一种长寿命宁静路面结构的制作方法

1.本实用新型涉及道路工程领域，尤其涉及一种长寿命宁静路面结构。


背景技术：

2.随着城市建设的迅猛发展以及交通工具的逐年递增使交通噪声成为一个不可忽视的问题。人类长期处于高噪声的环境中，不止会对听力系统造成严重的损伤，甚于会对的神经系统、心血管系统造成影响。由于轮胎和道路接触产生的噪声在交通噪声污染中占有很大的比重，因此减少轮胎/路面噪声是交通噪声控制的有效方法，通过多孔吸声及弹性减震方式实现降低胎路噪音的宁静路面凭借其大空隙率以及高橡胶颗粒掺量，能够实现较好的降噪效果，对创建高品质的人居与出行环境起到积极作用。同时在铺筑时采用“冷拌冷铺”的方法，相对沥青路面降低了能源消耗和环境污染。
3.但目前研究及应用实践显示，多孔弹性混合料面层存在易于与下承层脱粘、发生早期损坏的问题。“聚氨酯空隙弹性混合料与沥青混合料的界面粘接方法”(201610424897.x)提出在空隙弹性混合料上面层和沥青混合料下承层间设置3～5mm厚的聚氨酯胶结细砂层，细砂层可以增加与上面层的接触面积提高界面粘结强度，同时作为应力吸收层，能一定程度缓解界面脱粘问题的发生，但为使效果更佳，仍需从其他技术路径出发提出新的方法，进一步解决多孔弹性路面在环境因素与行车荷载作用下仍存在的如耐久性较差等问题。


技术实现要素：

4.为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种长寿命宁静路面结构。本实用新型提供的长寿命宁静路面结构有效解决了现有降噪路面存在的环境因素与行车荷载作用下耐久性差的问题。
5.本实用新型实施例提供的长寿命宁静路面结构，所述长寿命宁静路面结构包括：从下至上依次设置的半刚性基层1、第一沥青粘结层2、混合料下面层3、第二沥青粘结层4、混合料中面层5、第三沥青粘结层6和混合料上面层7；
6.所述半刚性基层1为水泥稳定碎石基层；
7.所述第一沥青粘结层2为橡胶沥青应力吸收层；
8.所述混合料下面层3为ac-25粗粒式沥青混凝土下面层；
9.所述第二沥青粘结层4为sbs乳化沥青粘结层；
10.所述混合料中面层5为高模量抗疲劳沥青混凝土中面层；
11.所述第三沥青粘结层6为橡胶沥青砂浆粘结层；
12.所述混合料上面层7为聚氨酯多孔弹性混合料上面层。
13.经研究发现，本实用新型依次采用的橡胶沥青应力吸收层、ac-25粗粒式沥青混凝土下面层、sbs乳化沥青粘结层、高模量抗疲劳沥青混凝土中面层、橡胶沥青砂浆粘结层和聚氨酯多孔弹性混合料上面层的类型及其铺设顺序对提高路面结构各方面复合性能及耐
久性存在协同效果；聚氨酯多孔弹性混合料能够提供优异的降噪、排水、除冰等降噪；橡胶沥青砂浆粘结层具有良好的抗拉强度和抗剪强度，可以保证聚氨酯多孔弹性混合料上面层与高模量抗疲劳沥青混凝土中面层拥有足够的粘结强度，同时减少界面应力集中的产生，并保证混合料中聚氨酯多孔弹性混合料与高模量抗疲劳沥青混凝土之间的协同作用；高模量抗疲劳沥青混凝土结构层具有较高的强度和刚度，抗疲劳性能大大提高，能够抵抗在高温、重载以及半刚性基层的条件下产生的中、下面层严重车辙变形，同时较高的刚度能减少车辆荷载作用下的上面层变形，降低界面层剪切应力，缓解层间界面脱粘问题的发生；橡胶沥青应力吸收层能有效防止半刚性基层反射裂缝，减少路面早期病害的发生。
14.根据本实用新型实施例提供的一种长寿命宁静路面结构，所述ac-25粗粒式沥青混凝土下面层、所述高模量抗疲劳沥青混凝土中面层和所述聚氨酯多孔弹性混合料上面层的厚度比为6～8cm：4～6cm：3～5cm。
