專利名稱：：排水性瀝青路面專用防水粘結(jié)層及其設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及防水粘結(jié)層，特別是一種排水性瀝青路面專用防水粘結(jié)層及其設(shè)計(jì)方法。技術(shù)背景隨著我國高速公路里程的快速發(fā)展，排水性瀝青路面作為一種排水功能型路面結(jié)構(gòu)形式在我國應(yīng)用越來越廣泛，排水型瀝青路面不僅可以有效地降低表面積水引起的水霧及眩光，而且提供了足夠的表面粗糙度，并可降行車噪音，這種路面結(jié)構(gòu)中要求在排水瀝青面層下設(shè)置一層兼顧防水和粘結(jié)作用的結(jié)構(gòu)層。一般地，作為排水瀝青混凝土下層結(jié)構(gòu)的密級(jí)配瀝青混凝土在施工完畢，大多數(shù)要求達(dá)到92%的最大理論密度，也就是現(xiàn)場瀝青路面空隙率為8%，通過23年的行車荷載作用下，瀝青路面進(jìn)一步壓實(shí)，達(dá)到了設(shè)計(jì)空隙率；但是當(dāng)瀝青路面壓實(shí)度控制不好時(shí)，現(xiàn)場空隙率高于8%則易滲水，導(dǎo)致局部面積的實(shí)際空隙率較大、施工質(zhì)量控制不好也會(huì)造成局部路段的水破壞，只要水侵入并滯留在瀝青混凝土的空隙中，在大量行車的作用下，都會(huì)產(chǎn)生瀝青剝落現(xiàn)象，并產(chǎn)生水破壞。目前，較多工程直接采用乳化瀝青粘層油噴灑方式處理排水性瀝青路面的防水粘結(jié)層，而乳化瀝青屬于非滲透型防水劑，使用這種處理方式不能從根本上解決防水。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種排水性瀝青路面專用防水粘結(jié)層及其設(shè)計(jì)方法，該防水粘結(jié)層能夠改善密級(jí)配瀝青混凝土路面的防水性能，增強(qiáng)密級(jí)配瀝青混凝土面層與排水性瀝青混凝土面層的粘結(jié)性，防止排水性瀝青面層與密級(jí)配瀝青混凝土面層之間產(chǎn)生滑移，有效避免雨季過程中雨水滲透密級(jí)配瀝青面層中導(dǎo)致瀝青混合料的水損害，提高密級(jí)配瀝青混凝土防水性能，從而提高密集配瀝青面層的耐久性，延長整個(gè)路面的使用壽命。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案本發(fā)明提供的排水性瀝青路面專用防水粘結(jié)層，其結(jié)構(gòu)是自上而下，依次設(shè)有排水性瀝青混凝土面層、乳化瀝青粘結(jié)層和密級(jí)配瀝青混凝土面層，還設(shè)有硅橡膠防水劑滲透層，其分布在密級(jí)配瀝青混凝土面層的表面和滲透入該面層內(nèi)部中。本發(fā)明提供的排水性瀝青路面專用防水粘結(jié)層，其通過包括以下步驟的方法實(shí)現(xiàn)排水瀝青混凝土面層和密級(jí)配瀝青混凝土面層的防水粘結(jié)A.噴灑在密級(jí)配瀝青混凝土層上的硅橡膠防水劑滲透到其中，固化封住密級(jí)配瀝青混凝土中的空隙率，從而達(dá)到防滲水的效果，B.硅橡膠防水劑養(yǎng)護(hù)在6-8小吋以上后，用乳化瀝青粘層油對(duì)密級(jí)配瀝青混凝土進(jìn)行噴灑，用量為0.6-1.0kg/m2;待乳化瀝青破乳后，再進(jìn)行排水性瀝青混凝土面層的鋪裝；c.當(dāng)雨水降至瀝青混合料之中時(shí)，通過其中空隙率匯集到粘層表面，從表面橫向排除積水。本發(fā)明提供的排水性瀝青路面專用防水粘結(jié)層，其在高速公路的密級(jí)配瀝青混凝土面層和排水性瀝青混凝十面層之間使用。本發(fā)明的原理是利用硅橡膠防水劑的滲透性對(duì)密級(jí)配瀝青混凝土中的空隙率進(jìn)行固化密封，從而顯著提高其防水抗?jié)B性能，在此基礎(chǔ)上采用乳化瀝青作為粘層油有效地對(duì)排水性瀝青面層進(jìn)行粘結(jié)，當(dāng)雨水降至排水性瀝青面層中時(shí)，水通過排水性瀝青混凝土中的聯(lián)通空隙匯集到乳化瀝青粘結(jié)層上，由于處理后的密級(jí)配瀝青混凝土的高抗?jié)B性，雨水通過其表面向外排出，從而達(dá)到排水效果。