一種基於水循環生態排水系統的長壽命涼爽路面結構的製作方法

2023-11-08 09:31:18 1

本發明涉及了一種排水路面結構，尤其涉及一種基於水循環生態排水系統的長壽命涼爽路面結構。
背景技術：
：隨著高速公路規模的不斷擴大，瀝青路面養護需求和規模日益增長，在能源緊張和環境問題日益突出的條件下，提高路面的耐久性、減少運營期養護次數、降低公路運營總成本，是未來公路發展的必然趨勢和要求。瀝青路面服役過程中夏季高溫老化是影響其耐久性的重要因素，連續的高溫也會加速路面車轍形成，影響行車安全及舒適性。目前解決這一問題的常用手段大多是從路面結構以及組成材料入手，但是達到的效果有限，還不能很好的解決上面提到的問題。有鑑於上述現有的路面結構存在的缺陷，本發明人基於從事此類產品設計製造多年豐富的實務經驗及專業知識，並配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設一種基於水循環生態排水系統的長壽命涼爽路面結構，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設計，並經反覆試作樣品及改進後，終於創設出確具實用價值的本發明。技術實現要素：本發明的主要目的在於，克服現有的路面結構存在的缺陷，而提供一種基於水循環生態排水系統的長壽命涼爽路面結構，及時對路面降溫，延長服役壽命，從而更加適於實用，且具有產業上的利用價值。為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是：本發明的基於水循環生態排水系統的長壽命涼爽路面結構，由透水結構層、雨水匯集存儲溝以及水循環驅動系統組成，在傳統路面結構的基礎上增設了雨水匯集存儲溝以及水循環驅動系統，通過三者的配合，實現利用雨水對路面的循環降溫。更進一步的，前述的基於水循環生態排水系統的長壽命涼爽路面結構，所述透水結構層包括由上到下依次設置的上面層、下面層、稀漿封層和基層；所述雨水匯集存儲溝包括邊溝和中央集中儲存溝，所述邊溝設置在所述透水結構層的一側，所述中央集中儲存溝設置在所述透水結構層的另一側；在所述透水結構層的下部設置有橫向排水管，所述橫向排水管兩端分別與邊溝和中央集中儲存溝相連接，並從邊溝向中央集中儲存溝的方向向下傾斜；所述水循環驅動系統包括抽水管、抽水驅動模塊、連接線、太陽能電池板和滲流分配模塊，所述抽水驅動模塊通過連接線與所述太陽能電池板相連接，所述抽水管設置在所述抽水驅動模塊的下部，所述滲流分配模塊設置在靠近所述透水結構層處，與所述抽水管頂端連接。邊溝便於收集雨水，匯同路面層收集得雨水一同匯入中央集中儲存溝，為循環降溫收集水分。更進一步的，前述的基於水循環生態排水系統的長壽命涼爽路面結構，所述滲流分配模塊包括頂板、側面滲水槽、溫度傳感器、滲流隔板和底面滲水槽，所述頂板設置在滲流分配模塊的頂部，在所述頂板的下表面垂直的設置有多個滲流隔板，所述滲流分配模塊的側面設置有多個側面滲水槽，所述滲流分配模塊的底部設置有多個底面滲水槽，其中兩個相鄰的滲流隔板之間包括至少一個側面滲水槽和一個底面滲水槽，所述溫度傳感器設置在所述滲流分配模塊內部，通過連接線與所述太陽能電池板相連接。滲流分配模塊主要進行雨水均勻分配，為保證滲流效果以及節約能源抽水驅動模塊採用間歇式工作狀態，水位超過滲流隔板的高度後即停止工作，待水通過側面滲水槽和底面滲水槽滲透進路面後進行下次工作。更進一步的，前述的基於水循環生態排水系統的長壽命涼爽路面結構，所述邊溝為u型結構，設置在所述透水結構層的一側，在所述邊溝u型結構的一個側面上部位置設置有溢流口，所述邊溝的上表面還設置有邊溝蓋板，多餘的雨水超過溢流口後將由路側排出，通過泥土本身的滲透能力吸收，邊溝蓋板一方面加固邊溝的承受力，一方面隔離雨水中摻雜的雜物，防止其阻礙循環過程。更進一步的，前述的基於水循環生態排水系統的長壽命涼爽路面結構，所述中央集中儲存溝為u型結構，設置在所述透水結構層的另一側，所述中央集中儲存溝向下延伸的深度大於所述邊溝向下延伸的深度，能夠存儲足夠多的循環水，所述中央集中儲存溝的上表面還設置有中分帶蓋板，用於設置太陽能電池板。更進一步的，前述的基於水循環生態排水系統的長壽命涼爽路面結構，所述上面層為大空隙開級配環氧瀝青混合料上面層，所述下面層為大空隙開級配橡膠瀝青混合料下面層，所述基層為水泥穩定混凝土基層，上面層和下面層都採用開級配、大空隙結構可以保證路面優良的滲水能力。