用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构的制作方法

本发明涉及道路铺装结构技术领域，更具体地，涉及沥青路面技术领域，特别是指一种用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构。

背景技术：

随着高等级公路特别是高速公路建设的发展，沥青混凝土路面一跃而成为路面的主要形式。

但是，新的问题接踵而来，国民经济高速发展而带来的交通量迅速增长、车辆大型化、超载严重、车辆渠道化等，使沥青路面面临严峻的考验。重交通道路由于没有及时进行预防性养护，沥青路面随着服役时间的增加性能衰减严重，出现了结构性损坏。

目前对于出现结构性损坏的沥青路面大都按照大中修规范的技术要求进行方案设计，大中修方案设计往往需要对原有道路急性开膛破肚，翻挖路面结构工期长且外运量大，现场施工极不环保。

因此，需要提供一种对出现结构性损坏的沥青路面进行改造的路面结构，其结构稳定，性能优异，不易损坏，使用寿命长，施工环保，便捷。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的缺点，本发明的一个目的在于提供一种用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构，其结构稳定，性能优异，不易损坏，使用寿命长，适于大规模推广应用。

本发明的另一目的在于提供一种用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构，其设计巧妙，施工环保，便捷，成本低，适于大规模推广应用。

为达到以上目的，在本发明的第一方面，提供了一种用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构，其特点是，自上而下依次包括高性能水泥混凝土层、沥青面层、基层、底基层和路基，所述高性能水泥混凝土层安设在所述沥青面层上，所述沥青面层安设在所述基层上，所述基层安设在所述底基层上，所述底基层安设在所述路基上，所述的用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构还包括竖向凹部，所述竖向凹部贯穿所述沥青面层和所述基层，所述高性能水泥混凝土柱填充在所述竖向凹部中并分别连接所述高性能水泥混凝土层和所述底基层。

所述高性能水泥混凝土层的高性能混凝土具备极佳的抗渗、抗压、抗折、抗冻融、等性能，且干缩小、塌落度良好，但需一定时长的保湿养护，主要技术指标如下：(1)4h抗压强度≥40mpa，28d抗压强度≥80mpa；(2)28d抗折强度≥15.0mpa；(3)混凝土限制干缩≤200με，(4)塌落度为10.0±2.0cm；(5)需进行2h～4h的保湿养护；(6)抗渗等级超过p20，具有良好的抗冻融特性。

所述高性能混凝土可以具有任何合适的构成，较佳地，所述高性能混凝土由普通硅酸盐水泥：硅灰：硫铝酸盐水泥：砂：细石：钢纤维：水：外加剂：缓凝剂以质量比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层可以为两个单独部件，相互连接在一起，也可以为一个单一部件，一体成型，较佳地，所述高性能水泥混凝土柱和所述高性能水泥混凝土层一体成型。

所述竖向凹部可以是任何合适的竖向凹部，较佳地，所述竖向凹部选自竖向凹孔和竖向凹槽中的至少一种。

所述竖向凹部的数目可以根据需要确定，较佳地，所述竖向凹部的数目为多个，更佳地，多个所述竖向凹部均匀分布在所述沥青面层和所述基层中。

四个相邻所述竖向凹孔的圆心可以位于任何合适的位置，更佳地，四个相邻所述竖向凹孔的圆心位于正方形或各边夹角为90°的菱形的四个角上。

所述竖向凹孔的孔径可以根据需要确定，更佳地，所述竖向凹孔的孔径为150mm～250mm。

两个所述竖向凹孔之间的间隔可以根据需要确定，更佳地，两个所述竖向凹孔之间的间隔为1m～2m。

所述竖向凹槽的宽度可以根据需要确定，更佳地，所述竖向凹槽的宽度为100mm～200mm。

两个所述竖向凹槽之间的间距可以根据需要确定，更佳地，两个所述竖向凹槽之间的间距为3m～5m。

所述竖向凹部至所述高性能水泥混凝土层的边缘的最小距离可以根据需要确定，较佳地，所述竖向凹部至所述高性能水泥混凝土层的边缘的最小距离≥3倍所述高性能水泥混凝土层的厚度且≤15倍所述高性能水泥混凝土层的厚度。换句话说，所述竖向凹部距离道路外缘比如沥青面层的边缘的最小距离≥3倍所述高性能水泥混凝土层的厚度且≤15倍所述高性能水泥混凝土层的厚度。