本發(fā)明提供了一種全新的排水性瀝青路面專用防水粘結(jié)層設(shè)計(jì)模式，其涉及到排水瀝青路面的耐久性、可持續(xù)發(fā)展問題。因此，具有以下主要的優(yōu)點(diǎn)1.圖1所示為非滲透型防水劑1和滲透型防水劑2在密級(jí)配瀝青混凝土3中的滲透效果，硅橡膠防水劑屬于滲透效果優(yōu)良的防水劑，通過硅橡膠防水劑的滲透原理，能顯著改善排水性瀝青路面防水粘結(jié)結(jié)構(gòu)層中密級(jí)配瀝青混凝土的防水抗?jié)B性能，減少水進(jìn)入其內(nèi)部而造成的瀝青混凝土水損害問題。2.利用乳化瀝青的粘結(jié)作用，實(shí)現(xiàn)排水性瀝青層與密級(jí)配瀝青混凝土層的良好粘結(jié)，防止排水性瀝青層與密級(jí)配瀝青混凝土層之間產(chǎn)生滑移。3.同時(shí)使用硅橡膠防水劑和乳化瀝青可以提高層間抗剪強(qiáng)度。這是因?yàn)闈B透型硅橡膠防水劑并未降低密級(jí)配瀝青混凝土的表面構(gòu)造深度，使得層間抗剪強(qiáng)度得以保留；乳化瀝青增加了層間粘結(jié)力，從而提高了層間抗剪強(qiáng)度。4.排水瀝青在我國應(yīng)用逐漸展開，使用這種專用防水粘結(jié)層可以增強(qiáng)排水性瀝青結(jié)構(gòu)層的耐久性，提高其使用壽命，具備可持續(xù)性發(fā)展和利用的優(yōu)勢。圖1是本發(fā)，提供的硅橡膠防水劑滲透原理示意圖。圖2是本發(fā)S;提供的排水性瀝青路面專用防水粘結(jié)層的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明中滲水系數(shù)與硅橡膠防水劑用量之間的變化關(guān)系示意圖。圖4是本發(fā)明中硅橡膠防水劑使用前后構(gòu)造深度變化情況示意圖。圖5是本發(fā)明中測試各種粘結(jié)方法的層間剪切強(qiáng)度試驗(yàn)方案示意圖。圖6是本發(fā)明中測試各種粘結(jié)方法的層間拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)方案示意圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明提供的排水性瀝青路面專用防水粘結(jié)層，其結(jié)構(gòu)如圖2所示自上而下，依次設(shè)有排水性瀝青混凝土面層1、乳化瀝青粘結(jié)層2和密級(jí)配瀝青混凝土面層3，還設(shè)有硅橡膠防水劑滲透層4，其分布在密級(jí)配瀝青混凝土面層3的表面和滲透入該面層內(nèi)部屮。所述的排水性瀝青混凝土面層1可由粗集料、細(xì)集料、瀝青及礦粉復(fù)合而成，它們的重量比分別為粗集料85~90%，粒徑范圍為2.36mm16.0mm;細(xì)集料8~10%，粒徑大于Omm，同時(shí)小于2.36mm;瀝青4.0~6.0%;礦粉2~5%。所述的排水性瀝青混凝土面層1,其空隙率范圍為18%-22%。所述的密級(jí)配瀝青混凝土面層3可由粗集料、細(xì)集料、瀝青及礦粉復(fù)合而成，它們的重量比分別為粗集料5055%，粒徑范圍為4.75mm26.5mm;細(xì)集料40~45%,粒徑大于0mm，同時(shí)小于4.75mm;瀝青4.0~5.0%;礦粉2~5%。所述的密級(jí)配瀝青混凝上面層3，其空隙率范圍為3%-8%。所述的硅橡膠防水劑滲透層4采用滲透型防水劑，用于處理密級(jí)配瀝青混凝土面層3的防水性能，其主要成分為硅橡膠樹脂溶液。硅橡膠防水劑滲透層4的用量為0.3-0.5kg/m2，改性乳化瀝青的用量為0.6-1.0kg/m2。所述的乳化瀝青粘結(jié)層2，可用于處理排水瀝青混凝土面層1與密級(jí)配瀝青混凝土面層3之間的粘結(jié)性能，宜采用快裂或中裂乳化瀝青、改性乳化瀝青，或者采用快、中凝液體石油瀝青，所使用的基質(zhì)瀝青標(biāo)號(hào)宜與密級(jí)配瀝青混合料相同。上述的硅橡膠防水劑滲透層4和乳化瀝青粘結(jié)層2，它們構(gòu)成了排水性瀝青路面的防水粘結(jié)層。該防水粘結(jié)層的處理方法為在經(jīng)過清掃、沖洗干凈的密級(jí)配瀝青混凝土面層3上面，先噴灑或涂刷一層硅橡膠防水劑，待其養(yǎng)護(hù)一定時(shí)間后，再噴灑乳化瀝青，然后攤鋪排水性瀝青混合料面層1。具體是采用以下步驟的方法A.