基于酶土固化基底層的改性碾壓混凝土面層的路面結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于生物酶土壤（簡稱酶土）固化基層、底基層（簡稱基底層）和生物酶、膠粉、纖維（簡稱多元）三次（多次）改性碾壓混凝土面層的路面結(jié)構(gòu)，包括底基層（3）、基層（2）和面層（1），基層（2）鋪設(shè)于底基層（3）之上，面層（1）鋪設(shè)于基層（2）之上，其中，底基層（3）和基層（2）為通過生物酶土壤固化形成的穩(wěn)定層（簡稱酶土固化基底層）；面層（1）為通過多元多次改性碾壓水泥混凝土形成的層。本發(fā)明的目的在于提供一種新型路面結(jié)構(gòu)，使由該種路面結(jié)構(gòu)構(gòu)成的公路路面具有高韌性、抗沖擊、抗裂、抗滑、耐磨損、阻燃、降噪、易維護等性能優(yōu)勢，可有效提高行車舒適性、改善行車環(huán)境，提高公路的使用性能。
【專利說明】基于酶土固化基底層的改性碾壓混凝土面層的路面結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及道路工程路面工程領(lǐng)域，尤其是一種基于酶土固化基底層的改性碾壓混凝土面層的路面結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]路面設(shè)計的目的在于提供技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠、經(jīng)久耐用的路面結(jié)構(gòu)，從而使之在預(yù)定的設(shè)計期內(nèi)在行車荷載和環(huán)境因素作用下，具有符合使用要求的功能。如何設(shè)計更加科學(xué)合理的公路路面，不斷提高路面的使用性能和耐久性一直是路面技術(shù)研究的主要課題。盡管我國目前已經(jīng)有一套較為完善的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工技術(shù)規(guī)范來指導(dǎo)路面設(shè)計，但是它只是理論分析和有限經(jīng)驗總結(jié)基礎(chǔ)上得出的路面設(shè)計和施工的一般原則。事實上，中國幅員遼闊，各地自然條件差異懸殊，交通荷載、經(jīng)濟條件、材料性質(zhì)、技術(shù)水平千差萬別，僅僅依據(jù)規(guī)范規(guī)定的原則和方法進行設(shè)計參數(shù)取值和路面結(jié)構(gòu)計算，難以充分反映各地區(qū)的具體情況，在某些情況下設(shè)計結(jié)果與實際難免會產(chǎn)生脫節(jié)。
[0003]按照我國公路建設(shè)規(guī)劃，未來的二十年仍將面臨大量的公路建設(shè)和養(yǎng)護管理任務(wù)。目前，公路工程建設(shè)的路面結(jié)構(gòu)相對單一，公路面層結(jié)構(gòu)主要有浙青混凝土及水泥混凝土兩種材料型式，基層、底基層的厚度及材料也很相似，除少量公路采用柔性級配碎石基層夕卜，絕大多數(shù)均采用水泥穩(wěn)定碎石。
[0004]浙青路面相對水泥混凝土路面而言，具有表面平整、無接縫、行駛舒適、耐磨、噪音小、維修速度快、對新建路基變形的適應(yīng)性較強等優(yōu)勢，我國已建成的高速公路路面約75%采用了浙青路面，我國95%以上的高等級公路浙青路面的基層均采用了半剛性材料，半剛性基層浙青路面，是我國目前應(yīng)用最廣泛的路面結(jié)構(gòu)形式。半剛性基層具有較高的強度與承載力、良好的整體穩(wěn)定性和耐久性，為實現(xiàn)“強基薄面”的結(jié)構(gòu)提供了可靠保證。然而，隨著半剛性基層浙青路面在高速公路上的大量使用，同時也造成了目前我國高速公路浙青路面結(jié)構(gòu)形式單一，破壞類型相似的情況。這種單一的路面結(jié)構(gòu)形式很難適應(yīng)在不同氣候環(huán)境下的使用要求。半剛性基層浙青路面早期損壞現(xiàn)象也比較普遍，而且有些還比較嚴(yán)重，特別是在多雨地區(qū)、重載交通的高速公路上，主要表現(xiàn)為裂縫和車轍嚴(yán)重、耐久性不足。但是在這種路面的使用過程當(dāng)中，我們發(fā)現(xiàn)了很多路面破壞現(xiàn)象:沖刷、卿漿、局部網(wǎng)裂和坑洞；路面裂縫；轍槽、推擠和擁包；浙青面層從基層表面脫落等。在半剛性路面所產(chǎn)生的破壞中，尤為嚴(yán)重的是由半剛性材料本身的干縮和溫縮等特性導(dǎo)致浙青路面出現(xiàn)的反射裂縫。另外，半剛性材料水穩(wěn)定性差、結(jié)構(gòu)排水性能差，遇水后易產(chǎn)生浮漿，導(dǎo)致承載能力下降。
