旧水泥机场跑道加铺沥青层的机场道面结构及其铺装方法

本发明属于机场道面工程
技术领域：
，具体的是旧水泥机场跑道加铺沥青层的机场道面结构及其铺装方法。
背景技术：
：机场道面是机场飞行区最主要的基础设施，承担着飞机起降、滑行和停放等重要任务。目前，我国大部分机场跑道采用水泥混凝土路面，但是，在大飞机重交通荷载因素和环境因素的反复作用下，道面结构会逐渐产生损坏，出现各种病害，如裂缝、板角断裂、道面松散、唧泥等，严重影响飞行安全，因此需要翻修或扩建。然而选用水泥混凝土进行翻修或扩建需要长时间的停航，造成不便。沥青道面因具有良好的变形屈服性、舒适平顺性、较高的摩擦力及低噪性而受到了越来越多的重视。针对水泥混凝土道面出现的问题，在现有水泥混凝土道面的基础上加铺沥青道面，使其拥有更加优异的使用性能成为研究热点。然而加铺沥青混凝土层的水泥混凝土道面因具有不同的弹性模量、泊松比等材料性能，温度变化时，在飞机荷载的作用下，由于材料之间的差异，在沥青混凝土层和水泥混凝土层之间容易产生拉应力，使界面发生相对滑移，从而导致沥青混凝土层从水泥混凝土层脱离，影响路面结构的整体性。另外，现有的沥青混凝土加铺层多采用密级配沥青混凝土+沥青玛蹄脂碎石混凝土形式，但仍然易出现抗车辙性能、抗水损性能不足等问题。环氧沥青发生固化后可以形成空间立体网状高聚物，具有优良的粘结强度，使环氧沥青混凝土具有优异的抗车辙性能。但现有的环氧沥青混凝土材料强度较大，容易发生低温脆性断裂，且与其它铺装层之间的协调性较差，并不能很好地满足长期使用过程中对整体性能的要求。因此如何将环氧沥青混凝土应用于机场道面加铺层，对加铺结构分别进行设计，使加铺后的道面具有优异的整体性能成为亟待解决的问题。技术实现要素：本发明提供了旧水泥机场跑道加铺沥青层的机场道面结构及其铺装方法，充分考虑了结构的整体性以及层与层之间的粘结性能，均匀传递飞机荷载产生的应力，避免应力集中，具有优异的整体性能，能够适应大飞机重交通荷载要求，具有良好的抗车辙能力，且低温抗裂性及水稳定性能也较好；同时，本铺装结构的铺装方法操作简单，可机械化施工。本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：旧水泥机场跑道加铺沥青层的机场道面结构，包括由下至上依次设置在旧水泥混凝土层上的下层粘弹性粘结层、砂浆层、碎石层、改性沥青混凝土加铺层、上层界面粘结层和环氧沥青混凝土加铺层，所述碎石层嵌挤在砂浆层和改性沥青混凝土加铺层之间，改性沥青混凝土加铺层与环氧沥青混凝土加铺层通过上层界面粘结层粘结；所述下层粘弹性粘结层采用坑槽界面修补剂，坑槽界面修补剂的粘结强度为0.8～1.5mpa；所述砂浆层采用水泥乳化沥青砂浆，水泥乳化沥青砂浆以重量份计，包括水泥9.5～10份、砂10～24份、水0～4份、乳化沥青12～16份、消泡剂0.01～0.1份、缓凝剂0.01～0.1份、引气剂0.05～0.1份、膨胀剂0.3～0.5份、铝粉0.002～0.005份；所述碎石层采用玄武岩，粒径为1.18～2.36mm，洒布量为1.5～3.0kg/m2，玄武岩应坚硬致密、耐磨，形状以立方体为主；所述改性沥青混凝土加铺层采用改性沥青混凝土铺设，改性沥青混凝土采用改性沥青和集料配置而成，重量比为4.4～4.6:100，