专利名称：：一种保水降温半柔性路面及其施工方法
技术领域：
：本发明属于道路施工技术，特别涉及一种具有保持路面水分、能够降低路面以及环境温度的保水降温半柔性路面及其施工方法。技术背景由于城市区域发展日益庞大，人口密集、不透水建筑面积增加、排热机器繁多，其结果自然降雨渗入地面土壤的机率大大降低，城市热平衡受到破坏，以致路面热量无法释放，甚至引发居住环境日渐高温的都市"热岛"效应。改善城市"热岛"效应，减少对生态的影响、节约水资源，成为当今世界生态和水资源保护的主要课题之一，也是我国公路工程建设领域亟待研究和发展的新技术。目前，我国公路类型主要有二种形式水泥路面和沥青路面。该两种路面各有其优缺点，如水泥路面优点是强度高、平整度好、使用寿命长；缺点是刚性大、行驶颠簸、修补难度大。沥青路面的优点是柔韧性好、行车舒适、维修方便；缺点是承载能力低、高温车辙、使用寿命短。由此可见，水泥路面刚性有余，而柔韧不足；而沥青路面柔韧有余，而刚性不足。若能将两者特点有机结合，则可达到优势互补、刚柔相济的目的。另外，两种路面都有一个共同点，即不透水。因此，现有的路面，无论是水泥路面还是沥青路面，都不能做到吸收水分、保水降温，以至于调节周围生态环境。中国专利公开号为CN101096837，公开日为2008年1月2日，发明创造名称为"半柔性复合路面结构及其构筑方法"，在该申请案中公开了一种半柔性复合路面结构及其构筑方法，其不足之处在于，该半柔性复合路面属于密实一骨架嵌挤型结构，它是将沥青混合料设计成大空隙率，用水泥混合胶浆填充其孔隙，利用水泥混合胶浆胶结后形成的强度和密实性与沥青混合料骨架结构共同抵抗汽车荷载的作用和防水，但没有保水降温、降低公路周边环境温度的作用
发明内容提供一种承载能力强、韧性好、特别是能够保水降温、降低公路周边环境温度，而且使用寿命长的保水降温半柔性路面及其施工方法。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案-一种保水降温半柔性路面，所述路面由多孔的基体沥青混合料构成，多孔的基体沥青混合料的孔隙由水泥基保水胶浆填充。多孔的基体沥青混合料具有一定数量的孔隙，可为水泥基保水胶浆的填充提供场合；多孔的基体沥青混合料还可作为路面骨架，并与水泥基保水胶浆共同作用产生一定的强度，承受车辆的荷载作用。水泥基保水胶浆具有吸收和保持水分的特性，当环境温度升高时，吸收的水分会不断蒸发，从而达到降低路面和周边环境温度的效果。优选的，所述多孔的基体沥青混合料由检测温度175'C时，布氏粘度为1.5-4.0Pa.S的高粘度橡胶改性沥青、骨料、矿粉按下列重量份的组分混合而成:橡胶改性沥青2.93.1份；骨料91.195.2份；矿粉L95.8份。为保证橡胶改性沥青、骨料和矿粉的混合效果，上述三种材料应在160-170。C温度下混合，且混合前骨料和矿粉须预先升温至190'C。橡胶改性沥青沥青、骨料和矿粉通过相互作用，所形成的基体沥青混合料既具有一定的强度，同时也形成一定数量的孔隙。优选的，所述多孔的基体沥青混合料的空隙率为20%~28%，稳定度S3.0kN,流值为20~50/0.1mm，厚度为515cm。多孔的基体沥青混合料的空隙率是影响灌浆施工操作和路面强度的主要因素之一。当空隙率过小时，沥青混合料较密实，水泥基保水胶浆无法灌入沥青混合料的孔隙；空隙率过大时，沥青棍合料相对疏松，不能形成结实的骨架，导致路面强度下降。试验表明，多孔的基体沥青混合料的空隙率为20%28%是比较合适的。优选的，所述水泥基保水胶浆由下列重量份的组分混合而成保水材料5.5~6.5份；水泥41.5份；细砂20份；矿粉10份；水63.573.5份。首先，按重量份称取水泥基保水胶浆各组分，然后，依次加入水泥、细砂、矿粉和保水材料，加料的同时持续搅拌，混合至均匀；加入水，持续搅拌，混合至均匀，即可制得水泥基保水胶浆。其中，保水材料在路面保水胶浆中起吸水和保水作用。保水材料结构内部具有大量的孔隙，一旦遇水，能够迅速地吸收周围环境的水分，形成膨胀性的水溶性结构而持续保留水分。水泥、细砂、矿粉和水共同作用产生强度。首先，水泥与水发生化学反应生成一定数量的水化产物，进而形成网络状的致密结构;其次，细砂、矿粉通过与水化产物胶结、填充孔隙进一步加固结构。