一种超薄路面结构的制作方法

本实用新型属于道路工程领域，具体涉及一种超薄路面结构。

背景技术：

现有的路面一般为水泥混凝土路面或沥青路面，沥青路面因为其力学性能好，行车舒适，养护方便等优点，是我国高等级路面的主要结构性能。现有的沥青路面结构包括表面层、中间层、基层、底基层、整平层，而目前路面结构设计时，路面表面层一般不作为路面承重结构参加受力计算，仅仅起到表面的功能层作用。中间层(即中面层、下面层)提高表面层强度，在将交通荷载向下传递的同时，不致使产生永久变形，而基层才是路面结构的承重层。为了提高沥青路面的抗水损害功能以及防止雨水深入基层造成水损害，越来越多的工程尤其是高速公路的路面设计中使面层多层化，路面越修越厚，面层的厚度已经发展到18cm～25cm，基层的厚度发展到了40cm～75cm。但现有的高等级公路道路，仍然出现不同程度的横向裂纹，断裂，拥包等病害。而且随着路面越修越厚，其成本也越来越高，造成大量的成本浪费的同时造成大量能源浪费。

另外，当沥青路面的高温稳定性能不足时，在高温季节和重载车辆的反复作用下，将产生车辙病害，影响路面的平整度，降低路面的服务性能。若车辙变形累计过快，则会直接影响道路使用寿命。由于水泥混凝土路面的造价相对较低，一般应用在乡村道路上，水泥混凝土路面当使用一段时间后，由于路面渗水或车辆碾压，致使水泥混凝土路面会出现一些横缝或裂缝，降低路面的质量。目前，当旧路面的使用性能不能满足行车需求时，通常选用在旧路面再加铺一层新结构的方法来改善和提高路面的使用性能。旧路面加铺大多为加铺沥青混凝土层，但由于旧水泥混凝土路面存在有横缝或裂缝，而沥青混凝土加铺层的抗裂性能差，1～2年内就会有反射裂缝产生在沥青混凝土加铺层中，使得加铺层产生新病害。而旧沥青混凝土路面加铺新的沥青混凝土的加铺工艺复杂，机械化施工要求高，稳定性受温度影响大，造价成本高。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种超薄路面结构。本实用新型利用水泥改性乳化沥青增强混凝土的高弯拉强度大大减薄了路面结构的厚度，同时提高了路面结构的弯拉强度，保证了路面结构的承载能力，并大大提高了路面结构的抗剪切破坏能力，从而保证了路面不易发生剪切破坏或断裂破坏，实现直接在旧路面上加铺该路面结构，降低了旧路面上加铺层的施工难度和施工成本，减少了后期的路面养护费用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种超薄路面结构，其特征在于，由铺设在路基或旧路面上的水泥改性乳化沥青增强混凝土层和铺设在水泥改性乳化沥青增强混凝土层的碎石磨耗层组成，所述水泥改性乳化沥青增强混凝土层的厚度为1cm～18cm，所述碎石磨耗层的厚度为1cm，所述水泥改性乳化沥青增强混凝土层为集料、胶凝材料、外加剂和水组成的混凝土层。

