一种低碳耐久路面结构及其施工方法与流程

本发明涉及一种低碳耐久路面结构及其施工方法，属于道路工程领域。

背景技术：

1、公路基础设施是关系国民经济和社会发展全局的民生工程，同时又是资源占用和能源消耗的大户。在当今社会，以绿色、耐久、智能为特征的新一代公路基础设施正在快速发展，其中低碳耐久路面技术新一代公路基础设施的核心要素之一。建设低碳耐久路面可以显著降低由于频率维修造成的公路全寿命周期成本增加，并且减少资源和能源的消耗以及co2等有害气体排放，确保公路通行服务水平。因此，研发低碳耐久路面是助力公路基础设施高质量发展的关键途径。

2、现有较为成熟的耐久性路面结构主要为厚沥青面层半刚性路面结构或组合式柔性基层路面结构，主要通过以下方式来增强路面的耐久性：(1)沥青层全部采用改性沥青或至少中上面层采用改性沥青，或采用低标号沥青，或添加高模量添加剂等外加剂材料，以提高沥青层的路用性能；(2)增加沥青层厚度，降低沥青层产生反射裂缝的风险，同时降低沥青层底拉应变；(3)增加级配碎石层，缓解半刚性基层产生的应力集中，减少沥青面层反射裂缝病害。通过上述手段，可在一定程度上降低结构层产生高温车辙、低温开裂等风险，同时缓解结构层底的疲劳开裂，从而实现路面的耐久性提升。但是上述三种方式都不能从本质上解决沥青路面结构本身存在的高温易车辙、低温易开裂、易疲劳开裂、易发生反射裂缝等问题。

3、并且，上述三种耐久性路面，还会引起另外一些问题。例如：这类路面结构较厚，一般在80cm左右，需消耗大量的优质天然砂石料，砂石料的开采直接给生态环境造成巨大破坏。而且现有的耐久性路面沥青层采用的都是热沥青，施工会消耗大量能源，产生大量苯并芘、co2等有害气体，严重危及周围环境和作业人员的身体健康，不符合“双碳”背景下公路基础设施的低碳发展需求。

4、另外，传统耐久性路面结构厚度较厚，而且主要采用沥青作为胶结材料，一方面需要消耗大量优质天然砂石料，因为沥青混合料对石料要求较高，一般只能用石灰岩、玄武岩等石料，应用受到很大限制，尤其玄武岩价格昂贵，这无疑会大幅增加工程成本；另一方面，沥青混合料大量采用改性沥青或低标号沥青等，施工温度可高达180℃以上，需要消耗大量能源，而且会产生大量苯并芘、co2等有害气体，危及路域环境和施工作业人员健康。

5、沥青虽然我国公路路面应用最广泛的胶结材料之一。但是，沥青作为石油炼制工业的副产品，并非高性能的胶结材料，存在温度敏感性大、与石料黏结性差等诸多缺点，使得以沥青为胶结料的耐久性沥青路面在大交通量、重交通荷载、复杂气候环境的耦合作用下，还是容易出现裂缝、车辙、松散坑槽等病害，影响通行服务水平。此外，作为石油炼制工业的副产品，沥青必然随着“双碳目标”和化石能源替代步伐的加速推进而逐步被替代。

6、因此，为实现公路交通基础设施可持续发展，亟需研究开发后石油时代能替代传统耐久性沥青路面结构的新一代低碳耐久路面结构。

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、鉴于现有技术中存在的问题，本发明首先提供一种路面结构。本发明的路面结构的抗疲劳开裂能力、抗高温车辙能力和抗低温开裂能力较已有耐久性沥青路面得到显著提升，而且路面整体厚度得到减薄，兼顾了路面低碳与耐久性的发展需求。

3、进一步地，本发明还提供一种路面结构的施工方法，该施工方法可以在常温下施工，施工方式简单易行，原料易于获取。

4、用于解决问题的方案

5、本发明提供一种路面结构，其包括自下而上依次摊铺的路基过渡承重层，透层，复合功能层，抗剪切变形层以及封水抗滑层；其中，

6、所述复合功能层，所述抗剪切变形层以及所述封水抗滑层中的一种或两种以上的组合中含有聚氨酯成分。

7、根据本发明的路面结构，其中，所述透层与所述复合功能层之间设置有黏层；和/或

8、所述复合功能层与抗剪切变形层之间设置有黏层；和/或

9、所述抗剪切变形层与所述封水抗滑层之间设置有黏层；

10、优选地，所述黏层源自于聚氨酯成分。

11、根据本发明的路面结构，其中，所述路基过渡承重层源自于水泥稳定碎石混合料；

12、优选地，所述水泥稳定碎石混合料包括第一混合集料以及水泥；其中，以所述第一混合集料的总质量为100％计，所述水泥的用量为3-4.9％，优选为3.5-4.5％；更优选地，所述第一混合集料包含有粒径为20-30mm的集料、粒径为10-20mm的集料、粒径为5-10mm的集料以及粒径为0-5mm的集料；

