再生固体废弃物的绿色低碳路面结构的制作方法

1.本实用新型涉及道路施工技术领域，尤其涉及一种再生固体废弃物的绿色低碳路面结构。


背景技术：

2.现有的路面结构主要包含面层和基层。其中，面层一般是沥青混合料，而从现在起每年约有12％的沥青路面需要翻修，面临着道路施工材料短缺的问题；基层一般采用水泥和碎石集料为原料，而水泥的生产过程会排放大量的二氧化碳，引发环境问题。因此，为了缓解道路建设材料的短缺问题，并降低水泥的使用，有必要对固体废弃物进行资源化利用。
3.目前，研究人员发现沥青混合料回收料(rap)的再生利用能缓解道路施工材料短缺的问题；同时，废弃橡胶不易降解，而用作沥青材料的改性剂能够改善沥青和乳化沥青的性能，提高与集料的粘附性和抗水损害能力；此外，高炉矿渣作为冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣，目前的主要处理方式是堆存和填埋，这不仅占用大量的土地还会产生严重的环境生态问题，资源化利用率低。基于此，包含沥青混合料回收料的各类再生沥青、橡胶粉改性沥青(ar)、高炉矿渣等原料逐渐被应用在路面结构中。
4.但是，上述各原料本身表现出的性能就存在显著差异，且相同原料设置在路面结构的不同层级中也会表现出完全不同的效果。如何更加合理地设计路面结构上不同材质的层级结构，从而在提高固体废弃物资源化利用效果的同时提高路面的结构强度，已成为当前亟待解决的问题。
5.有鉴于此，有必要设计一种改进的路面结构，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种再生固体废弃物的绿色低碳路面结构，根据不同原料的性能差异及路面结构不同层位的功能差异对路面结构进行合理设计，对固体废弃物进行更精细化的资源利用，在缓解施工材料短缺问题和固体废弃物堆积引起的环境问题的同时，提高路面的结构强度。
7.为实现上述目的，本实用新型提供了一种再生固体废弃物的绿色低碳路面结构，由上至下依次包括面层和基层；所述面层由上至下依次包括上面层、第一粘结层、中面层、第二粘结层和下面层；所述第一粘结层和所述第二粘结层中均匀分布有细颗粒高炉矿渣粉；所述基层中包含细颗粒高炉矿渣粉和粗颗粒高炉矿渣集料；所述细颗粒高炉矿渣粉的粒径为0.01～1mm，所述粗颗粒高炉炉渣集料的粒径为5～20mm。
8.作为本实用新型的进一步改进，所述基层的厚度为36～62cm，所述基层内设置有若干根钢筋；所述基层中，所述粗颗粒高炉矿渣集料的质量占所述细颗粒高炉矿渣粉和粗颗粒高炉矿渣集料的总质量的75％～85％。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述粗颗粒高炉矿渣集料包括质量比为3:2:1的第一粗颗粒高炉矿渣集料、第二粗颗粒高炉矿渣集料和第三粗颗粒高炉矿渣集料；所述第
一粗颗粒高炉矿渣集料的粒径为15～20mm，所述第二粗颗粒高炉矿渣集料的粒径为10～15mm，所述第三粗颗粒高炉矿渣集料的粒径为5～10mm。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述面层和基层之间设置有防水层，所述防水层的厚度为1～2mm。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述基层底部还设置有垫层，所述垫层的厚度为15～20mm。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述基层和所述垫层之间设置有防水粘结层，所述防水粘结层的厚度为2～3mm。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述第一粘结层和所述第二粘结层的厚度均为2～3mm；所述第一粘结层和所述第二粘结层中的粘结材料为乳化沥青，所述细颗粒高炉矿渣粉均匀分布于所述乳化沥青中。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述上面层的厚度为2～4cm；所述上面层中包含废旧橡胶粉改性沥青。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述中面层的厚度为4～7cm；所述中面层中包含温拌再生沥青。