更進一步的，前述的基於水循環生態排水系統的長壽命涼爽路面結構，所述稀漿封層採用防水土工布作為夾層。更進一步的，前述的基於水循環生態排水系統的長壽命涼爽路面結構，所述橫向排水管向下傾斜的角度為3～20度，保證邊溝和路面層中的水順暢的在中央集中儲存溝中匯集。本發明的有益效果是：本發明在傳統透水路面的基礎上，進一步發揮雨水在透水路面中的作用，通過水循環生態排水系統降低夏季瀝青路面路表溫度。新型涼爽路面不僅可以有效吸收路面積水，減少水霧提高駕駛者的行車安全，同時還可以在降低路表溫度，延長路面服役年限，從而提高路面全壽命周期內的建設養護成本。附圖說明圖1是本發明基於水循環生態排水系統的長壽命涼爽路面結構的示意圖；圖2是本發明基於水循環生態排水系統的長壽命涼爽路面結構滲流分配模塊放大圖；圖3是本發明基於水循環生態排水系統的長壽命涼爽路面結構滲流分配模塊局部放大圖；圖4是驅動模塊的原理圖；圖5是判斷邏輯示意圖；圖中標記含義：1.溢流口，2.邊溝，3.中央集中儲存溝，4.抽水管，5.抽水驅動模塊，6.連接線，7.太陽能電池板，8.中分帶蓋板，9.滲流分配模塊，10.橫向排水管，11.基層，12.稀漿封層，13.下面層，14.上面層，15.邊溝蓋板，9-1.頂板，9-2.側面滲水槽，9-3.溫度傳感器，9-4.滲流隔板，9-5.底面滲水槽。具體實施方式下面將結合說明書附圖，對本發明作進一步的說明。如圖1～3所述基於水循環生態排水系統的長壽命涼爽路面結構的示意圖，由透水結構層、雨水匯集存儲溝以及水循環驅動系統三部分組成。包括有溢流口1、邊溝2、中央集中儲存溝3、抽水管4、抽水驅動模塊5、連接線6、太陽能電池板7、中分帶蓋板8、滲流分配模塊9、橫向排水管10、基層11、稀漿封層12、下面層13、上面層14、邊溝蓋板15、頂板9-1、側面滲水槽9-2、溫度傳感器9-3、滲流隔板9-4和底面滲水槽9-5。其中透水結構層包括由上到下依次設置的上面層14、下面層13、稀漿封層12和基層11。上面層14採用大空隙開級配環氧瀝青混合料製備，下面層13採用大空隙開級配橡膠瀝青混合料製備，稀漿封層12中間設置防水土工布夾層，基層11採用水泥穩定混凝土。傳統路面採用瀝青作為主要膠結材料，抗水損害能力不佳，本發明的長壽命透水結構層將採用4～6cm大空隙開級配環氧瀝青混合料(ogfc-16)、6～8cm大空隙開級配橡膠瀝青混合料(ogfc-20)、0.5～1cm防水土工布夾層的稀漿封層和36～40cm水泥穩定混凝土的結構形式。4～6cm大空隙開級配環氧瀝青混合料(ogfc-16)採用優質玄武巖作為骨料，級配曲線滿足表1的要求，油石比控制在5.5～6.5％，玄武巖纖維佔混合料質量1～1.5‰，空隙率滿足16～20％的要求。環氧瀝青相關性能滿足表2的要求。表1環氧瀝青混合料ogfc-16級配要求表2環氧瀝青性能要求性能指標要求環氧摻量(％)≯35拉伸強度(20℃，mpa)＞0.8針入度(25℃，5s，100g)＞25軟化點(℃)＞90延度(5℃，cm)≮156～8cm大空隙開級配橡膠瀝青混合料(ogfc-20)採用優質玄武巖、玄武巖或輝綠巖作為骨料，級配曲線滿足表3的要求，油石比控制在4.2～5.2％，石灰粉摻量佔混合料總質量1～1.5％，空隙率滿足18～23％的要求。環氧瀝青相關性能滿足表4的要求。表3橡膠瀝青混合料ogfc-20級配要求篩孔(mm)26.519169.54.752.360.075級配上限(％)100100802015127級配下限(％)100957010753表4橡膠瀝青性能要求性能指標要求橡膠粉粒徑(目)60～80橡膠粉摻量(％)15～22針入度(25℃，5s，100g)＞45軟化點(℃)＞65延度(5℃，cm)≮30粘度(20℃，pa·s)＞450000.5～1cm防水土工布夾層的稀漿封層採用改性乳化瀝青粘層+防水土工布+稀漿封層的結構形式，乳化瀝青採用sbs改性乳化瀝青，灑布量0.3～0.6kg/m2,防水土工布採用滲透係數0.5～2mm/s的土工布覆蓋，稀漿封層採用乳化瀝青拌和0～2.36mm細沙，油石比8％，攤鋪厚度0.6～0.8cm。基層11採用水泥穩定混凝土的常規結構形式，厚度36～40cm之間，粘結材料採用水泥、粉煤灰或水泥的形式，保證7天無側限抗壓強度4～7mpa之間。