上述的一种超薄路面结构，其特征在于，所述水泥改性乳化沥青增强混凝土层的厚度为1cm～3cm。

上述的一种超薄路面结构，其特征在于，所述水泥改性乳化沥青增强混凝土层的弯拉强度为4MPa～38MPa。

上述的一种超薄路面结构，其特征在于，所述碎石磨耗层的原料为粒径5mm～10mm的瓜米石。

上述的一种超薄路面结构，其特征在于，所述集料为石屑、废弃混凝土、砂和玻璃渣中的一种或两种以上，所述石屑、废弃混凝土、砂和玻璃渣的粒度均为0.25mm～2mm。

上述的一种超薄路面结构，其特征在于，所述胶凝材料为乳化沥青、水泥、石灰石粉、煤矸石粉、硅灰、钢渣粉、矿渣粉、粉煤灰、石英粉和钢纤维。

上述的一种超薄路面结构，其特征在于，所述钢纤维的长度为13mm～18mm，所述钢纤维的直径为0.18mm～0.3mm，所述钢纤维的弯拉强度不小于1000MPa。

上述的一种超薄路面结构，其特征在于，所述外加剂为减水剂、早强剂和引气剂。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型的超薄路面结构由厚度为1cm的碎石磨耗层和厚度为2cm～18cm的水泥改性乳化沥青增强混凝土层组成，其中碎石磨耗层、水泥改性乳化沥青增强混凝土层的厚度分别远远小于现有路面结构中的面层(18cm～25cm)和基层厚度(40cm～75cm)，由于本实用新型采用水泥改性乳化沥青增强混凝土作为路面结构的材料，水泥改性乳化沥青增强混凝土的弯拉强度较高，可达4MPa～38MPa，远高于现有路面结构中采用的28d弯拉强度标准为2MPa～2.5MPa的贫混凝土基层材料，以及弯拉强度不超过2MPa的无机结合料稳定类基层材料，大大减薄了路面结构的厚度，同时提高了路面结构的弯拉强度，保证了路面结构的承载能力，并大大提高了路面结构的抗剪切破坏能力，从而保证了路面不易发生剪切破坏或断裂破坏，实现直接在旧路面上加铺该路面结构，降低了旧路面上加铺层的施工难度和施工成本，减少了后期的路面养护费用。

2、本实用新型的超薄路面结构的各层厚度均较低，不仅大大降低了施工难度，还节省了原料成本和施工成本，具有巨大的经济效益和环保效益。

3、本实用新型的碎石磨耗层通过将瓜米石散布并通过碾压镶嵌在水泥改性乳化沥青增强混凝土层的顶面而成，由于瓜米石的粒径较小，更易于碾压镶嵌在水泥改性乳化沥青增强混凝土层，从而提高了碎石磨耗层与水泥改性乳化沥青增强混凝土层的粘结结合程度，形成了密实、坚固、耐磨的路面表层，碎石磨耗层通过水泥改性乳化沥青增强混凝土层与路基紧密结合，有利于得到稳定的路面结构，增大了路面摩擦力，提高了路面质量，同时增强了路面结构的防水、防滑、平整、耐磨的性能，提高路面的行车舒适度，大大提高路面使用性能。

4、本实用新型的路面结构简单，制备较为容易，且碎石磨耗层和水泥改性乳化沥青增强混凝土的原料来源广泛，容易得到，大大降低了施工难度并简化了施工工艺。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型超薄路面结构与路基的位置关系图。

图2是本实用新型超薄路面结构与旧路面的位置关系图。

附图标记说明：

1—碎石磨耗层；2—水泥改性乳化沥青增强混凝土层；3—路基；4—旧路面。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实用新型的超薄路面结构由铺设在路基3上的水泥改性乳化沥青增强混凝土层2和铺设在水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的碎石磨耗层1组成，所述水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的厚度为1cm～18cm，所述碎石磨耗层1的厚度为1cm，所述水泥改性乳化沥青增强混凝土层2为集料、胶凝材料、外加剂和水组成的混凝土层。

本实施例的超薄路面结构由铺设在路基3上的水泥改性乳化沥青增强混凝土层2和铺设在水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的碎石磨耗层1组成。路基3为路面结构的基础，能够满足一般公路路面路基要求即可，所述水泥改性乳化沥青增强混凝土层2为由集料、胶凝材料、外加剂和水组成的混凝土层，由于水泥改性乳化沥青增强混凝土具有较高的弯拉强度，远高于现有路面结构中采用的贫混凝土基层材料或无机结合料稳定类基层材料，由厚度为1cm的碎石磨耗层1和厚度为1cm～18cm的水泥改性乳化沥青增强混凝土层2组成的路面结构将现有路面结构中的面层(18cm～25cm)和基层厚度(40cm～75cm)减少至不超过20cm，大大减薄了路面结构的厚度，同时提高了路面结构弯拉强度，保证了路面结构的承载能力，并大大提高了路面结构的抗剪切破坏能力，从而保证了路面不易发生剪切破坏或断裂破坏，减少了后期的路面养护费用；而碎石磨耗层1通过水泥改性乳化沥青增强混凝土层2与路基3紧密结合，形成了密实、坚固、耐磨的路面表层，得到了整体稳定的路面结构层，同时增强了路面结构的防水、防滑、平整、耐磨的性能，提高路面的行车舒适度，大大提高路面使用性能，同时由于超薄路面结构的各层厚度均较低，不仅大大降低了施工难度，还节省了原料成本和施工成本，减少了后期的路面养护费用。