所述高性能水泥混凝土层的厚度可以根据需要确定，较佳地，所述高性能水泥混凝土层的厚度为8cm～15cm。

为了提高旧沥青路面结构强度均匀性，较佳地，所述的用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构还包括高性能水泥混凝土加强体，所述高性能水泥混凝土加强体插设在所述沥青面层中并连接所述高性能水泥混凝土层。

所述高性能水泥混凝土柱和所述高性能水泥混凝土加强体可以为两个单独部件，相互连接在一起，也可以为一个单一部件，一体成型，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强体一体成型。

旧沥青路面通常自上而下依次包括沥青面层、基层、底基层和路基，所述沥青面层安设在所述基层上，所述基层安设在所述底基层上，所述底基层安设在所述路基上，上述的用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构的制备方法包括以下步骤：

(1)在所述旧沥青路面上设置竖向凹部，所述竖向凹部贯穿所述沥青面层和所述基层；

(2)在所述旧沥青路面上摊铺高性能水泥混凝土，一部分所述高性能水泥混凝土灌入所述竖向凹部，剩余所述高性能水泥混凝土摊铺在所述沥青面层和该一部分所述高性能水泥混凝土上，保湿养护后，该一部分所述高性能水泥混凝土形成高性能水泥混凝土柱，该剩余所述高性能水泥混凝土形成高性能水泥混凝土层。

在所述步骤(1)中，所述竖向凹部可以是竖向凹孔，也可以是竖向凹槽。

在所述步骤(1)之前、同时或之后，可以对所述旧沥青路面的沥青面层尤其是强度不足的地方进行注浆处理，对旧沥青路面的沥青面层的坑槽和裂缝等病害进行修复。所用浆料可以是高性能水泥混凝土。

在所述步骤(2)中，保湿养护的时间为2h～4h，如低温施工时可延长养护时间。

在本发明的第二方面，提供了另一种用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构，其特点是，自上而下依次包括高性能水泥混凝土层、基层、底基层和路基，所述高性能水泥混凝土层安设在所述基层上，所述基层安设在所述底基层上，所述底基层安设在所述路基上，所述的用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构还包括竖向凹部，所述竖向凹部贯穿所述基层，所述高性能水泥混凝土柱填充在所述竖向凹部中并分别连接所述高性能水泥混凝土层和所述底基层。

同上所述，所述高性能水泥混凝土层的高性能混凝土具备极佳的抗渗、抗压、抗折、抗冻融等性能，且干缩小、塌落度良好，但需一定时长的保湿养护，主要技术指标如下：(1)4h抗压强度≥40mpa，28d抗压强度≥80mpa；(2)28d抗折强度≥15.0mpa；(3)混凝土限制干缩≤200με，(4)塌落度为10.0±2.0cm；(5)需进行2h～4h的保湿养护；(6)抗渗等级超过p20，具有良好的抗冻融特性。

所述高性能水泥混凝土柱和所述高性能水泥混凝土层可以为两个单独部件，相互连接在一起，也可以为一个单一部件，一体成型，较佳地，所述高性能水泥混凝土柱和所述高性能水泥混凝土层一体成型。