15.根据本实用新型实施例提供的一种长寿命宁静路面结构，进一步优选，所述橡胶沥青应力吸收层、所述ac-25粗粒式沥青混凝土下面层、所述sbs乳化沥青粘结层、所述高模量抗疲劳沥青混凝土中面层、所述橡胶沥青砂浆粘结层和所述聚氨酯多孔弹性混合料上面层的厚度比为6～8mm：6～8cm：0.5～0.7mm：4～6cm：2～3mm：3～5cm。
16.本实用新型中，采用以上优选各层厚度比例能更好发挥各沥青混凝土结构层以及聚氨酯多孔弹性混合料上面层直接的相互作用，尤其利于聚氨酯多孔弹性混合料与高模量抗疲劳沥青混凝土之间的协同作用，使得降噪路面结构综合性能更优。
17.根据本实用新型实施例提供的一种长寿命宁静路面结构，所述sbs乳化沥青粘结层厚度为0.5～0.7mm。
18.根据本实用新型实施例提供的一种长寿命宁静路面结构，所述高模量改性沥青混合料为prm高模量剂改性沥青混合料。
19.本实用新型中，混合料下面层采用的高模量改性沥青混合料能够进一步更好的解决下面层车辙变形严重的技术问题；通过该混合料下面层与橡胶沥青砂浆粘结层配合，能够降低界面层剪切应力，提高界面层抗剪强度，减少界面层应力集中，从而获得更好的防治层间界面脱粘的效果。
20.本实用新型中，聚氨酯多孔弹性混合料上面层凭借橡胶颗粒和大空隙率，能够提供优异的减振降噪功能。尤其是，多孔弹性混合料上面层与所述高模量抗疲劳沥青混凝土中面层结合使用，进一步降低行车噪音，其吸声系数高于0.9。
21.根据本实用新型实施例提供的一种长寿命宁静路面结构，所述橡胶沥青应力吸收层为sak温拌剂改性橡胶沥青应力吸收层。
22.本实用新型中，通过上述橡胶沥青应力吸收层能够降低橡胶沥青撒布温度，达到节约能源，改善施工现场的工作状况的效果；并且，上述橡胶沥青应力吸收层能更有效地进一步防止半刚性基层反射裂缝且保证水泥稳定碎石半刚性基层和ac-25粗粒式沥青混凝土下面层间相互作用，进一步减少路面早期病害的发生。
23.根据本实用新型实施例提供的一种长寿命宁静路面结构，橡胶沥青应力吸收层的厚度为6～8mm。
24.根据本实用新型实施例提供的一种长寿命宁静路面结构，所述橡胶沥青应力吸收层中碎石的最大粒径为4.75mm。
25.根据本实用新型实施例提供的一种长寿命宁静路面结构，所述橡胶沥青砂浆粘结层的厚度为2～3mm。
26.本实用新型提供的长寿命宁静路面结构，由于现有多孔弹性路面在环境因素与行车荷载作用下仍存在耐久性差、工程经济效益不高等问题，而采用本实用新型优化结构层可更好的解决多孔弹性混合料面层与下承层脱粘、发生早期损坏的问题；尤其是，通过采用上述各面层及粘结层的厚度，能够提升中、下面层的抗疲劳及抗车辙性能，有效控制车载作用下上面层变形量，降低界面层剪切应力，提高界面层抗剪强度，减少界面层应力集中，从而获得更好的防治层间界面脱粘的效果，更好发挥各层功能。同时能够降低面层结构整体厚度，实现降低路面造价、提升结构和功能耐久性的目的。
27.本实用新型实施例提供的长寿命宁静路面结构，包括：所述橡胶沥青应力吸收层的厚度为6.5～7.5mm，所述ac-25粗粒式沥青混凝土下面层的厚度为6.5～7.5cm，所述sbs乳化沥青粘结层的厚度为0.55～0.65mm；所述高模量抗疲劳沥青混凝土中面层的厚度为4.5～5.5cm，所述橡胶沥青砂浆粘结层的厚度为2.3～2.8mm，所述聚氨酯多孔弹性混合料上面层的厚度为3.5～4.5cm。