本实施例的超薄路面结构中所述水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的弯拉强度为4MPa～38MPa。水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的弯拉强度远高于现有路面结构中采用的28d弯拉强度标准为2MPa～2.5MPa的贫混凝土基层材料，以及弯拉强度不超过2MPa的无机结合料稳定类基层材料，提高了路基基层的弯拉强度，有利于使得路面结构厚度的进一步减薄，更一步提高了路基基层的抗剪切破坏能力，从而保证了路面不易发生剪切破坏或断裂破坏，为超薄路面结构提供足够的基层强度支持。

本实施例的超薄路面结构中的碎石磨耗层1的原料为粒径5mm～10mm的瓜米石。粒径为5mm～10mm的瓜米石粒径较小，在施工过程中可以更好地通过碾压镶嵌在水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的顶面并紧密结合，形成了密实、坚固、耐磨的路面表层，并与路基3共同形成整体稳定的路面结构，进一步降低了路面结构的厚度，同时也进一步提高了路面结构的弯拉强度；另外，粒径为5mm～10mm的瓜米石来源广泛，容易得到，进一步降低了施工难度并简化了施工工艺。

本实施例的超薄路面结构中所述集料为石屑、废弃混凝土、砂和玻璃渣中的一种或两种以上，所述石屑、废弃混凝土、砂和玻璃渣的粒度均为0.25mm～2mm。采用上述粒度的组分作为水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的原料中的集料，减少了集料与胶凝材料过渡区的厚度和范围，在整体上水泥改性乳化沥青增强混凝土层体系的匀质性；同时，上述细集料的粒径小，其自身存在缺陷的概率也降低，从而水泥改性乳化沥青增强混凝土层中的缺陷数量也随之减少

本实施例的超薄路面结构中所述胶凝材料为乳化沥青、水泥、石灰石粉、煤矸石粉、硅灰、钢渣粉、矿渣粉、粉煤灰、石英粉和钢纤维。上述胶凝材料制备水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的过程中发生水化作用，水化初期，胶凝材料中的水泥与水反应产生水化硅酸钙凝胶以及大量氢氧化钙，水化硅酸钙凝胶大大提升了水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的强度；乳化沥青中的盐酸与水泥的水化产物氢氧化钙发生反应，得到的乳化沥青水泥砂浆与普通沥青混合料相比强度得到提高，另外，水泥颗粒与乳化沥青颗粒相互填充空隙，使胶浆成为一种密实的骨架结构，具有较高强度的同时具有较好的稳定性，而水泥水化时体积会增加，生成的水化产物填充了乳液中水分蒸发形成的空隙，使水泥改性乳化沥青增强混凝土层2更加密实，也相应地提高了水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的稳定性和耐久性；石灰石粉作为掺合料，具有微集料效应、微晶核效应、形貌效应、密度效应以及分散效应，石灰石粉的细度小于水泥颗粒，改善了基体的孔结构，降低了孔隙率并减少孔径尺寸，使混凝土形成致密填充结构和细观层次的自紧密堆积体系，从而有效改善混凝土的综合性能，不仅提高力学性能，同时也增强了耐久性，石灰石分散在胶凝材料中，能加速水泥水化反应的进程，改善水化产物分布的均匀性，使水泥石结构较为致密，另外，由于石灰石粉具有较低的表面能，分散性良好，能大大降低胶凝材料的黏性；当煤矸石掺入到水泥中后，其内活性二氧化硅、氧化铝与氢氧化钙发生二次反应，使水泥浆体中的氢氧化钙含量减少，同时可使水泥石结构更加致密，渗透性下降；硅灰是一种具有很高活性、玻璃体含量很高的火山灰质材料，其微小的颗特征可高度分散在胶凝材料中，填充水泥颗粒之间的孔隙，并与水泥水化产物氢氧化钙发生二次水化反应，形成水化硅酸钙凝胶，提高混凝土的强度，改善水泥石与骨料表面之间的界面区的性能，同时，硅灰具有极好的球形颗粒，其形态效应可以明显提高胶凝材料的流变性能；钢渣粉具有一定的水化活性，通过水化反应，能显著改善钢渣粉与水泥浆体的界面过渡区，从而减少水泥的用量，削弱因水泥自收缩过大而造成的材料耐久性的不利影响；矿渣粉的化学成分与水泥相比，其氧化钙含量较低，而二氧化硅含量较高，能改善水泥浆体与骨料界面的粘结强度，形成自身的紧密体系；粉煤灰作为一种矿物减水剂，在水泥水化初期不参与水化反应，减少了满足水泥水化反应所需的用水量，降低了水胶比；掺入的钢纤维增大了钢纤维与其它胶凝材料的接触面积，提高了水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的韧性和体积稳定性。