[0005]水泥混凝土路面通常稱為剛性路面。包括普通水泥混凝土、鋼筋混凝土、連續(xù)配筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、裝配式混凝土、鋼纖維混凝土等面層板和基層所組成的路面。混凝土板的彈性模量和強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基層和土基的彈性模量和強度，路面具有“剛性”。水泥混凝土路面具有強度高、穩(wěn)定性好、耐磨性強、耐腐蝕、使用壽命長等特點，因而獲得了較廣泛的應(yīng)用，是適應(yīng)載重大、速度高、密度大車輛運輸需要的高等級路面。但水泥混凝土路面有接縫、噪音大、行車舒適性較差、維修成本高、維修周期長；面層與基層變形協(xié)調(diào)能力差，容易破壞，超載運行對剛性路面極為不利，極易形成斷板、斷邊、斷角等結(jié)構(gòu)性破壞；在交通量大、重載車多的路面上，對基層的抗沖刷性要求較高，否則將在接縫部位出現(xiàn)唧泥、錯臺和啃邊，造成路面行車顛簸；養(yǎng)護修復(fù)困難，混凝土路面破壞后，挖掘和修補工作都很費事，且影響交通，施工后經(jīng)過15?20d的濕治養(yǎng)生，才能開放交通；水泥混凝土路面面層厚度較大，一般均在20cm以上，對水泥和水的需要量大；陽光下反光太強，汽車駕駛員感覺不舒服。
[0006]由此可見，如何綜合浙青混凝土和水泥混凝土的特點，有效提高道路的使用性能，使其適應(yīng)不斷提升的使用要求，已成為目前公路建設(shè)者亟需解決的重大課題。通過技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)既具有水泥混凝土路面的高強度，又具有浙青路面的柔性，綜合水泥混凝土路面與浙青路面的優(yōu)點的新型路面結(jié)構(gòu)，這是公路工作者多年來在實際應(yīng)用中探索選擇的路面結(jié)構(gòu)形式?；谏锩竿寥拦袒讓雍投嘣啻胃男阅雺夯炷撩鎸拥男滦偷缆方Y(jié)構(gòu)技術(shù)，適應(yīng)新形勢要求，推動了我國公路建設(shè)技術(shù)的新進步。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種路面結(jié)構(gòu)，使由該種路面結(jié)構(gòu)構(gòu)成的公路具有高韌性、抗沖擊、抗裂、耐磨損、阻燃、抗滑、降噪等性能優(yōu)勢，可有效提高行車舒適性、改善行車環(huán)境，提高公路的使用性能。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于酶土固化基底層的改性碾壓混凝土面層的路面結(jié)構(gòu)，包括底基層、基層和面層，底基層鋪設(shè)于路基之上，基層鋪設(shè)于底基層之上，面層鋪設(shè)于基層之上，其中，底基層和基層為通過生物酶土壤固化形成的層；面層為通過多元多次改性碾壓水泥混凝土形成的層。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，底基層和基層是由生物酶、碎石、土、添加劑和水按設(shè)計比例拌合并經(jīng)碾壓后形成，其中碎石比例約為30%-70%，土比例為20%-80%，其中用于形成底基層和基層的混合料中的生物酶的用量小于等于0.4L/每立方。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，底基層和基層中還包括粘土、廢棄渣、建筑渣及風(fēng)化巖。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，面層至少由生物酶、膠粉、纖維、水泥、碎石、砂、水及外加劑經(jīng)拌合后互相粘結(jié)形成混合料，混合料通過碾壓并經(jīng)由生物酶、膠粉、水泥、水高速攪拌后的混合改性液噴灑定型后形成面層。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，在混合料中，纖維在0.5?0.9kg/每立方的范圍內(nèi)；生物酶膠粉在2.5?3.5kg/每立方的范圍內(nèi)；水泥在150?300kg/每立方的范圍內(nèi)；碎石在1000?2000kg/每立方的范圍內(nèi)；砂在150?850kg/每立方的范圍內(nèi)；水在100?400kg/每立方的范圍內(nèi)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，纖維為改性聚丙烯柔性纖維，生物酶膠粉為高分子有機聚合物改性膠粉。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，面層經(jīng)攤鋪、碾壓形成在基層之上。
[0015]本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于:
[0016]本發(fā)明是一種既不同于傳統(tǒng)的水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)又不同于浙青混凝土路面結(jié)構(gòu)的新型路面結(jié)構(gòu)，本發(fā)明在保持水泥混凝土路面高強度的同時，克服了水泥混凝土的脆性，路面變形能力強，承載能力高，能適應(yīng)面層與基層之間的變形與非均勻支撐，具有優(yōu)良的抗裂性能；同時，具有浙青路面的柔性特點，具有更高的強度，優(yōu)良的粘結(jié)性，熱穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、抗老化性、耐久性，行車舒適性高、取材方便、施工工藝簡單、養(yǎng)護期短的優(yōu)點；在保證優(yōu)良的路用性能的前提下，大幅降低路面面層的厚度，減少水泥的摻量，大量減少臨時用地，極大的保護生態(tài)環(huán)境，具有顯著的經(jīng)濟效益。另外，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的新型路面結(jié)構(gòu)具有很強的實用性，具有廣闊的推廣、應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明路面結(jié)構(gòu)的截面示意圖。
【具體實施方式】
[0018]現(xiàn)參照附圖，描述本發(fā)明的路面結(jié)構(gòu)。圖1示出的是本發(fā)明路面結(jié)構(gòu)的截面示意圖，其中，該路面結(jié)構(gòu)包括底基層3、基層2和面層I。底基層3鋪設(shè)于路基4之上，基層2鋪設(shè)于底基層3之上，面層I鋪設(shè)于基層2之上。
[0019]更具體地，底基層3和基層2為通過生物酶土壤固化形成的層；而面層I為通過多元多次改性碾壓水泥混凝土形成的層。其中，本文所述“多元多次改性”指的是通過添加生物酶、膠粉、有機纖維三次對以水泥混凝土為基質(zhì)的混合料進行的改性。
[0020]在一個優(yōu)選的實施例中，底基層3和基層2為由生物酶、碎石、土、添加劑和水按設(shè)計比例拌合形成混合料并經(jīng)碾壓后的層。其中，用于形成底基層和基層的混合料中的生物酶的用量小于等于0.4L/每立方。添加劑例如可以使用水泥或膠液。其中，上述的設(shè)計比例指的是形成混合料的各種原料之間的比例關(guān)系，可以根據(jù)不同路面、不同環(huán)境、不同地理位置來設(shè)定，即，本發(fā)明中上述設(shè)計比例不局限于某一特定比例，本發(fā)明不局限于此。當(dāng)然應(yīng)當(dāng)理解，上述各組成部分之間的比例可根據(jù)具體使用情況而定，例如，在不同城市、不同環(huán)境、或不同氣候條件下，上述比例可能會發(fā)生改變。此外，生物酶的用量也是可以根據(jù)具體使用情況而定，本發(fā)明并不局限于此。另外，在本發(fā)明中所使用的生物酶為TerraZyme (泰然酶)產(chǎn)品。應(yīng)當(dāng)理解，其他適當(dāng)?shù)纳锩敢部蓱?yīng)用在本發(fā)明中。
[0021]在一個可選的實施例中，本發(fā)明路面結(jié)構(gòu)中的底基層3和基層2除了包括上述的各組成部分之外，還可以在底基層3和基層2中添加其他物料，這例如可以包括粘土、廢棄渣、建筑渣及風(fēng)化巖。
[0022]在一個優(yōu)選的實施例中，面層I可以至少由纖維、生物酶膠粉、水泥、碎石、砂、水及外加劑經(jīng)拌合后互相粘結(jié)形成混合料，該混合料通過碾壓并經(jīng)由生物酶、膠粉、水泥、水高速攪拌后的混合改性液噴灑定型后形成本發(fā)明中的面層I。其中，上述的外加劑為本領(lǐng)域所公知的在攪拌混凝土過程中所添加的外加劑。在一個實施例中，上述形成面層I的混合料中，纖維可以在0.5?0.9kg/每立方的范圍內(nèi)；生物酶膠粉可以在2.5?3.5kg/每立方的范圍內(nèi)；水泥可以在150?300kg/每立方的范圍內(nèi)；碎石可以在1000?2000kg/每立方的范圍內(nèi)；砂可以在150?850kg/每立方的范圍內(nèi)；水可以在100?400kg/每立方的范圍內(nèi)。當(dāng)然應(yīng)當(dāng)理解，上述各組成部分也可以在其他適宜的范圍內(nèi)，這可以根據(jù)路面鋪設(shè)的具體地理位置、周邊環(huán)境、氣候條件來決定，而外加劑在本發(fā)明中的使用量也可以根據(jù)具體使用情況而定，本發(fā)明并不局限于此。
[0023]進一步，在一個優(yōu)選的實施例中，形成面層I的組成材料中的纖維可以為改性聚丙烯柔性纖維，生物酶膠粉可以為高分子有機聚合物改性膠粉。
[0024]在另一個可選的實施例中，面層I可以經(jīng)攤鋪、碾壓形成在基層2之上。
[0025]更具體地，在本發(fā)明中，底基層3和基層2對原材料的選擇比傳統(tǒng)技術(shù)更加寬松廣泛。面對眾多選擇，設(shè)計不同原材料的配合比，也更加靈活。具體地，本發(fā)明中的底基層3和基層2的配比設(shè)計的目的，是在滿足強度要求的諸多原材料中，在兼顧質(zhì)量性能、建設(shè)成本、取用方便、環(huán)境保護、減少土地占用等因素的前提下，獲取最佳的綜合建設(shè)效果的原材料配合比。