噴灑在密級(jí)配瀝青混凝土層3上的硅橡膠防水劑滲透到其中，固化封住密級(jí)配瀝青混凝土中的空隙率，從而達(dá)到防滲水的效果B.硅橡膠防水劑養(yǎng)護(hù)在6-8小時(shí)以上后，用乳化瀝青粘層油對(duì)密級(jí)配瀝青混凝土進(jìn)行噴灑，用量為0.6-1.0kg/m2;待乳化瀝青破乳后，再進(jìn)行排水性瀝青混凝土面層1的鋪裝；C.當(dāng)雨水降至瀝青混合料之中時(shí)，通過其中空隙率匯集到粘層表面，從表面橫向排除積水。本發(fā)明提供的上述排水性瀝青路面專用防水粘結(jié)層，其在高速公路的密級(jí)配瀝青混凝土面層和排水性瀝青混凝土面層之間使用。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不限定本發(fā)明。以湖北某高速公路排水性瀝青路面防水粘結(jié)層為例，將該排水性瀝青路面專用防水粘結(jié)層組成設(shè)計(jì)方法舉例如下。實(shí)施例1排水性瀝青路面專用防水粘結(jié)層實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)層鋪設(shè)如下步驟1.清掃AC-20密級(jí)配瀝青混凝土路面，采用灑水車大面積清洗路面，以除去路面構(gòu)造深度中殘留的泥和塵土，待路面水分干燥后保持排水瀝青路面施丁.段不被污染。2.噴灑硅橡膠防水劑，采用人工噴灑方式分三次進(jìn)行，第一次沿著行車方向噴灑，用量為100g200g/平方米，硅橡膠防水劑首先在底部固化成膜；隔26小時(shí)后，沿著逆行車方向噴灑進(jìn)行第二次噴灑，用量為100g200g/平方米，使硅橡膠防水劑在中部固化成膜。再隔26小時(shí)后，沿著行車方向噴灑進(jìn)行第三次噴灑，用量為100g200g/平方米，硅橡膠防水劑在瀝青路面有輕微的流淌，使硅橡膠防水劑在路面上部固化成膜，經(jīng)6~8小時(shí)養(yǎng)護(hù)后即方可進(jìn)行乳化瀝青粘結(jié)層的施工。3.噴灑SBR改性乳化瀝青粘層油，粘層油采用瀝青灑布車噴灑，并選擇適宜的噴嘴，灑布速度和噴灑量保持穩(wěn)定。粘層油用量為0.6-1.0kg/m2，且在當(dāng)天進(jìn)行粘層油的灑布施工，待SBR改性乳化瀝青破乳，水分蒸發(fā)完成，保持經(jīng)灑布粘層的路段不受污染。4.鋪筑排水性瀝青路面。實(shí)施例2按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中T0703—1993的輪碾法制作密級(jí)配瀝青混凝土AC-20的車轍板狀試件四組，試件尺寸為300X腿寬300腿X高50mm,其空隙率在6~8%。第-組試件不作處理，第二組、第三組和第四組試件分別噴灑0.4kg/m2、0.6kg/m2和0.9kg/m2的硅橡膠防水劑，然后按照T0730—2000的規(guī)定，對(duì)所有試件進(jìn)行滲水試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見圖3。當(dāng)硅橡膠防水劑用量超過400gZm2以上時(shí)，AC-20型密級(jí)配瀝青混合料滲水系數(shù)可降為零；人工噴灑實(shí)施例1的硅橡膠防水劑前后滲水系數(shù)比較列于表1。實(shí)施例3瀝青路面構(gòu)造深度試驗(yàn)本試驗(yàn)釆用鋪砂法，測定噴灑抗?jié)B劑前后構(gòu)造深度的變化，操作步驟如下將已知體積的標(biāo)準(zhǔn)砂攤鋪在瀝青路面上，用底部粘有橡膠片的推平板盡量將砂推平成-圓形，量取圓垂直方向的直徑，取平均值，砂的體積同所攤鋪圓平均面積之比即為路面的構(gòu)造深度。表面構(gòu)造深度TD按下式計(jì)算TD=1000V/(itD2/4)式中TD—混合料表面構(gòu)造深度，隱V—砂的體積，25cra3D—攤平砂的平均直徑，mm按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中T0703—1993的輪碾法制作密級(jí)配瀝青混凝土AC-20的車轍板狀試件，試件尺寸為300X腿寬300mraX高50mm，其空隙率在6~8%。第一組試件不作處理，第二組試件噴灑硅橡膠防水劑，用量為0.4kg/m2，在進(jìn)行構(gòu)造深度測試，試驗(yàn)結(jié)果見圖4所示，噴灑后構(gòu)造深度變化十分小，下降了8%左右。