本实施例的超薄路面结构中所述外加剂为减水剂、早强剂和引气剂。减水剂在降低水胶比的同时，还使拌合物的工作性和匀质性得到了保证，对水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的增强效果潜力大，早期抗压强度提高更为显著；早强剂中的Al³⁺、Fe³⁺等高价阳离子对C-S-H胶体粒子的扩散双电层有压缩作用，可加速C-S-H胶体粒子的凝聚，因而可降低其在液相中的浓度，加速C3S及C2S的水化反应，进而加速水泥及混凝土的硬化进程。引气剂有助于减少水泥改性乳化沥青增强混凝土层2中水和孔隙占用的体积；引气剂引入的小气泡切断了毛细管的通路，降低了毛细管作用，从而提高水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的抗渗性，同时小气泡形成的微气孔在冰冻过程中能释放毛细管内的冰晶膨胀压力，从而避免生成破坏压力，减少和防止冻融的破坏作用，提高水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的抗冻性。

本实施例的泥改性乳化沥青增强混凝土层2的原料来源广泛，容易得到，大大降低了施工难度并简化了施工工艺。

本实施例超薄路面结构的施工过程为：将集料即石屑、废弃混凝土、砂和玻璃渣中的一种或两种以上(粒度均为0.25mm～2mm)，胶凝材料即乳化沥青、水泥、石灰石粉、煤矸石粉、硅灰、钢渣粉、粉煤灰、石英粉、矿碴粉和钢纤维，以及外加剂即减水剂、早强剂、引气剂和水混合均匀，得到改性乳化沥青增强混凝土，然后将改性乳化沥青增强混凝土均匀摊铺在路基3上，再将碎石撒布在水泥改性乳化沥青增强混凝土的顶面，通过碾压镶嵌在水泥改性乳化沥青增强混凝土的顶面，得到水泥改性乳化沥青增强混凝土层2和碎石磨耗层1。

实施例2

如图2所示，本实用新型的超薄路面结构由铺设在旧路面4上的水泥改性乳化沥青增强混凝土层2和铺设在水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的碎石磨耗层1组成，所述水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的厚度为1cm～3cm，所述碎石磨耗层1的厚度为1cm，所述水泥改性乳化沥青增强混凝土层2为集料、胶凝材料、外加剂和水组成的混凝土层。

本实施例的超薄路面结构由铺设在旧路面4上的水泥改性乳化沥青增强混凝土层2和铺设在水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的碎石磨耗层1组成。所述水泥改性乳化沥青增强混凝土层2为由集料、胶凝材料、外加剂和水组成的混凝土层，由于水泥改性乳化沥青增强混凝土的弯拉强度较高，由厚度为1cm的厚度为碎石磨耗层1和厚度为1cm～3cm的水泥改性乳化沥青增强混凝土层2组成的路面结构远远小于现有路面结构中的面层(18cm～25cm)和基层厚度(40cm～75cm)，大大减薄了路面结构的厚度，同时提高了路面结构弯拉强度，保证了路面结构的承载能力，并大大提高了路面结构的抗剪切破坏能力，从而保证了路面不易发生剪切破坏或断裂破坏，实现直接在旧路面上加铺该路面结构，降低了旧路面上加铺层的施工难度和施工成本，减少了后期的路面养护费用；而碎石磨耗层1通过水泥改性乳化沥青增强混凝土层2与旧路面4紧密结合，形成稳定的路面结构，结构简单，能有效提高路面的摩擦力，大大降低了施工难度和简化了施工工艺。