集料由玄武岩和矿质填料配置而成，重量比为100:4.0～4.8，矿质填料采用石灰石矿粉；所述上层界面粘结层采用环氧沥青粘结料铺设，洒布量为0.3～0.4kg/m2；环氧沥青粘结料由环氧树脂和添加固化剂的基质沥青配置而成，重量比为2:5～7，其中：固化剂和基质沥青的重量比为2:13～16，环氧树脂采用马来海松酸型环氧树脂，固化剂采用腰果酚改性聚酰胺；所述环氧沥青混凝土加铺层采用环氧沥青混凝土铺设，环氧沥青混凝土由环氧沥青结合料和集料配置而成，重量比为6.5～6.8:100，环氧沥青结合料由环氧树脂和添加固化剂的基质沥青配置而成，重量比为10:20～30，固化剂和基质沥青的重量比为6.5:20～30；集料由玄武岩和矿质填料按重量比100:2.0～4.2配置而成，矿质填料采用石灰石矿粉。进一步地，所述砂浆层的厚度为20～40mm；改性沥青混凝土加铺层的厚度为60～70mm；环氧沥青混凝土加铺层的厚度为50～60mm。进一步地，所述改性沥青混凝土为sbs改性沥青混凝土ac-16，sbs改性沥青混凝土ac-16采用sbs改性沥青和集料配置而成。进一步地，所述环氧沥青粘结料由环氧树脂和添加固化剂的基质沥青配置而成，其中，环氧树脂采用马来海松酸型环氧树脂，固化剂采用腰果酚改性聚酰胺。进一步地，所述环氧沥青混凝土为早强型环氧沥青混凝土ea-13，且早强型环氧沥青混凝土ea-13由环氧沥青结合料和集料配置而成。进一步地，所述环氧沥青结合料由环氧树脂和和添加固化剂的基质沥青配置而成，其中：环氧树脂采用双酚a型环氧树脂e-51，固化剂采用聚戊二酸酐。一种旧水泥机场跑道加铺沥青层的机场道面结构的铺装方法，包括如下几个步骤：步骤s1.检查旧水泥混凝土层的破坏情况，对旧水泥混凝土路面出现的病害及时进行修补；步骤s2.在旧水泥混凝土层的表面处理合格后，进行拉毛处理，使其表面呈现凹凸形状；步骤s3.在旧水泥混凝土层上均匀涂抹坑槽界面修补剂形成下层粘弹性粘结层，厚度控制在5mm以下；步骤s4.在下层粘弹性粘结层上迅速摊铺水泥乳化沥青砂浆形成砂浆层，厚度控制在20～40mm；步骤s5.洒布碎石层，粒径为1.18～2.36mm，洒布量为1.5～3.0kg/m2，保证碎石层的下端穿入砂浆层；步骤s6.进行sbs改性沥青混凝土加铺层的铺设，摊铺sbs改性沥青混凝土ac-16时，保证碎石层的上端穿入sbs改性沥青混凝土加铺层；步骤s7.喷洒环氧沥青粘结料形成上层界面粘结层，喷洒时应确保环氧沥青粘结料表面干燥；步骤s8.在上层界面粘结层进行环氧沥青混凝土加铺层的铺设，摊铺早强型环氧沥青混凝土ea-13时要根据早强型环氧沥青混凝土ea-13的施工容留时间及机械设备的供给情况进行合理的施工组织，保证料车的调度、摊铺车的摊铺及压路机的碾压科学有序地进行。进一步地，所述步骤s4中砂浆层的水泥乳化沥青砂浆的制备方法为：将水泥、砂、膨胀剂和铝粉按质量比混合均匀形成干料，再将水、乳化沥青、消泡剂、缓凝剂按配比加入砂浆搅拌机中搅拌，最后加入配置好的干粉，并加入引气剂搅拌均匀。进一步地，所述步骤s6中sbs改性沥青混凝土加铺层的改性沥青混凝土ac-16的制备方法为：将sbs改性沥青加入预热至115～125℃的玄武岩中，拌合30秒，将矿质填料加入，拌合30秒。