16.作为本实用新型的进一步改进，所述下面层的厚度为6～10cm；所述下面层中包含橡胶乳化沥青冷再生料。
17.本实用新型的有益效果是：
18.1、本实用新型提供的再生固体废弃物的绿色低碳路面结构，通过在上面层和中面层之间、中面层和下面层之间设置粘结层，并在粘结层中布置细颗粒高炉矿渣粉，不仅能够改善粘结材料的性能，还能够利用特定粒径范围的细颗粒高炉矿渣粉的活性及其物理力学性能改善路面结构的性能，从而有效提高路面面层结构的稳定性。同时，本实用新型通过将粒径范围不同的细颗粒高炉炉渣粉和粗颗粒高炉炉渣集料搭配后作为路面结构的基层，不仅能够利用特定级配方式的高炉炉渣颗粒提高基层的综合性能，还能够通过激发高炉矿渣的活性进一步提高路面结构的强度。并且，高炉矿渣粉的添加还能够提高作为冶炼废渣的高炉矿渣的资源化利用率，缓解其堆放填埋带来的土地占用和环境污染问题，同时减少路面结构中水泥的使用，达到绿色低碳的效果。
19.2、本实用新型提供的再生固体废弃物的绿色低碳路面结构，通过在粘结层和基层中布置不同粒径的高炉矿渣，并进一步在上面层中采用废旧橡胶粉改性沥青，在中面层中采用温拌再生沥青，在下面层中采用橡胶乳化沥青冷再生料，能够将不同的固体废弃物应用到路面结构的不同位置中，起到刚柔并济、性能互补的效果，从而使路面结构的受力更加合理，在大量使用固体废弃物的条件下使路面结构保持较好的性能，具有较高的实际应用价值和环境保护价值。
附图说明
20.图1为本实用新型提供的再生固体废弃物的绿色低碳路面结构的结构示意图。
21.附图标记
22.1-上面层；2-第一粘结层；3-中面层；4-第二粘结层；5-下面层；6-防水层；7-基层；8-防水粘结层；9-垫层。
具体实施方式
23.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。
24.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。
25.另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
26.如图1所示，本实用新型提供了一种再生固体废弃物的绿色低碳路面结构，由上至下依次包括面层和基层7；所述面层由上至下依次包括上面层1、第一粘结层2、中面层3、第二粘结层4和下面层5；所述第一粘结层2和所述第二粘结层4中均匀分布有细颗粒高炉矿渣粉；所述基层7中包含细颗粒高炉矿渣粉和粗颗粒高炉矿渣集料；所述细颗粒高炉矿渣粉的粒径为0.01～1mm，所述粗颗粒高炉炉渣集料的粒径为5～20mm。
27.如此设置，能够利用设置在上面层1和中面层3之间、中面层3和下面层5之间的粘结层提高上面层1、中面层3、下面层5之间的粘结效果，以提高面层结构的稳定性；在此基础上，在粘结层中布置的细颗粒高炉矿渣粉不仅能够改善粘结材料的性能，提高其粘结效果，还能够利用特定粒径范围的细颗粒高炉矿渣粉的活性及其物理力学性能，进一步改善路面面层结构的力学性能和稳定性。同时，基层中布置的粒径范围不同的细颗粒高炉炉渣粉和粗颗粒高炉炉渣集料能够按照一定的级配方式提高基层的综合性能，且高炉炉渣的活性被激发后还能够进一步提高路面结构的强度。
28.并且，上述方式中通过添加一定粒径的高炉矿渣，在保证路面结构性能的同时，有效提高了作为冶炼废渣的高炉矿渣的资源化利用率，缓解了其堆放填埋带来的土地占用和环境污染问题，同时有效减少了路面结构中水泥的使用，避免了水泥生产过程中大量二氧化碳的产生，达到了绿色低碳的效果。
29.具体地，所述上面层1的厚度为2～4cm，所述上面层1采用的是废旧橡胶粉改性沥青。该废旧橡胶粉改性沥青可以是市面上能够直接购买到的废旧橡胶粉改性沥青，本领域技术人员可以根据实际需要进行具体选择。在本实用新型的一些实施例中，该废旧橡胶粉改性沥青中废旧橡胶粉的掺量占沥青含量的5％～20％，废旧橡胶粉的粒径为0.01～1mm，适用于ac-13、sma-13、sup-13中的任一种类型级配路面，其性能参数满足马歇尔稳定度≥8.5kn，60℃动稳定度ds≥6500次/mm，70℃动稳定度ds≥3500次/mm，低温破坏应变≥3000με，残留稳定度比ms0≥85％，冻融劈裂强度比tsr≥80％；在本实用新型的其他实施例中，也可以根据实际应用的需要选择其他的废旧橡胶粉改性沥青。
