本發(fā)明涉及道路工程材料，尤其涉及一種基于半柔性材料的冒水坑槽耐久修補結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、本發(fā)明背景技術(shù)中公開的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

2、瀝青路面在車輛荷載、溫度、濕度等多因素的長時間耦合作用下，經(jīng)常出現(xiàn)大型坑槽等路面嚴重病害?？硬鄣某霈F(xiàn)影響行車舒適性和行車安全，同時坑槽的進一步發(fā)展會造成路面出現(xiàn)其他病害，降低路面的疲勞壽命。在眾多坑槽病害中，冒水坑槽尤為值得關(guān)注。冒水坑槽的成因主要是由于路面排水不暢，雨水或地下水滲入到路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)，在車輛荷載的反復(fù)作用下，這些水分在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)不斷流動、沖擊，逐漸侵蝕路面材料，導(dǎo)致路面局部結(jié)構(gòu)強度下降，進而形成冒水坑槽。冒水坑槽的危害比普通坑槽更為嚴重，一方面，由于水分的存在，車輛行駛過冒水坑槽時，更容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，這會大大增加交通事故的發(fā)生概率；另一方面，冒水坑槽面積較大并且產(chǎn)生的水分會持續(xù)對坑槽周邊的路面結(jié)構(gòu)進行侵蝕，加速坑槽的擴大和惡化，進一步縮短路面的使用壽命。

3、對于瀝青路面坑槽病害的修復(fù)而言，傳統(tǒng)的修補方式通常采用冷補料的方法進行臨時性快速修補，然后再集中采用熱拌瀝青混合料進行修復(fù)。在冒水坑槽的修補中需要采用大空隙混合料進行修補，而大空隙混合料內(nèi)部骨料間的接觸點相對較少，整體結(jié)構(gòu)強度低，更容易出現(xiàn)疲勞開裂、松散等損壞現(xiàn)象，影響路面的使用壽命。同時，由于坑塘內(nèi)持續(xù)的水分的作用，冷補料存在粘結(jié)劑失效的問題，甚至存在修補材料被水沖走的情況；熱補料存在水分蒸發(fā)在內(nèi)部形成空隙，降低修補材料的密實度和強度，使修補處容易出現(xiàn)松散、脫落等問題。此外，目前一些膠漿類瀝青路面快速修補材料，如水泥基類、乳化瀝青類、樹脂類等，普遍存在粘結(jié)強度差、收縮明顯、強度低、與基體材料的變形協(xié)調(diào)性差、無法制造有效排水路徑等問題，在冒水坑槽的修復(fù)中，這些材料同樣難以發(fā)揮良好作用，難以實現(xiàn)較好的修補效果。

4、半柔性維修材料的應(yīng)用為冒水坑槽的維修提供了新的思路。這種材料由水泥砂漿與瀝青混合料復(fù)合而成，兼具水泥材料的剛性和瀝青材料的柔性，在一定程度上改善了傳統(tǒng)材料的部分缺點，能較好地適應(yīng)路面的變形，且初期粘結(jié)效果不錯。然而，它也存在明顯缺陷。由于半柔性材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對致密，在用于冒水坑槽維修時，內(nèi)部的水無法有效排出。隨著車輛荷載的反復(fù)作用，坑槽內(nèi)積水產(chǎn)生的水壓不斷增大，最終導(dǎo)致修補處開裂，使得維修效果大打折扣，無法從根本上解決冒水坑槽的修復(fù)問題。

5、因此，針對當前瀝青路面冒水坑槽病害的危害及當前常用冒水坑槽修復(fù)方法和材料的缺陷，有必要發(fā)明一種具有耐久修補特性，且兼具高強度和早強特性的修補結(jié)構(gòu)及其施工方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于半柔性材料的冒水坑槽耐久修補結(jié)構(gòu)及其制備方法，本發(fā)明所提供的耐久修補結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)冒水坑槽耐久修補，降低坑槽修補成本，并延長瀝青路面坑槽處的路面性能及使用壽命。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種基于半柔性材料的冒水坑槽耐久修補結(jié)構(gòu)，包括碎石灌漿復(fù)合材料層中下面層、常溫瀝青碎石灌漿復(fù)合材料層上面層和排水通道；所述排水通道垂直于地面并貫穿碎石灌漿復(fù)合材料層和常溫瀝青碎石灌漿復(fù)合材料層；

3、所述常溫瀝青碎石灌漿復(fù)合材料層包括常溫瀝青碎石、硫鋁酸鹽水泥、石英砂和硅灰。

4、第二方面，本發(fā)明提供了上述基于半柔性材料的冒水坑槽耐久修補結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟：

5、將實心鋼管垂直于地面固定在冒水坑槽底部，然后填充玄武巖碎石，整平后灌入快凝水泥灌漿料，灑水養(yǎng)生20~40min，形成碎石灌漿復(fù)合材料層；

6、然后在所述碎石灌漿復(fù)合材料層表面鋪設(shè)常溫瀝青碎石，整平后灌入快凝水泥灌漿料，待快凝水泥灌漿料終凝后拔出實心鋼管，形成排水通道；灑水養(yǎng)生20~40min，形成常溫瀝青碎石灌漿復(fù)合材料層。