进一步地，所述步骤s7中上层界面粘结层的环氧沥青粘结料的制备方法为：将加热至85～95℃的环氧树脂与加热至130～135℃的添加固化剂的基质沥青按重量比混合并搅拌均匀。进一步地，所述步骤s8中环氧沥青混凝土加铺层的早强型环氧沥青混凝土ea-13的制备方法为：将加热至85～95℃的环氧树脂与加热至130～135℃的添加固化剂的基质沥青按重量比混合并拌合均匀，配制成环氧沥青结合料，然后将环氧沥青结合料加入预热至115～125℃的玄武岩中，拌合30秒，最后将矿质填料加入并拌合30秒。与现有技术相比，本发明的有益效果为：1、本发明在sbs改性沥青混凝土加铺层与旧水泥混凝土层之间设置粘弹性粘结层、砂浆层和碎石层，可以将sbs改性沥青混凝土加铺层和旧水泥混凝土层粘结成一整体受力的复合结构；另外，通过环氧沥青结合料形成粘结层，使sbs改性沥青混凝土加铺层与上层环氧沥青混凝土加铺层形成整体结构，充分考虑了结构的整体性以及层与层之间的粘结性能。2、本发明所用粘弹性粘结层具有优异的粘结性能及变形性能，可以消耗一部分能量，从而降低作用力对sbs改性沥青混凝土层的影响，有效避免相对滑移过度导致界面剥离；同时，所用砂浆层采用水泥乳化沥青砂浆，其弹性模量适中，介于水泥混凝土层和sbs改性沥青混凝土加铺层之间，起到有效的过渡作用，均匀传递飞机荷载产生的应力，避免应力集中导致刚性水泥混凝土层与柔性沥青混凝土层产生推移、开裂，具有良好的整体性；另外，设置碎石层，通过在水泥乳化砂浆表面形成一层粗糙面，从而与sbs改性沥青混凝土加铺层形成嵌挤结构，提高水泥乳化沥青砂浆层与sbs改性沥青混凝土加铺层之间的摩擦力和粘结力。3、本发明具有优异的整体性能、高温抗车辙及低温抗裂性，水稳定性能也较好，与旧水泥混凝土层的协调性较好。4、本发明的铺装结构的铺装方法操作简单，可机械化施工。附图说明图1为本发明旧水泥机场跑道加铺沥青层的机场道面结构的示意图。图中：1、旧水泥混凝土层；2、下层粘弹性粘结层；3、砂浆层；4、碎石层；5、改性沥青混凝土加铺层；6、上层界面粘结层；7、环氧沥青混凝土加铺层。具体实施方式为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更加全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例，相反的，提供这些实施例是为了使对本发明公开的内容更加透彻全面。实施例1如图1所示，本实施例的旧水泥机场跑道加铺沥青层的机场道面结构，包括由下至上依次设置在旧水泥混凝土层1上的下层粘弹性粘结层2、砂浆层3、碎石层4、改性沥青混凝土加铺层5、上层界面粘结层6和环氧沥青混凝土加铺层7；碎石层3嵌挤在砂浆层2和改性沥青混凝土加铺层5之间，改性沥青混凝土加铺层5与环氧沥青混凝土加铺层7通过上层界面粘结层6粘结。下层粘弹性粘结层2采用坑槽界面修补剂，本实施例中采用的坑槽界面修补剂粘结强度为1.2mpa。砂浆层3采用水泥乳化沥青砂浆，本实施例中，水泥乳化沥青砂浆所用原料配比见表1，以重量份计，1重量份＝0.1kg。表1水泥乳化沥青砂浆所用原料配比(重量份)原料水泥砂乳化沥青水膨胀剂铝粉消泡剂缓凝剂引气剂含量/％9.8181440.40.0350.050.050.08上述砂浆层3的水泥乳化沥青砂浆的制备方法为：首先，将水泥、砂、膨胀剂和铝粉按配比混合均匀形成干料，然后，将水、乳化沥青、消泡剂、缓凝剂按配比加入砂浆搅拌机中搅拌，再加入配置好的干粉，最后加入引气剂搅拌均匀。