水泥、细砂、矿粉、水和保水材料的共同配合，可以使路面保水胶浆的强度、流动性和保水性等各项指标达到平衡，并满足日本道路协会《沥青路面工程通用标准解说》的要求。优选的，所述保水材料为矿渣粉、陶砂、硅藻土、高吸水树脂、保水剂中的一种或多种。矿渣粉是水淬高炉矿渣经粉磨后的一种粉状材料，由于水淬矿渣属多孔玻璃体结构，赋予矿渣粉一定的吸水能力，其吸水率比普通碎石高2%-4%左右。陶砂是陶粒中的细小颗粒部分，一般小于5mm，陶粒的内部结构特征呈细密蜂窝状微孔，这些微孔赋予陶砂一定的吸水特性。硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要由硅藻类动物和其它生物的硅质骨骼部分组成，有细腻、松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强的特性。硅藻土孔隙率达80-90%，能吸收本身重量1.5-4倍的水。高吸水树脂(产自唐山博亚科技有限责任公司)又称超强吸水剂，是一种吸水能力特别强的功能高分子材料，能够吸收相当于自身重量几百倍甚至几千倍的水，且吸水膨胀后生成的凝胶具有良好的保水性。保水剂(多指农用保水剂，产自东莞安信保水有限公司)又称抗旱保水剂、保湿剂，是一种人工合成的具有超强吸水保水和释放能力的高分子聚合物，能迅速吸收比自身重数百倍的水分，有利于改善土壤结构和满足植物生长所需。进一步优选的，所述保水材料由粒度为0.075imn4.75咖矿渣粉和硅藻土组成，矿渣粉和硅藻土按下列重量份配比矿渣粉硅藻土=1:0.3750.625。优选的，水泥基保水胶桨的流动度为10-14s，测试方法参考日本半柔性路面的有关规定，以水泥砂浆流经一定高度漏斗的时间来表征流动度，养生7d后的抗折强度〉2.0MPa，养生7d后的抗压强度为1030MPa。上述的保水降温半柔性公路的施工方法，包括以下步骤a)、在压实的基层上铺设多孔的基体沥青混合料路面；b)、在多孔的基体沥青混合料上用水泥基保水胶浆进行灌浆施工，将多孔的基体沥青混合料的孔隙填充；施工时，混合料表面温度应下降到50'C。灌浆施工可采用人工或振动设备、胶浆喷洒车；遇到一定纵坡时，灌浆顺序为由低处向高处。为保证路面外观，灌桨完成后可人工清除多余浆料或喷洒缓凝剂，待路面内部浆料硬化后冲洗表面浆料。C)、清除路面上多余的浆料。开放交通前需对浆料进行养生，养生时间和方式视气温和浆料性质而异。如要求达到某种景观效果，路面保水胶浆的制备过程中可以与矿粉一起加入一定成份的色粉进行拌和。本发明一种保水降温半柔性路面及其施工方法的有益效果是，通过将路面保水胶浆与多孔的基体沥青混合料以一定方式加以结合，既能将水泥路面和沥青路面各自的优势进行互补，实现兼具一定强度和柔韧性，从而改善路面使用性能和耐久性，克服了水泥路面和沥青路面的各自缺点，不仅强度高，而且韧性好，使用寿命长，具有一定的技术效益；由于水泥基保水胶浆中保水材料的高吸水率，使路面具有独特的保水性，能够回收雨水和其他来源水分而节约水资源，同时又利用路面保水胶浆材料的高吸水率，赋予该路面独有的保水降温功能，通过高温时水分的蒸发而带走热量，路面温度可降低102(TC以上，甚至可调节周围生态环境，从而具有显著的生态、技术、经济和社会效益。具体实施方式下面结合具体实施方式对本实发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。实施例l一种保水降温半柔性路面，所述路面由多孔的基体沥青混合料构成，多孔的基体沥青混合料的孔隙由水泥基保水胶浆填充。水泥基保水胶浆的制备依次加入28.4°/。水泥、13.7%细砂、6.8矿粉、2.74%矿渣粉和1.37%硅藻土，加料的同时持续搅拌1-2min左右，混合至均匀；加入46.99%水，搅拌2-3min左右，混合均匀，即可制得该水泥基保水胶浆材料。试验表明，所得水泥基保水胶浆的性能如表1所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>7d抗折强度(MPa)2.4〉2.0保水率(％)27.7>20保水降温半柔性路面的施工步骤是在压实的基层上铺设保水降温半柔性路面，路面中多孔的基体沥青混合料由3.0%橡胶改性沥青，93.2%骨料，3.8%矿粉均匀拌合；基体沥青混合料的空隙率为20%28%，稳定度^3.0kN，流值为2050/0.1mm，厚度可根据设计路面荷载，在515cm选定。