30.所述中面层3的厚度为4～7cm，所述中面层3采用的是温拌再生沥青。该温拌再生沥青可以是市面上能够直接购买到的温拌再生沥青，本领域技术人员可以根据实际需要进行具体选择。在本实用新型的一些实施例中，该温拌再生沥青由沥青混合料回收料、新集料、橡胶粉改性沥青、再生剂和温拌剂拌合后铺筑而成，其中，沥青混合料回收料的掺量占总量的30％～60％，温拌剂的掺量占沥青用量的0～0.5％，适用于ac-20、sup-20、hmac-20
中的任一种类型级配路面，其性能参数满足马歇尔稳定度≥8.5kn，60℃动稳定度ds≥4000次/mm，低温破坏应变≥3000με，残留稳定度比ms0≥85％，冻融劈裂强度比tsr≥80％；在本实用新型的其他实施例中，也可以根据实际应用的需要选择其他的温拌再生沥青。
31.所述下面层5的厚度为6～10cm，所述下面层5采用的是橡胶乳化沥青冷再生料。该橡胶乳化沥青冷再生料可以是市面上能够直接购买到的橡胶乳化沥青冷再生料，本领域技术人员可以根据实际需要进行具体选择。在本实用新型的一些实施例中，该橡胶乳化沥青冷再生料由沥青混合料回收料、新集料、粘结材料、再生剂拌合后铺筑而成，沥青混合料回收料占混合料比例的60％～80％，粘结材料为废旧橡胶乳化沥青，废旧橡胶粉掺量占乳化沥青含量的5％～10％，适用于ac-25类型级配路面，其性能参数满足马歇尔稳定度≥8.0kn，60℃动稳定度ds≥3000次/mm，低温破坏应变≥2500με，残留稳定度比ms0≥85％，冻融劈裂强度比tsr≥80％；在本实用新型的其他实施例中，也可以根据实际应用的需要选择其他的橡胶乳化沥青冷再生料。
32.在本实用新型的一些实施例中，所述第一粘结层2和所述第二粘结层4的结构相同，厚度均为2～3mm；所述第一粘结层2和所述第二粘结层4中的粘结材料为乳化沥青，所述细颗粒高炉矿渣粉均匀分布于所述乳化沥青中，该乳化沥青是市面上能够直接购买到的乳化沥青，细颗粒高炉矿渣粉占乳化沥青含量的2％～10％，用于改善乳化沥青的性能，进而改善面层结构的力学性能和稳定性。
33.所述基层7的厚度为36～62cm，所述基层7内设置有若干根钢筋，用于改善基层的力学性能。所述基层7中，所述粗颗粒高炉矿渣集料的质量占所述细颗粒高炉矿渣粉和粗颗粒高炉矿渣集料的总质量的75％～85％。所述粗颗粒高炉矿渣集料包括质量比为3:2:1的第一粗颗粒高炉矿渣集料、第二粗颗粒高炉矿渣集料和第三粗颗粒高炉矿渣集料；各粗颗粒高炉矿渣集料和细颗粒高炉矿渣粉的材质完全相同，仅粒径不同，所述第一粗颗粒高炉矿渣集料的粒径为15～20mm，所述第二粗颗粒高炉矿渣集料的粒径为10～15mm，所述第三粗颗粒高炉矿渣集料的粒径为5～10mm。如此设置，不仅能够利用不同粒径的高炉矿渣进行颗粒级配，提高基层7的密实度，并改善其综合性能；还能够通过在施工过程中洒布水玻璃，利用水玻璃的碱性激发矿渣的活性，进一步提高路面基层7的强度。在本实用新型的一些实施例中，水玻璃的洒布量为0.6kg/m2。
34.通过上述方式，本实用新型在上面层1中采用废旧橡胶粉改性沥青，在中面层3中采用温拌再生沥青，在下面层5中采用橡胶乳化沥青冷再生料，并在第一粘结层2、第二粘结层4和基层7中布置不同粒径的高炉矿渣粉，能够将不同的固体废弃物应用到路面结构的不同位置中，起到刚柔并济、性能互补的效果，从而使路面结构的受力更加合理，在大量使用废旧橡胶粉改性沥青、基于沥青混合料回收料制备的各类再生沥青、高炉矿渣等固体废弃物的条件下，不仅能够提高固态废弃物的资源化利用率，还能够使路面结构保持较好的性能，具有较高的实际应用价值和环境保护价值。