碎石层4采用玄武岩铺设，玄武岩的粒径为1.18～2.36mm，用量为1.5kg/m2；玄武岩应坚硬致密、耐磨，形状以立方体为主，碎石层上端穿入改性沥青混凝土加铺层，下端穿入砂浆层。改性沥青混凝土加铺层5采用sbs改性沥青混凝土ac-16铺设，sbs改性沥青混凝土加铺层采用sbs改性沥青和集料配置而成，重量比为4.5:100，其中：集料由玄武岩和石灰石矿粉配置而成，重量比为100:4.4，加铺层的厚度为70mm。上述sbs改性沥青加铺层5的改性沥青混凝土ac-16的制备方法为：将sbs改性沥青加入预热至115～125℃的玄武岩中，拌合30秒，将矿质填料加入，拌合30秒。本实施例中，sbs改性沥青混凝土ac-16级配的方案如表2。表2实施例1中sbs改性沥青混凝土ac-16的集料级配上层界面粘结层6采用环氧沥青粘结料铺设，洒布量为0.4kg/m2；环氧沥青粘结料由马来海松酸型环氧树脂和添加固化剂的基质沥青配置而成，重量比为2:7，其中，固化剂和基质沥青的重量比为2:15，固化剂采用腰果酚改性聚酰胺。上述环氧沥青粘结料的制备方法为：将加热至85～95℃的环氧树脂与加热至130～135℃的添加固化剂的基质沥青按重量比混合并搅拌均匀。环氧沥青混凝土加铺层7采用早强型环氧沥青混凝土ea-13铺设，早强型环氧沥青混凝土ea-13由环氧沥青结合料和集料配置而成，重量比为6.8:100，其中：环氧沥青结合料由双酚a型环氧树脂e-51和添加固化剂的基质沥青配置而成，重量比为10:28，固化剂和基质沥青的重量比为6.5:26，固化剂采用聚戊二酸酐；集料由玄武岩和矿质填料按重量比100:3.8配置而成，玄武岩公称最大粒径为13.2mm，玄武岩应为坚硬致密、耐磨，并与环氧沥青结合料有较好的粘结性能的非酸性硬质石料，表面100％为破碎面，形状以立方体为主，矿质填料采用石灰石矿粉。上述环氧沥青混凝土加铺层7的早强型环氧沥青混凝土ea-13的制备方法为：首先，将加热至85～95℃的环氧树脂与加热至130～135℃的添加固化剂的基质沥青按重量比混合并拌合均匀，配制成环氧沥青结合料，然后，将环氧沥青结合料加入预热至115～125℃的玄武岩中，拌合30秒，最后，将矿质填料加入，拌合30秒。本实施例中，环氧沥青混凝土ea-13级配的方案如表3。基于上述设计，旧水泥机场跑道加铺沥青层的机场道面结构的铺装方法具体包括如下步骤：步骤s1，检查旧水泥混凝土层1的破坏情况，对旧水泥混凝土路面出现的病害及时进行修补，清除路面杂物，使其保持干净；步骤s2，在旧水泥混凝土层1的表面处理合格后，进行拉毛处理，使其表面呈现凹凸形状；步骤s3，在旧水泥混凝土层1上均匀涂抹坑槽界面修补剂形成下层粘弹性粘结层2，厚度控制在5mm以下；步骤s4，在下层粘弹性粘结层2上迅速摊铺水泥乳化沥青砂浆形成砂浆层3，厚度为25mm；步骤s5，进行碎石层4的洒布，玄武岩粒径为1.18～2.36mm，洒布量为1.5kg/m2，保证碎石层4的下端穿入砂浆层3；步骤s6，进行sbs改性沥青混凝土加铺层5的铺设，摊铺sbs改性沥青混凝土ac-16时，保证碎石层4的上端穿入sbs改性沥青混凝土加铺层5；步骤s7，喷洒环氧沥青粘结料形成上层界面粘结层6，喷洒时应确保环氧沥青粘结料表面绝对干燥；步骤s8，进行环氧沥青混凝土加铺层7的铺设，摊铺早强型环氧沥青混凝土ea-13时要根据早强型环氧沥青混凝土ea-13的施工容留时间及机械设备的供给情况进行合理的施工组织，保证料车的调度、摊铺车的摊铺及压路机的碾压科学有序地进行。