一种用于湿热地区的超薄高抗滑沥青路面结构及制备方法与流程

本发明涉及沥青混合料技术领域，尤其涉及一种用于湿热地区的超薄高抗滑沥青路面结构及制备方法。

背景技术：

道路交通安全问题仍是世界各国共同面临的难题。在人-车-路-环境-管理构成的交通安全影响系统中，“路”的角色至关重要。导致交通事故频发的一个重要因素是胎/路间缺乏足够的摩擦力。同时，较大通行能力和车轮荷载(尤其是重载车辆)加速了路表集料的磨光和磨耗，使路面抗滑能力迅速衰减，交通安全问题日益突出。特别在江西等南方降雨量较大地区，车辆行驶一段时间后，路表构造深度较小不能及时将雨水在路表形成的水膜刺破，导致车辆在行驶过程中出现轮胎滑溜现象，进而影响路面抗滑性能引发交通事故。因此提升沥青路面的抗滑性是实现高等级、重交通道路安全、舒适、高速行驶的关键技术问题之一，而集料的长期抗磨光性能对沥青路面抗滑表层的服役耐久性具有极其重要的影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于湿热地区的超薄高抗滑沥青路面结构及制备方法，其能够提高湿热地区路面的抗滑性与服役年限，以解决现有存在技术效果不佳等问题。

为了实现本发明的目的,本发明采用的技术方案为：

本发明公开了一种用于湿热地区的超薄高抗滑沥青路面结构，包括由下至上依次铺设的基层、第一沥青混凝土层、第二沥青混凝土层、第三沥青混凝土层以及抗滑表层；所述第一沥青混凝土层为改性沥青混凝土层，所述第二沥青混凝土层为开级配沥青混凝土层，所述第三沥青混凝土层为密级配沥青混凝土层。

所述抗滑表层的厚度为8～10mm。

所述抗滑表层中混合料矿料由石灰岩集料、88#煅烧铝矾土集料以及钢渣混合而成。

所述抗滑表层的混合料中添加有木质素纤维。

所述抗滑表层由50％～75％的石灰岩集料、12.5％～25％的88#煅烧铝矾土集料、12.5％～25％的钢渣、6％～7％的油石比、0.2％～0.5％的添加剂以及0.3％～0.4％的木质素纤维混合而成。

所述抗滑表层的混合料矿料的最大粒径为4.75mm。

所述抗滑表层上设有若干减速防滑带，包括若干平板单元以及坡道单元组合拼接而成，所述平板单元组合后形成矩形结构，所述坡道单元设置于组合后的平板单元外侧，所述坡道单元由最外侧向与平板单元连接的一侧高度逐渐增大，所述坡道单元的最高点与所述平板单元的高度相等；所述平板单元之间以及平板单元与坡道单元之间通过连接机构相连；所述坡道单元与所述平板单元连接处设有水平部；所述平板单元、坡道单元上均设有防滑纹。

所述连接机构包括连接件、卡槽，所述连接件呈圆形结构，所述连接件的侧壁上呈环形阵列有四个卡合块，所述卡合块呈扇形结构，所述卡合块的最大宽度由与连接件相连的一端向外侧逐渐增大；所述卡槽设置于所述平板单元以及坡道单元的顶部顶角上，所述卡槽与所述卡合块的形状相匹配卡合。

所述连接件的中部设有用于固定螺栓穿过的沉头通孔；所述四块平板单元或坡道单元组合后中心形成用于沉头通孔插入的通孔；所述平板单元或坡道单元的中部形成有用于稳固板插入的凹槽，所述凹槽的截面呈方形结构，所述稳固板为截面面积等于四倍所述凹槽截面面积的正方形结构，所述稳固板的厚度与所述凹槽的厚度相等；所述稳固板的中心设有与所述固定螺栓的螺杆外径相等且与之外螺纹相匹配的螺纹孔。

本发明公开了一种用于湿热地区的超薄高抗滑沥青路面结构的制备方法，包括如下步骤，

1)根据各材料的技术性能要求选择合适的矿料、沥青、矿粉及各类外掺剂；

2)根据88#煅烧铝矾土与钢渣的掺配比例与等体积掺配方法在石灰岩集料中掺入88#煅烧铝矾土与钢渣，并根据筛孔尺寸分档；

3)将各档集料加热至190～220℃，并分别称重后加入拌缸中，延时拌合时间为10～15s；

4)在延时时间内，将称重好的沥青混合料专用添加剂和木质素纤维同时投入拌缸中，干拌15～20s；

5)将改性沥青称重加入拌缸中，搅拌60～90s；

6)将称重好的矿粉加入拌缸中，搅拌15～20s。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明将高抗滑集料88#煅烧铝矾土与钢渣用于沥青路面，因此既拓宽了铝土矿资源的利用率，也利用了工业废弃物—钢渣；