35.作为本实用新型的优选，在所述面层和基层7之间还设置有防水层6，所述防水层6为防水卷材，厚度为1～2mm；该防水卷材可以是弹性体改性沥青防水卷材(sbs卷材)、塑性体改性沥青防水卷材(app卷材)、自粘聚合物改性沥青防水卷材(apf卷材)、聚乙烯丙纶复合防水卷材中的任一种。
36.作为本实用新型的优选，所述基层7的底部还设置有垫层9，所述垫层9中填充的是
g-a-4级配碎石，厚度为15～20mm。在所述基层7和所述垫层9之间还设置有防水粘结层8，所述防水粘结层8的结构可以与第一粘结层2和第二粘结层4一致，所述防水粘结层8的厚度为2～3mm。如此设置，同样能够利用细颗粒高炉矿渣粉改善乳化沥青的性能，以提高基层与垫层之间的粘结稳定性，进而改善路面结构的整体性能。
37.综上所述，本实用新型提供了一种再生固体废弃物的绿色低碳路面结构，由上至下依次包括面层和基层7；面层由上至下依次包括上面层1、第一粘结层2、中面层3、第二粘结层4和下面层5；第一粘结层2和第二粘结层4中均匀分布有细颗粒高炉矿渣粉；基层7中包含细颗粒高炉矿渣粉和粗颗粒高炉矿渣集料；细颗粒高炉矿渣粉的粒径为0.01～1mm，粗颗粒高炉炉渣集料的粒径为5～20mm。通过上述方式，本实用新型对路面结构进行了更合理的设计，并有效利用了不同粒径范围的高炉炉渣粉的活性及其物理力学性能改善路面结构的性能，从而对固体废弃物进行更精细化的资源利用，在缓解施工材料短缺问题和固体废弃物堆积引起的环境问题的同时，提高路面的结构强度。
38.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种再生固体废弃物的绿色低碳路面结构，其特征在于：由上至下依次包括面层和基层；所述面层由上至下依次包括上面层、第一粘结层、中面层、第二粘结层和下面层；所述第一粘结层和所述第二粘结层中均匀分布有粒径为0.01～1mm的细颗粒高炉矿渣粉；所述基层中包含高炉矿渣，所述高炉矿渣中包含粒径为0.01～1mm的细颗粒和粒径为5～20mm的粗颗粒；所述基层的厚度为36～62cm，所述基层内设置有若干根钢筋。2.根据权利要求1所述的再生固体废弃物的绿色低碳路面结构，其特征在于：所述面层和基层之间设置有防水层，所述防水层的厚度为1～2mm。3.根据权利要求1所述的再生固体废弃物的绿色低碳路面结构，其特征在于：所述基层底部还设置有垫层，所述垫层的厚度为15～20mm。4.根据权利要求3所述的再生固体废弃物的绿色低碳路面结构，其特征在于：所述基层和所述垫层之间设置有防水粘结层，所述防水粘结层的厚度为2～3mm。5.根据权利要求1所述的再生固体废弃物的绿色低碳路面结构，其特征在于：所述第一粘结层和所述第二粘结层的厚度均为2～3mm；所述第一粘结层和所述第二粘结层中的粘结材料为乳化沥青，所述细颗粒高炉矿渣粉均匀分布于所述乳化沥青中。6.根据权利要求1所述的再生固体废弃物的绿色低碳路面结构，其特征在于：所述上面层的厚度为2～4cm；所述上面层中包含废旧橡胶粉改性沥青。7.根据权利要求1所述的再生固体废弃物的绿色低碳路面结构，其特征在于：所述中面层的厚度为4～7cm；所述中面层中包含温拌再生沥青。8.根据权利要求1所述的再生固体废弃物的绿色低碳路面结构，其特征在于：所述下面层的厚度为6～10cm；所述下面层中包含橡胶乳化沥青冷再生料。

技术总结
本实用新型提供了一种再生固体废弃物的绿色低碳路面结构，由上至下依次包括面层和基层；面层由上至下依次包括上面层、第一粘结层、中面层、第二粘结层和下面层；第一粘结层和第二粘结层中均匀分布有细颗粒高炉矿渣粉；基层中包含细颗粒高炉矿渣粉和粗颗粒高炉矿渣集料；细颗粒高炉矿渣粉的粒径为0.01～1mm，粗颗粒高炉炉渣集料的粒径为5～20mm。通过上述方式，本实用新型对路面结构进行了更合理的设计，并有效利用了不同粒径范围的高炉炉渣粉的活性及其物理力学性能改善路面结构的性能，从而对固体废弃物进行更精细化的资源利用，在缓解施工材料短缺问题和固体废弃物堆积引起的环境问题的同时，提高路面的结构强度。提高路面的结构强度。提高路面的结构强度。


技术研发人员：李响 王佳男 胡江海 龙正午 游凌云
受保护的技术使用者：湖北武麻高速公路有限公司
技术研发日：2023.02.20
技术公布日：2023/10/20