实施例2实施例2所用的旧水泥机场跑道加铺沥青层的机场道面结构，除了环氧沥青混凝土加铺层7的早强型环氧沥青混凝土ea-13的集料级配与实施例1不一样以外，其余材料的制备及铺装方法都与实施例1一样。本实施例中，环氧沥青混凝土加铺层7的早强型环氧沥青混凝土ea-13的集料级配如表3所示。实施例3实施例3所用的旧水泥机场跑道加铺沥青层的机场道面结构，除了环氧沥青混凝土加铺层7的早强型环氧沥青混凝土ea-13的集料级配与实施例1不一样以外，其余材料的制备及铺装方法都与实施例1一样。本实施例中，环氧沥青混凝土加铺层7的早强型环氧沥青混凝土ea-13的集料级配如表3所示。表3实施例中早强型环氧沥青混凝土ea-13的集料级配实施例1、实施例2及实施例3的旧水泥机场跑道加铺沥青层的机场道面结构的性能检测结果如表4所示：表4旧水泥机场跑道加铺沥青层的机场道面结构的性能检测结果检测指标实施例1实施例2实施例3对比例技术要求试验方法动稳定度/次·mm-122300226002210018800≥10000jtge20-t0719最大弯拉应变/10-33.253.183.563.01≥3jtge20-t0715残留稳定度/％94.2593.1397.7692.56≥90jtge20-t0709冻融劈裂强度/％92.2793.6891.2189.44≥85jtge20-t0709施工速度快快快一般--施工难易程度易易易一般--注：对比例为一种常用的旧水泥机场跑道加铺沥青层的机场道面结构，两层加铺层均采用同种sbs改性沥青混凝土。从表4可以看出，本发明的旧水泥机场跑道加铺沥青层的机场道面结构满足机场道面铺装结构的技术要求，同时相比于常用的铺装结构，本发明充分考虑了结构的整体性以及层与层之间的粘结性能，可以均匀传递飞机荷载产生的应力，避免应力集中导致刚性水泥混凝土层与柔性沥青混凝土层产生推移、开裂，具有优异的整体性能，能够适应大飞机重交通荷载要求。通过轮辙试验测试动稳定度评定结构抗车辙性能，可以看到本发明的铺装结构动稳定度远大于技术要求，且与对比例相比有所提高，即本发明的铺装结构具有优异的抗车辙能力；通过小梁弯曲试验测定最大弯拉应变评定结构的低温抗裂性，可以看到本发明的铺装结构最大弯拉应变大于规范中技术要求值，且与对比例相比低温抗裂性更好；通过测定残留稳定度、冻融劈裂强度评定铺装结构的水稳定性，可以发现本发明的铺装结构冻融循环后残留稳定度及冻融劈裂强度满足技术要求且高于对比例，即本发明的铺装结构具有优异的水稳定性。在施工方面，由于早强型环氧沥青混凝土可以在更短的时间内提升到较高的强度，铺装后可在短期内投入运营，机械化程度较高，操作简单方便。综上，本发明的铺装结构具有良好的整体性、抗车辙能力，且低温抗裂性、水稳定性能也较好。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12