所述竖向凹部可以是任何合适的竖向凹部，较佳地，所述竖向凹部选自竖向凹孔和竖向凹槽中的至少一种。

所述竖向凹部的数目可以根据需要确定，较佳地，所述竖向凹部的数目为多个，更佳地，多个所述竖向凹部均匀分布在所述基层中。

四个相邻所述竖向凹孔的圆心可以位于任何合适的位置，更佳地，四个相邻所述竖向凹孔的圆心位于正方形或各边夹角为90°的菱形的四个角上。

所述竖向凹孔的孔径可以根据需要确定，更佳地，所述竖向凹孔的孔径为150mm～250mm。

两个所述竖向凹孔之间的间隔可以根据需要确定，更佳地，两个所述竖向凹孔之间的间隔为1m～2m。

所述竖向凹槽的宽度可以根据需要确定，更佳地，所述竖向凹槽的宽度为100mm～200mm。

两个所述竖向凹槽之间的间距可以根据需要确定，更佳地，两个所述竖向凹槽之间的间距为3m～5m。

所述竖向凹部至所述高性能水泥混凝土层的边缘的最小距离可以根据需要确定，较佳地，所述竖向凹部至所述高性能水泥混凝土层的边缘的最小距离≥3倍所述高性能水泥混凝土层的厚度且≤15倍所述高性能水泥混凝土层的厚度。换句话说，所述竖向凹部距离道路外缘比如基层的边缘的最小距离≥3倍所述高性能水泥混凝土层的厚度且≤15倍所述高性能水泥混凝土层的厚度。

所述高性能水泥混凝土层的厚度可以根据需要确定，较佳地，所述高性能水泥混凝土层的厚度为8cm～15cm。

为了提高旧沥青路面结构强度均匀性，较佳地，所述的用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构还包括高性能水泥混凝土加强体，所述高性能水泥混凝土加强体插设在所述基层中并连接所述高性能水泥混凝土层。。

所述高性能水泥混凝土柱和所述高性能水泥混凝土加强体可以为两个单独部件，相互连接在一起，也可以为一个单一部件，一体成型，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强体一体成型。

旧沥青路面通常自上而下依次包括沥青面层、基层、底基层和路基，所述沥青面层安设在所述基层上，所述基层安设在所述底基层上，所述底基层安设在所述路基上，上述的用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构的制备方法包括以下步骤：

a.铣刨所述沥青面层；

b.在所述基层上设置竖向凹部，所述竖向凹部贯穿所述基层；

c.在所述基层上摊铺高性能水泥混凝土，一部分所述高性能水泥混凝土灌入所述竖向凹部，剩余所述高性能水泥混凝土摊铺在所述基层和该一部分所述高性能水泥混凝土上，保湿养护后，该一部分所述高性能水泥混凝土形成高性能水泥混凝土柱，该剩余所述高性能水泥混凝土形成高性能水泥混凝土层。

在所述步骤b中，所述竖向凹部可以是竖向凹孔，也可以是竖向凹槽。

在所述步骤b之前、同时或之后，对所述基层尤其是强度不足的地方进行注浆处理，对基层的坑槽和裂缝等病害进行修复。所用浆料可以是高性能水泥混凝土。

在所述步骤c中，保湿养护的时间为2h～4h，如低温施工时可延长养护时间。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明的用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构自上而下依次包括高性能水泥混凝土层、沥青面层、基层、底基层和路基，高性能水泥混凝土层安设在沥青面层上，沥青面层安设在基层上，或者，高性能水泥混凝土层替换沥青面层而安设在基层上，基层安设在底基层上，底基层安设在路基上，还包括竖向凹部，竖向凹部贯穿沥青面层和基层，如果不存在沥青面层，则竖向凹部仅贯穿基层，高性能水泥混凝土柱填充在竖向凹部中并分别连接高性能水泥混凝土层和底基层，因此，其结构稳定，性能优异，不易损坏，使用寿命长，适于大规模推广应用。

(2)本发明的用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构自上而下依次包括高性能水泥混凝土层、沥青面层、基层、底基层和路基，高性能水泥混凝土层安设在沥青面层上，沥青面层安设在基层上，或者，高性能水泥混凝土层替换沥青面层而安设在基层上，基层安设在底基层上，底基层安设在路基上，还包括竖向凹部，竖向凹部贯穿沥青面层和基层，如果不存在沥青面层，则竖向凹部仅贯穿基层，高性能水泥混凝土柱填充在竖向凹部中并分别连接高性能水泥混凝土层和底基层，因此，其设计巧妙，施工环保，便捷，成本低，适于大规模推广应用。

本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明、附图和权利要求得以充分体现，并可通过所附权利要求中特地指出的手段、装置和它们的组合得以实现。

附图说明

图1是形成本发明的用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构的一具体实施例时对旧沥青路面设置竖向凹孔的主视透视示意图。

图2是形成本发明的用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构的一具体实施例时对旧沥青路面设置竖向凹孔的俯视示意图。