13、进一步优选地，粒径为20-30mm的集料、粒径为10-20mm的集料、粒径为5-10mm的集料以及粒径为0-5mm的集料的质量比为30～40:10～20:15～25:25～35。

14、根据本发明的路面结构，其中，所述透层源自于水性聚氨酯；优选地，所述水性聚氨酯的洒布量为0.8-1.2kg/m2。

15、根据本发明的路面结构，其中，所述复合功能层包括抗反射裂缝层和抗疲劳开裂层；优选地，所述抗反射裂缝层和抗疲劳开裂层之间设置有黏层。

16、根据本发明的路面结构，其中，所述抗反射裂缝层源自于聚氨酯冷再生混合料；

17、优选地，所述聚氨酯冷再生混合料包括第二混合集料以及聚氨酯成分；其中，以所述第二混合集料的总质量为100％计，所述聚氨酯成分的用量为2-5％，优选为3-4％；

18、更优选地，所述第二混合集料包括再生沥青混合料和粒径为10-20mm的集料；其中，再生沥青混合料和粒径为10-20mm的集料的质量比为85-95:5-15；

19、进一步优选地，所述再生沥青混合料包含粒径为大于10且30mm以下的精确精细剥离产物、粒径大于5且10mm以下的精确精细剥离产物以及粒径为5mm以下的精确精细剥离产物；

20、更进一步优选地，粒径为大于10且30mm以下的精确精细剥离产物、粒径大于5且10mm以下的精确精细剥离产物、粒径为5mm以下的精确精细剥离产物的质量比为30～40:20～30:25～35。

21、根据本发明的路面结构，其中，所述抗疲劳开裂层源自于聚氨酯稳定碎石混合料；

22、优选地，所述聚氨酯稳定碎石混合料包括第三混合集料、任选的矿粉以及聚氨酯成分；其中，以所述第三混合集料的总质量为100％计，所述聚氨酯成分的用量为2-6％，优选为3.5％～4.5％；

23、更优选地，所述第三混合集料与矿粉的质量比为95-100:0-5；

24、进一步优选地，所述第三混合集料包含有粒径为20-30mm的集料、粒径为5-10mm的集料、粒径为0-5mm的集料以及再生沥青混合料中粒径为大于10且20mm以下的精确精细剥离产物；

25、更进一步优选地，粒径为20-30mm的集料、再生沥青混合料中粒径为大于10且20mm以下的精确精细剥离产物、粒径为5-10mm的集料以及粒径为0-5mm的集料的质量比为30～40:20～30:10～20:20～30。

26、根据本发明的路面结构，其中，所述抗剪切变形层源自于中粒式聚氨酯多碎石混合料；

27、优选地，所述中粒式聚氨酯多碎石混合料包括第四混合集料、矿粉以及聚氨酯成分；其中，以所述第四混合集料的总质量为100％计，聚氨酯成分的用量为2.5-7.5％，优选为4-5％；

28、更优选地，所述第四混合集料与矿粉的质量比为94-97:3-6；

29、进一步优选地，所述第四混合集料包含有粒径为10-20mm的集料、粒径为5-10mm的集料、粒径为0-3mm的集料；

30、更进一步优选地，粒径为10-20mm的集料、粒径为5-10mm的集料以及粒径为0-3mm的集料的质量比为35～45:30～40:20～30。

31、根据本发明的路面结构，其中，所述封水抗滑层源自于细粒式聚氨酯多碎石混合料；

32、优选地，所述聚氨酯多碎石混合料包括第五混合集料、矿粉以及聚氨酯成分；其中，以所述第五混合集料的总质量为100％计，聚氨酯成分的用量为3-8％，优选5-6％；

33、更优选地，所述第五混合集料与矿粉的质量比为93-96:4-7；

34、进一步优选地，所述第五混合集料包含有粒径为10-15mm的集料、粒径为5-10mm的集料、粒径为0-3mm的集料；

35、更进一步优选地，粒径为10-20mm的集料、粒径为5-15mm的集料以及粒径为0-3mm的集料的质量比为35～45:25～35:20～30。

36、本发明还提供一种路面结构的施工方法，其包括将路面结构的各层结构复合成型的步骤。

37、发明的效果

38、本发明的路面结构的抗疲劳开裂能力、抗高温车辙能力和抗低温开裂能力较已有耐久性沥青路面得到显著提升，而且路面整体厚度得到减薄，兼顾了路面低碳与耐久性的发展需求。

39、进一步地，本发明的路面结构的施工方法可以在常温下施工，施工方式简单易行，原料易于获取。