(2)本发明为保证掺配后集料间达到最佳密实状态，防止集料大小颗粒间发生干涉现象，采用等体积替换方式掺配88#煅烧铝矾土与钢渣，以确保设计级配稳定；

(3)本发明为保证超薄高抗滑表层的抗滑效果，将88#煅烧铝矾土与钢渣由粗集料开始逐级替换掺配，形成目标配比；

(4)本发明由于88#煅烧铝矾土与钢渣具有良好的抗磨光与耐磨耗性能，且两者与普通石灰岩集料的磨光速率差别较大，当石灰岩磨光后，88#煅烧铝矾土、钢渣与差异磨光产生的纹理提供摩擦力，当其磨光至与石灰岩纹理接近时，再由石灰岩提供摩擦力，如此往复致使路表抗滑性能出现波动，不会出现其抗滑性能持续衰减或衰减过快的现象；

(5)本发明集料间磨光值与磨光速率差异越大，差异磨光产生的宏微观纹理与构造深度越大，抗滑性能波动就越剧烈且提升也越显著；

(6)抗滑表层为密实骨架结构形式，它能够有效的防止地表水下渗，以延长路面的使用寿命；

(7)该超薄高抗滑表层能有效降低行车噪声，综合提高路面行车的安全性和舒适性。

附图说明

图1为本发明的剖面图；

图2为本发明中抗滑表层的结构示意图；

图3为本发明中普通磨光和差异磨光的对比图；

图4为本发明中减速防滑带的结构示意图；

图5为本发明中减速防滑带的部分结构装配图；

图6为本发明中减速防滑带的部分结构装配图。

在图中：1基层，2第一沥青混凝土层，3第二沥青混凝土层，4第三沥青混凝土层，5抗滑表层。

具体实施方式

下面对本发明进一步说明：

请参阅图1-6，

如图1所示，本发明公开了一种用于湿热地区的超薄高抗滑沥青路面结构，包括由下至上依次铺设的基层1、第一沥青混凝土层2、第二沥青混凝土层3、第三沥青混凝土层4以及抗滑表层5；所述第一沥青混凝土层2为改性沥青混凝土层，所述第二沥青混凝土层3为开级配沥青混凝土层，所述第三沥青混凝土层4为密级配沥青混凝土层，密级配沥青混凝土混合料是有各种粒径的颗粒级配连续、相互嵌挤密实的矿料与沥青结合料拌和而成的，压实后剩余空隙率小于10％的沥青混合料，通过设置第三沥青混凝土层4使得设置于其上的抗滑表层5更容易构造；通过设置开级配的第二沥青混凝土层3，可以使得水可以自由流动离开路面，开级配沥青混合料是矿料级配主要由粗集料嵌挤组成，细集料和填料较少，矿料相互分开，压实后空隙率大于18％的开式沥青混合料；改性沥青是掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂改性剂，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善制成的沥青结合料，通过设置改性的第一沥青混凝土层2，可以使得给予路面提供更大的刚度、疲劳寿命。

抗滑表层级配选用优化的sma-5级配。

超薄高抗滑表层5组分含有：普通石灰岩矿料是混合料矿料质量的50％～75％，88#煅烧铝矾土为12.5％～25％，钢渣为12.5％～25％，油石比为6％～7％，超薄高抗滑表层专用添加剂为沥青混合料质量的0.2％～0.5％，木质素纤维用量为混合料矿料质量的0.3％～0.4％。