人工噴灑實(shí)施例1的硅橡膠防水劑前后構(gòu)造深度比較列于表2。構(gòu)造深度檢測結(jié)果表明噴灑抗?jié)B劑對(duì)瀝青路面表面構(gòu)造深度影響不大，噴灑后的表面構(gòu)造深高于噴灑前的90%。實(shí)施例4防水粘結(jié)層的強(qiáng)度測試為評(píng)估硅橡膠防水劑對(duì)層間粘結(jié)受剪性能的影響，按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中T0703—1993的輪碾法制作密級(jí)配瀝青混凝土AC-20的車轍板狀試件若干，試件尺寸為300Xmm寬300腿X高50,，其空隙率在6~8%。試件冷卻后，第一組試件表面不作處理，第二組試件表面噴灑硅橡膠防水劑，用量為0.4kg/m2，第三組試件表面噴灑硅橡膠防水劑，用量為0.4kg/m2，養(yǎng)護(hù)12小時(shí)后，再進(jìn)行噴灑0.6kg/r^的SBR乳化瀝青粘層油。然后分別在各組車轍試件基礎(chǔ)上成型排水性瀝青混凝土PA-13的車轍試件，組合車轍成型完畢后進(jìn)行芯樣的鉆取。采用圖5和圖6所示裝置，分別對(duì)每組粘結(jié)方式的試件進(jìn)行瀝青混合料層間剪切試驗(yàn)和拉伸試驗(yàn)；圖5和圖6中，AC-20是密級(jí)配瀝青混凝土試件，PA-13是排水性瀝青混凝土試件。圖5所示裝置，其結(jié)構(gòu)是利用環(huán)氧樹脂固定試件與三角形模具，底端三角形模具固定在底座上，通過壓力機(jī)對(duì)上端三角形模具施加荷載P測試AC-20試件和PA-13試件之間的剪切性能。圖6所示裝置，其結(jié)構(gòu)是利用環(huán)氧樹脂固定試件與圓形模具，通過壓力機(jī)連接柱狀兩端拉頭施加荷載P測試AC-20試件和PA-13試件之間的抗拉性能。圖5中剪切面與加載方向成所成角度為a為45度，當(dāng)對(duì)試件施加荷載P，剪切截面積為S時(shí)試件剪切面上所受剪應(yīng)力為t=Psina/s。圖6中對(duì)試件的軸向施加勻速變大的荷載P，P=pt(p為單位時(shí)間的荷載增加率，單位MPa/s;t為時(shí)間，單位s)，由此測得試件破壞時(shí)的最大荷載Pn^。剪切強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度的試驗(yàn)方案及其結(jié)果見表3。由表3可知，單純使用硅橡膠防水劑，層間抗剪強(qiáng)度有所下降，但并不明顯；同時(shí)使用硅橡膠防水劑和SBR改性乳化瀝青可以提高層間抗剪強(qiáng)度。附表表l硅橡膠防水劑處理前后滲水系數(shù)比較樁號(hào)處理前處理后(ml/min)K120+280200K120+180504K120+080573K119+980745K119+880160K119+7801232K119+640953K119+5201076表2硅橡膠防水劑處理前后構(gòu)造深度檢測結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3強(qiáng)度試驗(yàn)方案及其結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1.一種防水粘結(jié)層，其特征是一種排水性瀝青路面專用防水粘結(jié)層，其結(jié)構(gòu)是自上而下，依次設(shè)有排水性瀝青混凝土面層(1)、乳化瀝青粘結(jié)層(2)和密級(jí)配瀝青混凝土面層(3)，還設(shè)有硅橡膠防水劑滲透層(4)，其分布在密級(jí)配瀝青混凝土面層(3)的表面和滲透入該面層內(nèi)部中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水粘結(jié)層，其特征是排水性瀝青混凝土面層(1)由粗集料、細(xì)集料、瀝青及礦粉復(fù)合而成，它們的重量比分別為粗集料8590%，粒徑范圍為2.36mm16.0mm;細(xì)集料810%，粒徑至多為2.36mm;瀝青4.06.0%;礦粉25%。