28.根据本实用新型实施例提供的长寿命宁静路面结构，所述橡胶沥青应力吸收层的厚度为7mm，所述ac-25粗粒式沥青混凝土下面层的厚度为7cm，所述sbs乳化沥青粘结层的厚度为0.6mm，所述高模量抗疲劳沥青混凝土中面层的厚度为5cm，所述橡胶沥青砂浆粘结层的厚度为2.5mm，所述聚氨酯多孔弹性混合料上面层的厚度为4cm。
29.本实用新型经研究发现，长寿命宁静路面结构各层采用上述优选的厚度能更好的发挥各层间的相互作用，该路面结构进一步降低面层结构整体厚度的同时路面各力学性能、使用性能及耐久性等综合效果最好。
30.本实用新型的有益效果至少在于：本实用新型提供的长寿命宁静路面结构，采用了“聚氨酯多孔弹性混合料上面层+橡胶沥青砂浆粘结层+高模量抗疲劳沥青混凝土中面层+sbs乳化沥青粘结层+ac-25粗粒式沥青混凝土下面层+橡胶沥青应力吸收层+半刚性基层”的铺设结构类型，通过采用优化结构层类型及铺设厚度的方式，来解决多孔弹性混合料面层与下承层脱粘、发生早期损坏的问题，该路面结构具备排水、除冰、降噪等降噪，能够有效延长功能层结构寿命，同时降低面层结构整体厚度，实现降低路面造价、提升结构和功能耐久性的目的。
附图说明
31.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本实用新型实施例提供的长寿命宁静路面结构示意图。
33.附图标记：
34.1：半刚性基层；
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2：第一沥青粘结层；
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3：混合料下面层；
35.4：第二沥青粘结层； 5：混合料中面层；
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6：第三沥青粘结层；
36.7：混合料上面层。
具体实施方式
37.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
38.实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。
39.本实用新型以下实例中，所用单组份聚氨酯具体为常规湿固化型聚氨酯胶黏剂，主要成分为端异氰酸酯基预聚体。所用聚氨酯多孔弹性混合料上面层中所采用集料的级配为见表1，橡胶颗粒掺量为25％，采用等体积替换法替换全部1.18mm～2.36mm粒径石料，实测空隙率为23.1％、稳定度为27.8kn，飞散损失率为6.7％。
40.表1 聚氨酯多孔弹性混合料上面层集料的级配
[0041][0042][0043]
根据本实用新型的一些实施例，本实用新型设计的长寿命宁静路面结构既要有效的降低噪声，同时具备良好的排水及自应力除冰功能；进一步的，考虑到聚氨酯多孔弹性路面与下承层之间粘结性的薄弱，在长时间的行车荷载与路面水作用下，面层间极易出现剥离现象；进一步的，半刚性基层条件的路面结构在行车荷载的作用下，主剪应力峰值出现在路面中下面层，抗剪切强度不足会在车辆荷载下产生不可恢复的塑形变形的累积，形成路面车辙病害；进一步的，根据规范安全可靠、经济合理的总则，ac-25粗粒式沥青混凝土下面层、高模量抗疲劳沥青混合料中面层、聚氨酯多孔弹性混合料上面层需设置一个合理的厚度，既满足功能性要求又能达到经济性的要求。
[0044]