7、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明取得了以下有益效果：

8、（1）本發(fā)明采用兩層結(jié)構(gòu)的修補材料，中下面層為碎石灌漿復(fù)合材料層，成本較低且強度高，上面層為常溫瀝青碎石灌漿復(fù)合材料層，其形態(tài)與瀝青原路面接近，修補效果美觀，能夠保障車輛行駛所需的抗滑性能，同時具有高性能高耐久優(yōu)勢；并且設(shè)置了貫穿上中下面層的排水通道，有助于排水，避免了內(nèi)部積水導(dǎo)致水壓增大使修補處開裂的問題，有效延長了修補處的使用壽命，可靠性高。本發(fā)明這種分層設(shè)計能有效實現(xiàn)冒水坑槽的耐久修補，克服了傳統(tǒng)材料難以適應(yīng)冒水坑槽復(fù)雜工況的問題，顯著提升了修補效果和路面的耐久性。

9、（2）本發(fā)明巧妙地利用了冒水坑槽中的積水以促進水泥水化反應(yīng)的進行，從而有效加速強度發(fā)展。此外，本發(fā)明選用了實心鋼管構(gòu)建排水通道，既保證了施工操作的便捷性，又能在施工時讓多余水分沿著管壁順利排出；施工完成后，拔出實心鋼管之后形成的排水通道能持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)揮排水作用，減少了后期維修成本，大幅提高了施工效率與修補結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量；實心鋼管施工后可回收利用，有效降低了整體修補成本，提高了經(jīng)濟效益。

10、（3）本發(fā)明的修補結(jié)構(gòu)的制備方法簡單且高效，僅需1~2小時就能完成冒水坑槽修補，道路可快速開放交通，顯著提高了道路通行效率。

技術(shù)特征：

1.一種基于半柔性材料的冒水坑槽耐久修補結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括碎石灌漿復(fù)合材料層中下面層、常溫瀝青碎石灌漿復(fù)合材料層上面層和排水通道；所述排水通道垂直于地面并貫穿碎石灌漿復(fù)合材料層和常溫瀝青碎石灌漿復(fù)合材料層；所述常溫瀝青碎石灌漿復(fù)合材料層包括常溫瀝青碎石、硫鋁酸鹽水泥、石英砂和硅灰。

2.如權(quán)利要求1所述的基于半柔性材料的冒水坑槽耐久修補結(jié)構(gòu)，其特征在于，當所述冒水坑槽的深度為6cm以上時，所述常溫瀝青碎石灌漿復(fù)合材料層的厚度為3.8~4.2cm，所述碎石灌漿復(fù)合材料層的厚度為2cm以上。

3.如權(quán)利要求1所述的基于半柔性材料的冒水坑槽耐久修補結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述排水通道的直徑為3~5mm；所述排水通道設(shè)置至少一條。

4.如權(quán)利要求1所述的基于半柔性材料的冒水坑槽耐久修補結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述碎石灌漿復(fù)合材料層包括玄武巖碎石、硫鋁酸鹽水泥、石英砂和硅灰；所述玄武巖碎石的粒徑為16~37.5mm；所述碎石灌漿復(fù)合材料層中，玄武巖碎石的體積分數(shù)為70~80%。

5.如權(quán)利要求1所述的基于半柔性材料的冒水坑槽耐久修補結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述常溫瀝青碎石為大空隙乳化瀝青冷拌混合料，空隙率為20~25%；所述常溫瀝青碎石的級配滿足以下的級配范圍：26.5mm篩孔通過率為100%；19mm篩孔通過率范圍為95-100%；16mm篩孔通過率范圍為50-100%；13.2mm篩孔通過率范圍為30-90%；0.6mm篩孔通過率范圍為1-15%；0.075mm篩孔通過率范圍為0-5%。

6.如權(quán)利要求1所述的基于半柔性材料的冒水坑槽耐久修補結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述常溫瀝青碎石灌漿復(fù)合材料層中，常溫瀝青碎石的體積分數(shù)為70~80%。

7.如權(quán)利要求1~6任一項所述的基于半柔性材料的冒水坑槽耐久修補結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述實心鋼管的長度為冒水坑

9.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述快凝水泥灌漿料包括如下質(zhì)量分數(shù)的組分：硫鋁酸鹽水泥62-69%，石英砂2-5%，硅灰0.6-2%，減水劑0.2-0.6%，消泡劑0.2-0.6%，水26-33%。

10.如權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述硫鋁酸鹽水泥的終凝時間在30min以內(nèi)；所述石英砂的粒徑為80~150目；所述減水劑為聚羧酸系減水劑；所述消泡劑為無機硅消泡劑；常溫瀝青碎石灌漿復(fù)合材料層的快凝水泥灌漿料中還包括硫鋁酸鹽水泥質(zhì)量的0.5-1.5%的著色劑。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于半柔性材料的冒水坑槽耐久修補結(jié)構(gòu)及其制備方法，屬于道路工程材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所提供的冒水坑槽耐久修補結(jié)構(gòu)，包括碎石灌漿復(fù)合材料層、常溫瀝青碎石灌漿復(fù)合材料層和排水通道；所述排水通道垂直于地面并貫穿碎石灌漿復(fù)合材料層和常溫瀝青碎石灌漿復(fù)合材料層。本發(fā)明采用上述分層設(shè)計能有效降低修補結(jié)構(gòu)的成本，同時有效實現(xiàn)冒水坑槽的耐久修補；本發(fā)明通過實心鋼管構(gòu)建排水通道，大幅提高了施工效率與修補結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量；且本發(fā)明修補結(jié)構(gòu)的制備方法簡單且高效，僅需1~2小時就能完成冒水坑槽修補，道路可快速開放交通，顯著提高了道路通行效率。

技術(shù)研發(fā)人員：楊群,師峻逸
受保護的技術(shù)使用者：同濟大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15