雨水匯集存儲溝包括邊溝2和中央集中儲存溝3，邊溝2設置在透水結構層的一側，中央集中儲存溝3設置在所述透水結構層的另一側；邊溝2為u型結構，在邊溝2u型結構的一個側面上部位置設置有溢流口1，並且在邊溝2的上表面還設置有邊溝蓋板15。多餘的雨水超過溢流口1後將由路側排出，通過泥土本身的滲透能力吸收，邊溝蓋板15一方面加固邊溝的承受力，一方面隔離雨水中摻雜的雜物，防止其阻礙循環過程。中央集中儲存溝3也為u型結構，設置在透水結構層的另一側，其中中央集中儲存溝3向下延伸的深度大於邊溝2向下延伸的深度，中央集中儲存溝3的上表面還設置有中分帶蓋板8，用於設置太陽能電池板7。在透水結構層的下部設置有橫向排水管10，橫向排水管10兩端分別與邊溝2和中央集中儲存溝3相連接，並從邊溝2向中央集中儲存溝3的方向向下傾斜，橫向排水管10向下傾斜的角度為3～20度。水循環驅動系統包括抽水管4、抽水驅動模塊5、連接線6、太陽能電池板7和滲流分配模塊9，抽水驅動模塊5通過連接線6與太陽能電池板7相連接，抽水管4設置在抽水驅動模塊5的下部，滲流分配模塊9設置在靠近透水結構層處，與抽水管4頂端連接。驅動模塊如圖4所示，是由單片機作為上位機控制下的具有自我運行控制功能的模塊，主要輸入信號包括：路面溫度傳感器輸入的溫度信號、太陽能電池組中的電量信號、中央集中儲水溝的水位信號，輸出信號主要包括：進水閥開關信號，進水閥流量控制信號。控制流程即判斷邏輯如圖5所示。滲流分配模塊9包括頂板9-1、側面滲水槽9-2、溫度傳感器9-3、滲流隔板9-4和底面滲水槽9-5，頂板9-1設置在滲流分配模塊9的頂部，在頂板9-1的下表面垂直的設置有多個滲流隔板9-4，滲流分配模塊9的側面設置有多個側面滲水槽9-2，滲流分配模塊9的底部設置有多個底面滲水槽9-5，其中兩個相鄰的滲流隔板9-4之間包括至少一個側面滲水槽9-2和一個底面滲水槽9-5，溫度傳感器9-3設置在滲流分配模塊9內部，通過連接線6與太陽能電池板7相連接。雨水先透過大空隙開級配環氧瀝青混合料上面層14與大空隙開級配橡膠瀝青混合料下面層13後在邊溝2處匯集，部分漫流雨水通過邊溝蓋板15進入邊溝2，邊溝2中存儲的雨水通過橫向排水管10進入集中儲存溝3，多餘的雨水超過溢流口1後將由路側排出，實現雨水的收集，存儲和溢出。當溫度傳感器9-3超過設定溫度值時抽水驅動模塊5工作，水流經過抽水管4、滲流分配模塊9大空隙開級配環氧瀝青混合料上面層14和大空隙開級配橡膠瀝青混合料下面層13完成路面降溫滲流，儲存水經過邊溝2、橫向排水管10再次進入集中儲存溝3完成水流的循環。為進一步提高水循環滲透的均勻性，在各項細節處進行優化設計。水循環系統採用的太陽能電池板7附著於中分帶蓋板8表面，通過連接線6與抽水驅動模塊5相連，滲流分配模塊9主要進行雨水均勻分配，為保證滲流效果以及節約能源抽水驅動模塊5採用間歇式工作狀態，水位超過滲流隔板9-4的高度後即停止工作，待水通過側面滲水槽9-2和底面滲水槽9-5滲透進路面後進行下次工作。實施例1江蘇南部地區夏季高溫多雨，某高速路面出現較為嚴重的車轍，最深處達到2cm，路面結構為4cmsup-13+6cmac-20+8cmac-25。針對目前狀況，如不及時處治雨季來臨易造成安全事故，考慮到路面的行駛安全性和抗車轍性能，對原路面採取銑刨面層12cm，加鋪5cm大空隙開級配環氧瀝青混合料(ogfc-16)+6cm大空隙開級配橡膠瀝青混合料(ogfc-20)+1cm防水土工布夾層的稀漿封層，採用本發明的路面結構對其改造，改進排水性能，實現路面降溫。實施例2對路面結構採用本發明的方式進行設置，透水結構層採用6cm大空隙開級配環氧瀝青混合料(ogfc-16)+8cm大空隙開級配橡膠瀝青混合料(ogfc-20)+1cm防水土工布夾層的稀漿封層+38cm水泥穩定混凝土的結構形式。在透水結構層的一側設置邊溝2，另一側按照本發明的結構形式設置中央集中儲存溝3，每隔25m設置中央集水井，並完成管線的布置，路面溫度高於45℃時自動開啟水循環系統，實現路面降溫。以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵及優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界。當前第1頁12