[0026]另外，在本發(fā)明的一個實施例中，底基層3和基層2可包括廣泛存在且價格低廉的土、廢棄渣、建筑渣及風(fēng)化巖等材料。當(dāng)土中含有骨料時，可少摻或不摻碎石。形成底基層3和基層2的混合料的配比應(yīng)形成穩(wěn)定的骨架密實結(jié)構(gòu)，一定數(shù)量的粗集料形成骨架結(jié)構(gòu)，又有足夠的細(xì)集料填充粗集料之間的空隙。
[0027]綜上所述，本發(fā)明是一種既不同于傳統(tǒng)的水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)又不同于浙青混凝土路面結(jié)構(gòu)的新型路面結(jié)構(gòu)，本發(fā)明在保持水泥混凝土路面高強度的同時，克服了水泥混凝土的脆性，路面變形能力強，承載能力高，能適應(yīng)結(jié)構(gòu)層與基層之間的變形與非均勻支撐，具有優(yōu)良的抗裂性能；同時，又具有浙青路面的柔性特點，具有更高的強度，優(yōu)良的粘結(jié)性，熱穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、抗老化性、耐久性好，行車舒適性高、取材方便、施工工藝簡單、養(yǎng)護期短、節(jié)約資源、造價低等優(yōu)點；在保證優(yōu)良的路用性能的前提下，大幅降低路面面層的厚度，減少水泥的摻量，帶來顯著的經(jīng)濟性。另外，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的新型路面結(jié)構(gòu)具有很強的實用性，具有廣闊的推廣、應(yīng)用前景。
[0028]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于酶土固化基底層的改性碾壓混凝土面層的路面結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括底基層(3)、基層(2)和面層(1)，所述基層(2)鋪設(shè)于所述底基層(3)之上，所述面層(I)鋪設(shè)于所述基層(2)之上， 其中，所述底基層(3 )和基層(2 )為通過生物酶土壤固化形成的穩(wěn)定層；所述面層(I)為通過多元多次改性碾壓水泥混凝土形成的層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述底基層(3)和基層(2)是由生物酶、碎石、土、添加劑和水按設(shè)計比例拌合并經(jīng)碾壓后形成，其中所述碎石比例約為30%-70%，土比例為20%-80%，其中用于形成所述底基層(3 )和基層(2 )的混合料中的所述生物酶的用量小于等于0.4L/每立方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的路面結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述底基層(3)和基層(2)中還包括粘土、廢棄渣、建筑渣及風(fēng)化巖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述面層(I)至少由生物酶、膠粉、纖維、水泥、碎石、砂、水及外加劑經(jīng)拌合后互相粘結(jié)形成混合料，所述混合料通過碾壓并經(jīng)由生物酶、膠粉、水泥、水高速攪拌后的混合改性液噴灑定型后形成所述面層(I)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的路面結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述混合料中，所述纖維在0.5?0.9kg/每立方的范圍內(nèi)；所述生物酶膠粉在2.5?3.5kg/每立方的范圍內(nèi)；所述水泥在150?300kg/每立方的范圍內(nèi)；所述碎石在1000?2000kg/每立方的范圍內(nèi)；所述砂在150?850kg/每立方的范圍內(nèi)；所述水在100?400kg/每立方的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的路面結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述纖維為改性聚丙烯柔性纖維，所述生物酶膠粉為高分子有機聚合物改性膠粉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述面層(I)經(jīng)攤鋪、碾壓形成在所述基層(2)之上。
【文檔編號】E01C7/32GK103882787SQ201410089819
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】葉新民, 凃征宇, 夏強, 吳奕華, 李增光, 王歌, 李躍軍, 陳敏 申請人:湖南瑞霦科技有限公司