其中，88#煅烧铝矾土与钢渣的掺配方式为质量比下的等体积替换方式。

其中，88#煅烧铝矾土与钢渣的掺配从粗集料开始按比例逐级替换。

其中，超薄高抗滑表层设计方案是基于差异磨光原理，如图3所示，

其中，鉴于其厚度与差异磨光效果，超薄高抗滑表层集料选用最大公称粒径为4.75mm，级配为sma-5。

其中，该超薄高抗滑表层结构适用于江西等南方湿热地区，并且也为适用于重交通道路，故沥青选用ⅰ-d类sbs改性沥青。

实施例1

如图2所示，本发明的目的是提供一种适用于湿热地区沥青路面高抗滑表层结构，其能够提高湿热地区路面的抗滑性、感温性、高温稳定性与服役年限。

考虑路面综合性能并充分展现差异磨光效果，超薄高抗滑表层级配为sma-5。

表1sma-5级配设计

超薄高抗滑表层所用矿料为88#煅烧铝矾土、钢渣与普通石灰岩。

表288#煅烧铝矾土、钢渣与普通石灰岩集料技术指标及相关要求

超薄高抗滑表层的矿粉为优质的石灰岩矿粉。

表3矿粉性能技术指标

为增强吸油效果及提升混合料的抗疲劳性能和抗裂性能，需在混合料中添加木质素纤维稳定剂，用量为混合料矿料质量的0.3％～0.4％。

表4木质素纤维性能技术指标

鉴于该抗滑表层主要用于江西等炎热地区且考虑到重交通，故沥青选用i-d类sbs改性沥青，油石比为6％～7％。

表5沥青技术性能指标

88#煅烧铝矾土的掺量为沥青混合料矿料质量的12.5％～25％，钢渣为12.5％～25％，普通石灰岩为50％～75％。

为保证掺配后集料间达到最佳密实状态，防止集料大小颗粒间发生干涉现象，采用等体积替换方式掺配88#煅烧铝矾土，以确保设计级配稳定。

将88#煅烧铝矾土与钢渣由粗集料开始逐级替换掺配，形成目标配比。

超薄沥青混合料专用添加剂用量为0.2％～0.5％。

表6专用添加剂技术性能指标

因抗滑表层级配为sma-5且沥青混合料中矿料最大公称直径为4.75mm，故抗滑表层的厚度设计为8～10mm。

所述抗滑表层5上设有若干减速防滑带6，包括若干平板单元61以及坡道单元62组合拼接而成，所述平板单元61组合后形成矩形结构，所述坡道单元62设置于组合后的平板单元61外侧，所述坡道单元62由最外侧向与平板单元61连接的一侧高度逐渐增大，所述坡道单元62的最高点与所述平板单元61的高度相等；所述平板单元61之间以及平板单元61与坡道单元62之间通过连接机构63相连；所述坡道单元62与所述平板单元61连接处设有水平部621；所述平板单元61、坡道单元62上均设有防滑纹，通过若干平板单元61以及坡道单元62组合拼接而成可以根据现场的路况等情况而在抗滑表层5进行增加或减少平板单元61的数量，从而进一步加强路面的抗滑，无需提前做好所需长度、大小的减速带后运送，且通过单元模块化便于收纳、运输；并且设置抗滑纹，确保减速带上的抗滑作用。

所述连接机构63包括连接件631、卡槽632，所述连接件631呈圆形结构，所述连接件631的侧壁上呈环形阵列有四个卡合块633，所述卡合块633呈扇形结构，所述卡合块633的最大宽度由与连接件631相连的一端向外侧逐渐增大；所述卡槽632设置于所述平板单元61以及坡道单元62的顶部顶角上，所述卡槽632与所述卡合块633的形状相匹配卡合，卡合块633呈内窄外宽的扇形结构可以使得卡合块633与卡槽632卡合后，平板单元61或坡道单元62不能够向外发生位移，从而实现相互连接。

所述连接件631的中部设有用于固定螺栓634穿过的沉头通孔635；所述四块平板单元61或坡道单元62组合后中心形成用于沉头通孔635插入的通孔636；所述平板单元61或坡道单元62的中部形成有用于稳固板64插入的凹槽65，所述凹槽65的截面呈方形结构，所述稳固板64为截面面积等于四倍所述凹槽65截面面积的正方形结构，所述稳固板64的厚度与所述凹槽65的厚度相等；所述稳固板64的中心设有与所述固定螺栓634的螺杆外径相等且与之外螺纹相匹配的螺纹孔641，通过固定螺栓634依次沉头通孔635后与稳固板64上的螺纹孔641配合螺纹连接，确保连接结构63不会因为长期使用或者车辆通过时与所述沉头通孔635分离，避免不必要的损失。

本发明公开了一种用于湿热地区的超薄高抗滑沥青路面结构的制备方法，包括如下步骤，

1)根据上述表格中各材料的技术性能要求选择合适的矿料、沥青、矿粉及各类外掺剂；

2)根据88#煅烧铝矾土与钢渣的掺配比例与等体积掺配方法在石灰岩集料中掺入88#煅烧铝矾土与钢渣，并根据筛孔尺寸分档；

3)将各档集料加热至190～220℃，并分别称重后加入拌缸中，延时拌合时间为10～15s；

4)在延时时间内，将称重好的沥青混合料专用添加剂和木质素纤维同时投入拌缸中，干拌15～20s；

5)将改性沥青称重加入拌缸中，搅拌60～90s；

6)将称重好的矿粉加入拌缸中，搅拌15～20s。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。