基体沥青混合料铺设完成后，待表面温度下降到5(TC后进行水泥基保水胶浆的灌浆施工，保水胶浆的流动度为10-14s，可采用人工、振动设备、胶浆喷洒车进行灌浆施工；遇到一定纵坡时，灌浆顺序为由低处向高处。为保证路面外观，灌浆完成后可人工清除多余桨料；或喷洒缓凝剂，待路面内部浆料硬化后冲洗表面浆料。开放交通前需进行养生，养生时间和方式视施工气温和浆料性质而不同。如要求达到某种景观效果，水泥基保水胶浆的制备过程中可以与矿粉一起加入一定成份的色粉进行拌和。实施例2一种保水降温半柔性路面，所述路面由多孔的基体沥青混合料构成，多孔的基体沥青混合料的孔隙由水泥基保水胶浆填充；水泥基保水胶浆的制备依次加入29.5%水泥、14.2%细砂、7.1%矿粉、2.85%矿渣粉和1.07%硅藻土，加料的同时持续搅拌1—2min左右，混合至均匀；加入45.28%水，搅拌2—3min左右，混合均匀，即可制得该水泥基保水胶浆材料。试验表明，所得水泥基保水胶浆的性能如表2所示。表2水泥基保水胶浆的性能<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>保水降温半柔性路面的施工步骤是在压实的基层上铺设保水降温半柔性路面面层,面层中开级配多孔基体沥青混合料由2.9%橡胶改性沥青，95.2%骨料，1.9%矿粉均匀拌合；基体沥青混合料的空隙率为20%28%，稳定度^3.0kN，流值为2050/0.1mm，厚度可根据设计路面荷载，在515cm选定。以下同实施例1。实施例3一种保水降温半柔性路面，所述路面由多孔的基体沥青混合料构成，多孔的基体沥青混合料的孔隙由水泥基保水胶浆填充；水泥基保水胶浆的制备依次加入27.4%水泥、13.2%细砂、6.6%矿粉、2.65%矿渣粉和1.65%硅藻土，加料的同时持续搅拌1-2min左右，混合至均匀；加入48.5%水，搅拌2-3min左右，混合均匀，即可制得该水泥基保水胶浆材料。试验表明，所得水泥基保水胶浆的性能如表3所示。表3水泥基保水胶浆的性能指标试验结果要求范围流动度(s)13.610-147d抗压强度(MPa)21.310-307d抗折强度(MPa)2.2>2.0保水率(％)27.6〉20保水降温半柔性路面的施工步骤是在压实的基层上铺设多孔的基体沥青混合料，多孔的基体沥青混合料由3.1%橡胶改性沥青，91.1%骨料，5.8%矿粉均匀拌合;基体沥青混合料的空隙率为20%28%，稳定度23.0kN，流值为20~50/0.1mm，厚度可根据设计路面荷载，在515cm选定。以下同实施例1。实施例4一种保水降温半柔性路面，所述路面由多孔的基体沥青混合料构成，多孔的基体沥青混合料的孔隙由水泥基保水胶浆填充；水泥基保水胶浆的制备依次加入29.5%水泥、14.2%细砂、7.1%矿粉、4%高吸水树脂，加料的同时持续搅拌1—2min左右，混合至均匀；加入45.2%水，搅拌2—3min左右，混合均匀，即可制得该水泥基保水胶浆材料。试验表明，所得水泥基保水胶浆的性能如表4所示。表4水泥基保水胶浆的性能指标试验结果要求范围<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>保水降温半柔性路面的施工步骤是在压实的基层上铺设多孔的基体沥青混合料，多孔的基体沥青混合料由3.0%橡胶改性沥青，93.2°/。骨料，3.8%矿粉均匀拌合；基体沥青混合料的空隙率为20%28%，稳定度23.0kN，流值为20~50/0.1mm，厚度可根据设计路面荷载，在515cm选定。以下同实施例1。实施例5一种保水降温半柔性路面，所述路面由多孔的基体沥青混合料构成，多孔的基体沥青混合料的孔隙由水泥基保水胶浆填充；水泥基保水胶浆的制备依次加入29.5%水泥、14.2%细砂、7.1%矿粉、4%陶砂，加料的同时持续搅拌1-2min左右，混合至均匀；加入45.2%水，搅拌2-3min左右，混合均匀，即可制得该水泥基保水胶浆材料。