本实用新型实施例提供的长寿命宁静路面结构，路面结构中面层采用强度大、抗车辙的高模量抗疲劳沥青混凝土，满足路面结构性要求；进一步的，结合表面层采用聚氨酯多孔弹性路面，满足路面功能性要求，极大减小了噪音污染，提高雨天冬季行车安全；进一
步的，路面分三层铺筑，作为表面层的聚氨酯多孔弹性路面厚度取3～5cm，作为中面层的高模量抗疲劳沥青混凝土厚度取4～6cm，作为下面层的ac-25粗粒式沥青混凝土厚度取6～8cm，降低路面结构整体厚度，节省工程造价；进一步的，在聚氨酯多孔弹性路面上面层与高模量抗疲劳沥青混凝土中面层之间设置橡胶沥青砂浆粘结层，依靠橡胶沥青砂浆的粘结性、应力吸收能力及高模量混凝土的抗变形能力保证层间的变形协调，防止界面脱粘问题的发生；更进一步的，在半刚性基层和ac-25粗粒式沥青混凝土下面层之间设置橡胶沥青应力吸收层，能有效防止半刚性基层反射裂缝，减少路面早期病害的发生。
[0045]
本实用新型一些具体实施例提供一种长寿命宁静路面结构，包括从下至上依次设置的半刚性基层1、第一沥青粘结层2、混合料下面层3、第二沥青粘结层4、混合料中面层5、第三沥青粘结层6和混合料上面层7；所述半刚性基层1为水泥稳定碎石基层；所述第一沥青粘结层2为橡胶沥青应力吸收层；所述混合料下面层3为ac-25粗粒式沥青混凝土下面层；所述第二沥青粘结层4为sbs乳化沥青粘结层；所述混合料中面层5为高模量抗疲劳沥青混凝土中面层；所述第三沥青粘结层6为橡胶沥青砂浆粘结层；所述混合料上面层7为聚氨酯多孔弹性混合料上面层。优选所述sbs乳化沥青粘结层厚度为0.5～0.7mm。优选所述橡胶沥青应力吸收层的厚度为6～8mm。优选所述ac-25粗粒式沥青混凝土下面层、所述高模量抗疲劳沥青混凝土中面层和所述聚氨酯多孔弹性混合料上面层的厚度比为6～8cm：4～6cm：3～5cm。所述橡胶沥青应力吸收层、所述ac-25粗粒式沥青混凝土下面层、所述sbs乳化沥青粘结层、所述高模量抗疲劳沥青混凝土中面层、所述橡胶沥青砂浆粘结层和所述聚氨酯多孔弹性混合料上面层的厚度比为6～8mm：6～8cm：0.5～0.7mm：4～6cm：2～3mm：3～5cm。优选所述橡胶沥青应力吸收层中碎石的最大粒径为4.75mm。优选所述橡胶沥青应力吸收层的厚度为6.5～7.5mm，所述ac-25粗粒式沥青混凝土下面层的厚度为6.5～7.5cm，所述sbs乳化沥青粘结层的厚度为0.55～0.65mm；所述高模量抗疲劳沥青混凝土中面层的厚度为4.5～5.5cm，所述橡胶沥青砂浆粘结层的厚度为2.3～2.8mm，所述聚氨酯多孔弹性混合料上面层的厚度为3.5～4.5cm。更优选所述橡胶沥青应力吸收层的厚度为7mm，所述ac-25粗粒式沥青混凝土下面层的厚度为7cm，所述sbs乳化沥青粘结层的厚度为0.6mm，所述高模量抗疲劳沥青混凝土中面层的厚度为5cm，所述橡胶沥青砂浆粘结层的厚度为2.5mm，所述聚氨酯多孔弹性混合料上面层的厚度为4cm。
[0046]
实施例1
[0047]
本实施例提供一种长寿命宁静路面结构，该长寿命宁静路面结构如图1所示包括：从下至上依次设置的半刚性基层1、第一沥青粘结层2、混合料下面层3、第二沥青粘结层4、混合料中面层5、第三沥青粘结层6和混合料上面层7；所述半刚性基层1为水泥稳定碎石基层；所述第一沥青粘结层2为橡胶沥青应力吸收层；所述混合料下面层3为ac-25粗粒式沥青混凝土下面层；所述第二沥青粘结层4为sbs乳化沥青粘结层；所述混合料中面层5为高模量抗疲劳沥青混凝土中面层；所述第三沥青粘结层6为橡胶沥青砂浆粘结层；所述混合料上面层7为聚氨酯多孔弹性混合料上面层。