本实施例的超薄路面结构中所述水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的弯拉强度为4MPa～38MPa。水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的弯拉强度较高，可达4MPa～38MPa，从而提高了路面结构的抗剪切破坏能力，从而保证了路面结构不易发生剪切破坏或断裂破坏，还能够有效缩减路面结构的厚度，进一步保证了在旧路面4加铺该路面结构，降低了旧路面上加铺层的施工难度和施工成本。

本实施例的超薄路面结构中所述碎石磨耗层1的原料为粒径5mm～10mm的瓜米石。粒径5mm～10mm的瓜米石在施工过程中可以更好地通过碾压、镶嵌入水泥改性乳化沥青增强混凝土层2中，使其具有防水、防滑、平整及耐磨的功能。

本实施例的超薄路面结构中所述集料为石屑、废弃混凝土、砂和玻璃渣中的一种或两种以上，所述石屑、废弃混凝土、砂和玻璃渣的粒度均为0.25mm～2mm。采用粒度均为0.25mm～2mm的集料减少集料与胶凝材料过渡区的厚度和范围，在整体上提高水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的均匀性，而且集料的粒径小，其自身存在缺陷的概率也降低，从而能够降低整个水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的出现缺陷的概率，提高水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的使用可靠性和使用寿命，减少了旧路面4自身缺陷的影响，避免加铺的路面结构产生新病害；同时由于集料可以为石屑、废弃混凝土、砂和玻璃渣这四种材料中的任意一种，也可以是这四种材料中的任意多种组合，使用时可根据所处地区的地理环境，选取合适的材料作为集料，便于施工，能有效提高施工效率，缩减施工成本。

本实施例的超薄路面结构中所述胶凝材料为乳化沥青、水泥、石灰石粉、煤矸石粉、硅灰、钢渣粉、矿渣粉、粉煤灰、石英粉和钢纤维，所述钢纤维的长度为13mm～18mm，所述钢纤维的直径为0.18mm～0.3mm，所述钢纤维的弯拉强度不小于1000MPa。上述尺寸的钢纤维具有一定的水化活性，通过水化反应，能显著改善钢渣粉与水泥浆体的界面过渡区，减少水泥的用量，削弱因水泥自收缩过大而造成的材料耐久性的不利影响，进一步增强水泥改性乳化沥青增强混凝土层2与旧路面4的结合强度。

本实施例的超薄路面结构中所述外加剂为减水剂、早强剂和引气剂。实际使用时，根据不同的需求，在进行水泥改性乳化沥青增强混凝土的拌合时，可加入相应的外加剂，以提高拌合效率或拌合质量。通过加入减水剂可降低材料中的水胶比，使拌合物的均匀性得到了保证，并且能够增大拌合而成的水泥改性乳化沥青增强混凝土层2的强度；通过加入引气剂能够提高拌合物的抗渗性、抗冻性及抗盐冻剥蚀性；通过加入早强剂能够加速拌合物的硬化，进而提高施工效率。

本实施例超薄路面结构的施工过程为：将集料即石屑、废弃混凝土、砂和玻璃渣中的一种或两种以上(粒度均为0.25mm～2mm)，胶凝材料即乳化沥青、水泥、石灰石粉、煤矸石粉、硅灰、钢渣粉、粉煤灰、石英粉、矿碴粉和钢纤维，以及外加剂即减水剂、早强剂、引气剂和水混合均匀，得到改性乳化沥青增强混凝土，然后将改性乳化沥青增强混凝土均匀摊铺在旧路面4上，再将碎石撒布在水泥改性乳化沥青增强混凝土的顶面，通过碾压镶嵌在水泥改性乳化沥青增强混凝土的顶面，得到水泥改性乳化沥青增强混凝土层2和碎石磨耗层1。水泥改性乳化沥青增强混凝土拌和完成后是流动度较好的混凝土浆料，当旧路面4为沥青混凝土路面时，旧沥青混凝土路面具有一定的构造深度，水泥改性乳化沥青增强混凝土铺设在上面后，浆料会流入沥青表面凹凸不平的开口孔隙，紧密结合，凝固后形成形似锯齿状的咬合，层间结合良好；当旧路面4为水泥路面时，先对旧水泥路面进行表面拉毛处理，使之具有一定构造深度，然后将水泥改性乳化沥青增强混凝土铺设在上面，从而使旧水泥路面表面凹凸不平的开口孔隙与浆料紧密结合。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制。凡是根据实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。