图3是形成本发明的用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构的另一具体实施例时对旧沥青路面设置竖向凹槽的侧视透视示意图。

图4是形成本发明的用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构的另一具体实施例时对旧沥青路面设置竖向凹槽的俯视示意图。

(符号说明)

1沥青面层；11表面层；12中面层；13下面层；2基层；3底基层；4路基；5竖向凹孔；6竖向凹槽。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。所有的百分率均为重量百分率，除非另有指明。

实施例1-实施例3所使用的原料有：

水泥(强度等级为52.5级的硅酸盐水泥，c3a的含量为8％重量，购自安徽海螺水泥股份有限公司)；

硅灰(赛普森硅灰，平均粒径为0.1μm，sio2的含量为98％重量，活性指数为115％，购自山东博肯硅材料有限公司)；

硫铝酸盐水泥(强度等级为42.5级，购自安徽海螺水泥股份有限公司)；

砂、细石(购自江苏亚邦矿业有限公司)；

钢纤维(镀铜钢纤维，直径为0.22mm，长度为14mm，抗拉强度为2200mpa，购自河北方德丝网制品厂)；

外加剂(8525型减水剂，为一种聚羧酸减水剂，减水率40％，购自上海麦斯特建工高科技建筑化工有限公司)；

缓凝剂(硼砂，购自上海惠广精细化工有限公司)

实施例1

旧沥青路面自上而下依次包括沥青面层1、基层2、底基层3和路基4，沥青面层1安设在基层2上，基层2安设在底基层3上，底基层3安设在路基4上，沥青面层1自上而下依次包括表面层11、中面层12、下面层13。

用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构的施工方法包括以下步骤：a、将设计的竖向凹孔5的位置在旧沥青路面(也就是沥青面层1)上标出，各竖向凹孔5的圆心的位置连线形成夹角为90°、边长为115cm的菱形分布，各竖向凹孔5至沥青面层1外缘的最小距离为24cm；b、利用15cm直径的钻芯机在各标记位置钻孔旧沥青路面，深度至基层2的底标高，请参见图1和图2所示；c、处理旧沥青路面表面，进行注浆填缝、铣刨和清理，填缝所用浆料可以是高性能水泥混凝土；d、按照配合比(普通硅酸盐水泥：硅灰：硫铝酸盐水泥：砂：细石：钢纤维：水：外加剂：缓凝剂的质量比260:40:450:650:800:80:187:10:6.8)拌合高性能水泥混凝土；e、将拌合均匀的高性能水泥混凝土利用摊铺机在旧沥青路面上摊铺8cm厚的高性能水泥混凝土层同时在竖向凹孔5内形成高性能水泥混凝土柱以及在沥青面层1表面的缝隙中形成高性能水泥混凝土加强体；f、进行4h的保湿养护，待抗压强度达到40mpa，弯拉强度达到5mpa即可开放交通。

实施例2

旧沥青路面自上而下依次包括沥青面层1、基层2、底基层3和路基4，沥青面层1安设在基层2上，基层2安设在底基层3上，底基层3安设在路基4上，沥青面层1自上而下依次包括表面层11、中面层12、下面层13。

用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构的施工方法包括以下步骤：a、将设计的竖向凹槽6的位置在旧沥青路面(也就是沥青面层1)标出，以便后续形成沿旧沥青路面横向均匀分布的竖向凹槽6，槽宽10cm，各槽相距300cm，各竖向凹槽至沥青面层1外缘的最小距离为50cm；b、利用切割机在各标记位置切割旧沥青路面形成开槽，并要求槽深至基层2的底标高，由此形成竖向凹槽6，请参见图3和图4所示；c、处理旧沥青路面表面，进行注浆填缝、铣刨和清理，填缝所用浆料可以是高性能水泥混凝土；d、按照配合比(普通硅酸盐水泥：硅灰：硫铝酸盐水泥：砂：细石：钢纤维：水：外加剂：缓凝剂质量比为260:40:450:650:800:80:187:10:6.8)拌合高性能水泥混凝土；e、将拌合均匀的高性能水泥混凝土利用摊铺机在旧沥青路面上摊铺11cm厚的高性能水泥混凝土层同时在竖向凹槽6内形成高性能水泥混凝土柱以及在沥青面层1表面的缝隙中形成高性能水泥混凝土加强体；f、进行3h的保湿养护。