[0048]
本实施例中长寿命宁静路面具体结构：由下至上依次设置水泥稳定碎石基层、橡胶沥青应力吸收层、ac-25粗粒式沥青混凝土下面层、sbs乳化沥青粘结层、高模量抗疲劳沥青混凝土中面层、橡胶沥青砂浆粘结层、聚氨酯多孔弹性混合料上面层。其中，水泥稳定碎石基层为36cm厚水泥稳定碎石、橡胶沥青应力吸收层的厚度为7mm、ac-25粗粒式沥青混凝
土下面层厚度为7cm、sbs乳化沥青粘结层洒布量的厚度为0.6mm、高模量抗疲劳沥青混凝土中面层厚度为5cm，橡胶沥青砂浆粘结层厚度为2.5mm，聚氨酯多孔弹性混合料上面层厚度为4cm。
[0049]
所述的高模量抗疲劳沥青混凝土中面层由prm高模量改性沥青混合料掺加木质素纤维得到；其中，prm高模量改性沥青混合料与木质素纤维的质量比为1000:3；prm高模量改性沥青混合料由沥青混合料掺入法国prm高模量剂得到，沥青混合料与该高模量剂质量比为25:3。
[0050]
所述的聚氨酯多孔弹性混合料上面层为单组份聚氨酯作结合料与橡胶颗粒、集料以5.1:12:76的质量比混合而成，单组份聚氨酯结合料的初始固化时间≥2.5h，终固化时间≤48h。
[0051]
所述的橡胶沥青砂浆粘结层由橡胶沥青、矿粉、细料以质量比1.0:1.0:2.0混合而成，其中橡胶沥青为sbs改性沥青与60～80目橡胶粉以4:1的质量比制成。
[0052]
所述的橡胶沥青应力吸收层中，橡胶沥青和碎石的质量比为2：18，先撒布橡胶沥青，撒布量为2kg/m2，再趁热撒布碎石，碎石最大粒径4.75mm，撒布量18kg/m2。其中沥青为sak温拌剂改性橡胶沥青，sak温拌剂掺量为2％。
[0053]
本实施例中长寿命宁静路面结构，各项技术指标均满足且优于路面结构的使用要求，具体检测结果见下表1：
[0054]
表1 实施例1的具体检测结果
[0055][0056]
对比例1
[0057]
本对比例采用常规路面结构作为多孔弹性路面的下承层，具体设计为：4cm聚氨酯多孔弹性混合料+2.5mmsbs乳化沥青粘结层+6cmac-20中粒式改性沥青混合料。
[0058]
采用复合结构疲劳试验对比了本实用新型中实施例1的上中面层复合结构(4cm聚氨酯多孔弹性混合料+2.5mm橡胶沥青砂浆粘结层+5cm高模量抗疲劳沥青混凝土)与对比例1复合结构的疲劳耐久性，试验结果表明采用本实用新型实施例1的抗疲劳性能优势明显，具体试验结果见下表2。
[0059]
表2 不同面层结构组合的疲劳试验结果
[0060][0061]
由上述本实施例提供的具体实施方案，可以看出，本实用新型运用的新铺设结构，兼顾了路面的结构性和功能性要求。在半刚性基层条件下，通过设置橡胶沥青应力吸收层以及高模量抗疲劳沥青混凝土中面层，能够有效地抵抗车辙、反射裂缝的形成，而面层采用的聚氨酯多孔弹性混合料则有效的保证了路面结构提供优异的降噪、排水、除冰功能性能。同时，橡胶沥青砂浆粘结材料的使用，使得聚氨酯多孔弹性混合料上面层与高模量抗疲劳沥青混凝土中面层之间的粘结性得到增强，保证了上下面层间的变形协调，有效缓解了层间应力集中。此外，该路面结构高温稳定性、低温抗裂性和耐久性显著优于传统路面结构，耗费在养护上的成本较低，因此在全周期经济性上同样表现优异，在新建市政道路及公路上具有较大的应用前景。
[0062]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。