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防水粘結(jié)層，其特征是排水性瀝青混凝土面層(1)，其空隙率范圍為18%-22%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水粘結(jié)層，其特征是密級(jí)配瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層(3)由粗集料、細(xì)集料、瀝青及礦粉復(fù)合而成，它們的重量比分別為粗集料50~55%，粒徑范圍為4.75mm26.5mm;細(xì)集料4045%,粒徑至多為4.75mm;瀝青4.0-5.0%;礦粉2~5%。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的防水粘結(jié)層，其特征是密級(jí)配瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層(3)，其空隙率范圍為3%-8%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水粘結(jié)層，其特征是硅橡膠防水劑涂層(4)采用滲透型防水劑，用于處理密級(jí)配瀝青混凝土面層(3)的防水性能，其主要成分為硅橡膠樹脂溶液。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水粘結(jié)層，其特征是乳化瀝青粘結(jié)層(2)用于處理排水瀝青混凝土面層(1)與密級(jí)配瀝青混凝土面層(3)之間的粘結(jié)性能，宜采用快裂或中裂乳化瀝青、改性乳化瀝青，或者采用快、中凝液體石油瀝青，所使用的基質(zhì)瀝青標(biāo)號(hào)宜與密級(jí)配瀝青混合料相同。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的防水粘結(jié)層，其特征是硅橡膠防水劑涂層(4)的用量為0.3-0.5kg/m2，改性乳化瀝青的用量為0.6-1.0kg/m2。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水粘結(jié)層，其特征是通過包括以下步驟的方法實(shí)現(xiàn)排水瀝青混凝土面層(1)和密級(jí)配瀝青混凝土面層(3)的防水粘結(jié)A.噴灑在密級(jí)配瀝青混凝土層(3)上的硅橡膠防水劑滲透到其中，固化封住密級(jí)配瀝青混凝土中的空隙率，從而達(dá)到防滲水的效果；B.硅橡膠防水劑養(yǎng)護(hù)在6-8小時(shí)以上后，用乳化瀝青粘層油對(duì)密級(jí)配瀝青混凝土進(jìn)行噴灑，用量為0.6-1.0kg/m2;待乳化瀝青破乳后，再進(jìn)行排水性瀝青混凝土面層(1)的鋪裝；C.當(dāng)雨水降至瀝青混合料之中時(shí)，通過其中空隙率匯集到粘層表面，從表面橫向排除積水。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的防水粘結(jié)層，其特征是在高速公路的密級(jí)配瀝青混凝土面層和排水性瀝青混凝土面層之間使用所述的防水粘結(jié)層。全文摘要本發(fā)明提供的排水性瀝青路面專用防水粘結(jié)層，其結(jié)構(gòu)是自上而下，依次設(shè)有排水性瀝青混凝土面層(1)、乳化瀝青粘結(jié)層(2)和密級(jí)配瀝青混凝土面層(3)，還設(shè)有硅橡膠防水劑滲透層(4)，其分布在密級(jí)配瀝青混凝土面層(3)的表面和滲透入該面層內(nèi)部中。本發(fā)明能夠改善排水性瀝青混凝土路面下承層密級(jí)配瀝青混凝土路面的防水性能，增強(qiáng)密級(jí)配瀝青混凝土面層與排水性瀝青混凝土面層的粘結(jié)性，防止排水性瀝青面層與密級(jí)配瀝青混凝土面層之間產(chǎn)生滑移，有效避免雨季過程中雨水滲透密級(jí)配瀝青面層中導(dǎo)致瀝青混合料的水損害，提高密集配瀝青混凝土防水性能，從而能夠提高高速公路的密集配瀝青面層的耐久性，延長整個(gè)路面的使用壽命。文檔編號(hào)E01C7/00GK101215818SQ20081004664公開日2008年7月9日申請日期2008年1月8日優(yōu)先權(quán)日2008年1月8日發(fā)明者剛劉,劉至飛,吳少鵬,濤張,曹庭維,波李,陳美祝,旭黃申請人:武漢理工大學(xué)