实施例3

旧沥青路面自上而下依次包括沥青面层1、基层2、底基层3和路基4，沥青面层1安设在基层2上，基层2安设在底基层3上，底基层3安设在路基4上，沥青面层1自上而下依次包括表面层11、中面层12、下面层13。

用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构的施工方法包括以下步骤：a、铣刨15cm的沥青面层1；b、将设计的竖向凹孔5的位置在基层2标出，各竖向凹孔5的圆心的位置连线形成夹角为90°、边长为159cm的菱形分布，各竖向凹孔5至基层2外缘的最小距离为225cm；c、利用25cm直径的钻芯机在各标记位置钻孔基层2，深度至基层2的底标高；d、处理基层2表面，进行注浆填缝、铣刨和清理，填缝所用浆料可以是高性能水泥混凝土，；e、按照配合比(普通硅酸盐水泥：硅灰：硫铝酸盐水泥：砂：细石：钢纤维：水：外加剂：缓凝剂质量比为260:40:450:650:800:80:187:10:6.8)拌合高性能水泥混凝土；f、将拌合均匀的高性能水泥混凝土利用摊铺机基层2上摊铺15cm厚的高性能水泥混凝土层同时在竖向凹孔5内形成高性能水泥混凝土柱以及在基层2表面的缝隙中形成高性能水泥混凝土加强体；g、进行2h的保湿养护。.

实施例1-实施例3形成的复合式路面结构与原沥青路面结构相比：

(1)水泥混凝土路面的使用寿命基本是沥青路面使用寿命的2倍，添加钢纤维后路面整体性增强不易损坏；

(2)减少了病害，并能抵抗一定的基层和路基病害:洪水不易冲毁，当基层或路基出现小型空洞时钢筋混凝土路面仍能正常使用；

(3)耐温性强，在极端大气高低温时不变性；

(4)耐火性高，水泥混凝土路面是不燃材料，混凝土是热惰性材料即导热系数很小，对混凝土构件加热并很长时间恒温后其内部温度才能达到表面温度，如边长100mm的立方体700℃恒温加热约6小时其中心温度才能达到680℃；

(5)维护与修复简易，很少出现病害，养护保洁简便，出现病害后钻眼植筋用快硬早强混凝土可快速高质量修复。

从而，本发明是在旧沥青路面上加铺高性能水泥混凝土层，或将沥青面层铣刨后采用高性能水泥混凝土层替换，即选用高性能水泥混凝土作为面层材料以满足路面的结构强度要求，同时通过设置竖向凹部例如钻孔或者挖槽使高性能水泥混凝土摊铺时一部分灌入孔洞或者沟槽，以提高沥青路面与高性能水泥混凝土层的黏结，保证高性能水泥混凝土层与沥青路面结合为一个整体，所用的高性能水泥混凝土具备极佳的抗渗、抗冻融、耐腐蚀、耐高温、抗冲磨等性能。

因此，本发明提供了一种旧沥青路面加铺或沥青面层翻建补强的永久性复合式路面结构，尤其是一种承载能力差、结构性损坏较严重的旧沥青路面加铺或沥青面层翻建补强的永久性复合式路面结构。其是采用加铺高性能水泥混凝土层作为面层或将高性能水泥混凝土层替换原沥青面层的一种沥青路面维修技术，依靠高性能水泥混凝土的良好的应力扩散能力，可以在对原路面损坏严重区域进行注浆处理提高路面结构强度均匀性后直接摊铺高性能水泥混凝土，施工环保、便捷，复合式路面结构还提高了道路的长期使用性能。

本发明的用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构整体性好，路面承载力高，适应于道路承载力不足和路面破损严重的旧沥青路面的维修改造，现场施工快速便捷，结构耐久性持久。

综上所述，本发明的用于旧沥青路面改造的永久性复合式路面结构结构稳定，性能优异，不易损坏，使用寿命长，设计巧妙，施工环保，便捷，成本低，适于大规模推广应用。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书应被认为是说明性的而非限制性的。