试验表明，所得水泥基保水胶浆的性能如表5所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>7d抗压强度(MPa)29.710-307d抗折强度(MPa)5.2>2.0保水率(％)3.9〉20保水降温半柔性路面的施工步骤是在压实的基层上铺设多孔的基体沥青混合料，多孔的基体沥青混合料由3.1%橡胶改性沥青，91.1%骨料，5.8%矿粉均匀拌合；基体沥青混合料的空隙率为20%28%，稳定度23.0kN，流值为20~50/0.1mm，厚度可根据设计路面荷载，在515cm选定。以下同实施例1。实施例6一种保水降温半柔性路面，所述路面由多孔的基体沥青混合料构成，多孔的基体沥青混合料的孔隙由水泥基保水胶浆填充；水泥基保水胶浆的制备依次加入29.5%水泥、14.2%细砂、7.1%矿粉、4%保水剂，加料的同时持续搅拌l-2min左右，混合至均匀；加入45.2%水，搅拌2—3min左右，混合均匀，即可制得该水泥基保水胶浆材料。试验表明，所得水泥基保水胶浆的性能如表6所示。表6水泥基保水胶浆的性能指标试验结果要求范围流动度(s)4.810-147d抗压强度(MPa)2.510-30<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>保水降温半柔性路面的施工步骤是在压实的基层上铺设多孔的基体沥青混合料，多孔的基体沥青混合料由2.9%橡胶改性沥青，95.2%骨料，1.9%矿粉均匀拌合；基体沥青混合料的空隙率为20%28%，稳定度S.0kN，流值为20~50/0.1mm，厚度可根据设计路面荷载，在515cm选定。以下同实施例1。权利要求1、一种保水降温半柔性路面，其特征在于所述路面由多孔的基体沥青混合料构成，多孔的基体沥青混合料的孔隙由水泥基保水胶浆填充。2、根据权利要求1所述的保水降温半柔性路面，其特征在于所述多孔的基体沥青混合料由检测温度175X:时,布氏粘度为1.5-4.0Pa'S的高粘度橡胶改性沥青、骨料、矿粉按下列重量份的组分混合而成橡胶改性沥青2.93.1份；骨料91.195.2份；矿粉1.95.8份。3、根据权利要求1所述的保水降温半柔性路面，其特征在于所述多孔的基体沥青混合料的空隙率为20%~28%，稳定度23.0kN，流值为20~50/0.1mm，厚度为515cm。4、根据权利要求1所述的保水降温半柔性路面，其特征在于所述水泥基保水胶浆由下列重量份的组分混合而成保水材料5.5-6.5份；水泥41.5份；细砂20份;矿粉10份；水63.5~73.5份。5、根据权利要求4所述的保水降温半柔性路面，其特征在于所述保水材料为矿渣粉、陶砂、硅藻土、高吸水树脂、保水剂中的一种或多种。6、根据权利要求5所述的保水降温半柔性路面，其特征在于所述保水材料由粒度为0.075ran4.75mm矿渣粉和硅藻土组成，矿渣粉和硅藻土按下列重量份配比矿渣粉硅藻土=1:0.3750.625。7、根据权利要求1所述的保水降温半柔性路面，其特征在于水泥基保水胶浆的流动度为10-Ms，养生7d后的抗折强度〉2.0MPa，养生7d后的抗压强度为1030MPa。8、权利要求1所述的保水降温半柔性公路的施工方法，其特征在于包括以下步骤a)、在压实的基层上铺设多孔的基体沥青混合料路面；b)、在多孔的基体沥青混合料上用水泥基保水胶浆进行灌浆施工，将多孔的基体沥青混合料的孔隙填充；C)、清除路面上多余的浆料。全文摘要本发明公开了一种保水降温半柔性路面，路面由多孔的基体沥青混合料构成，多孔的基体沥青混合料的孔隙由水泥基保水胶浆填充。多孔的基体沥青混合料由检测温度175℃时，布氏粘度为1.5-4.0Pa·S的高粘度橡胶改性沥青、骨料、矿粉混合而成。施工方法，包括在压实的基层上铺设多孔的基体沥青混合料；在多孔的基体沥青混合料上用水泥基保水胶浆进行灌浆施工，将多孔的基体沥青混合料的孔隙填充；清除路面上多余的浆料。本发明克服了水泥路面和沥青路面的各自缺点，强度高，韧性好，使用寿命长，赋予路面独有的保水降温功能，路面温度可降低10～20℃以上，具有显著的生态、技术、经济和社会效益。文档编号C04B26/26GK101581066SQ20091010404公开日2009年11月18日申请日期2009年6月10日优先权日2009年6月10日发明者凌天清,熊出华申请人:重庆交通大学