5的圓心的位置連線形成夾角為90°、邊長為115cm的菱形分布，各豎向凹孔5至瀝青面層1外緣的最小距離為24cm；b、利用15cm直徑的鑽芯機在各標記位置鑽孔舊瀝青路面，深度至基層2的底標高，請參見圖1和圖2所示；c、處理舊瀝青路面表面，進行注漿填縫、銑刨和清理，填縫所用漿料可以是高性能水泥混凝土；d、按照配合比(普通矽酸鹽水泥：矽灰：硫鋁酸鹽水泥：砂：細石：鋼纖維：水：外加劑：緩凝劑的質量比260:40:450:650:800:80:187:10:6.8)拌合高性能水泥混凝土；e、將拌合均勻的高性能水泥混凝土利用攤鋪機在舊瀝青路面上攤鋪8cm厚的高性能水泥混凝土層同時在豎向凹孔5內形成高性能水泥混凝土柱以及在瀝青面層1表面的縫隙中形成高性能水泥混凝土加強體；f、進行4h的保溼養護，待抗壓強度達到40mpa，彎拉強度達到5mpa即可開放交通。
實施例2
舊瀝青路面自上而下依次包括瀝青面層1、基層2、底基層3和路基4，瀝青面層1安設在基層2上，基層2安設在底基層3上，底基層3安設在路基4上，瀝青面層1自上而下依次包括表面層11、中面層12、下面層13。
用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構的施工方法包括以下步驟：a、將設計的豎向凹槽6的位置在舊瀝青路面(也就是瀝青面層1)標出，以便後續形成沿舊瀝青路面橫向均勻分布的豎向凹槽6，槽寬10cm，各槽相距300cm，各豎向凹槽至瀝青面層1外緣的最小距離為50cm；b、利用切割機在各標記位置切割舊瀝青路面形成開槽，並要求槽深至基層2的底標高，由此形成豎向凹槽6，請參見圖3和圖4所示；c、處理舊瀝青路面表面，進行注漿填縫、銑刨和清理，填縫所用漿料可以是高性能水泥混凝土；d、按照配合比(普通矽酸鹽水泥：矽灰：硫鋁酸鹽水泥：砂：細石：鋼纖維：水：外加劑：緩凝劑質量比為260:40:450:650:800:80:187:10:6.8)拌合高性能水泥混凝土；e、將拌合均勻的高性能水泥混凝土利用攤鋪機在舊瀝青路面上攤鋪11cm厚的高性能水泥混凝土層同時在豎向凹槽6內形成高性能水泥混凝土柱以及在瀝青面層1表面的縫隙中形成高性能水泥混凝土加強體；f、進行3h的保溼養護。
實施例3
舊瀝青路面自上而下依次包括瀝青面層1、基層2、底基層3和路基4，瀝青面層1安設在基層2上，基層2安設在底基層3上，底基層3安設在路基4上，瀝青面層1自上而下依次包括表面層11、中面層12、下面層13。
用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構的施工方法包括以下步驟：a、銑刨15cm的瀝青面層1；b、將設計的豎向凹孔5的位置在基層2標出，各豎向凹孔5的圓心的位置連線形成夾角為90°、邊長為159cm的菱形分布，各豎向凹孔5至基層2外緣的最小距離為225cm；c、利用25cm直徑的鑽芯機在各標記位置鑽孔基層2，深度至基層2的底標高；d、處理基層2表面，進行注漿填縫、銑刨和清理，填縫所用漿料可以是高性能水泥混凝土，；e、按照配合比(普通矽酸鹽水泥：矽灰：硫鋁酸鹽水泥：砂：細石：鋼纖維：水：外加劑：緩凝劑質量比為260:40:450:650:800:80:187:10:6.8)拌合高性能水泥混凝土；f、將拌合均勻的高性能水泥混凝土利用攤鋪機基層2上攤鋪15cm厚的高性能水泥混凝土層同時在豎向凹孔5內形成高性能水泥混凝土柱以及在基層2表面的縫隙中形成高性能水泥混凝土加強體；g、進行2h的保溼養護。.
實施例1-實施例3形成的複合式路面結構與原瀝青路面結構相比：
(1)水泥混凝土路面的使用壽命基本是瀝青路面使用壽命的2倍，添加鋼纖維後路面整體性增強不易損壞；
(2)減少了病害，並能抵抗一定的基層和路基病害:洪水不易衝毀，當基層或路基出現小型空洞時鋼筋混凝土路面仍能正常使用；
(3)耐溫性強，在極端大氣高低溫時不變性；
(4)耐火性高，水泥混凝土路面是不燃材料，混凝土是熱惰性材料即導熱係數很小，對混凝土構件加熱並很長時間恆溫後其內部溫度才能達到表面溫度，如邊長100mm的立方體700℃恆溫加熱約6小時其中心溫度才能達到680℃；
(5)維護與修復簡易，很少出現病害，養護保潔簡便，出現病害後鑽眼植筋用快硬早強混凝土可快速高質量修復。
從而，本發明是在舊瀝青路面上加鋪高性能水泥混凝土層，或將瀝青面層銑刨後採用高性能水泥混凝土層替換，即選用高性能水泥混凝土作為面層材料以滿足路面的結構強度要求，同時通過設置豎向凹部例如鑽孔或者挖槽使高性能水泥混凝土攤鋪時一部分灌入孔洞或者溝槽，以提高瀝青路面與高性能水泥混凝土層的黏結，保證高性能水泥混凝土層與瀝青路面結合為一個整體，所用的高性能水泥混凝土具備極佳的抗滲、抗凍融、耐腐蝕、耐高溫、抗衝磨等性能。
因此，本發明提供了一種舊瀝青路面加鋪或瀝青面層翻建補強的永久性複合式路面結構，尤其是一種承載能力差、結構性損壞較嚴重的舊瀝青路面加鋪或瀝青面層翻建補強的永久性複合式路面結構。其是採用加鋪高性能水泥混凝土層作為面層或將高性能水泥混凝土層替換原瀝青面層的一種瀝青路面維修技術，依靠高性能水泥混凝土的良好的應力擴散能力，可以在對原路面損壞嚴重區域進行注漿處理提高路面結構強度均勻性後直接攤鋪高性能水泥混凝土，施工環保、便捷，複合式路面結構還提高了道路的長期使用性能。
本發明的用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構整體性好，路面承載力高，適應於道路承載力不足和路面破損嚴重的舊瀝青路面的維修改造，現場施工快速便捷，結構耐久性持久。
綜上所述，本發明的用於舊瀝青路面改造的永久性複合式路面結構結構穩定，性能優異，不易損壞，使用壽命長，設計巧妙，施工環保，便捷，成本低，適於大規模推廣應用。
在此說明書中，本發明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發明的精神和範圍。因此，說明書應被認為是說明性的而非限制性的。