本技术涉及道路工程,特别涉及一种绿色环保型路面结构。
背景技术:
1、近年来,我国道路技术发展迅速,为了应对绿色可持续发展战略要求,道路建设需要大量绿色环保的工程材料,迫切需要提高包括钢渣等固废的高附加值路用比例,实现可持续发展和“碳达峰、碳中和”的战略目标。钢渣是由冶炼材料、冶炼过程中掉落的炉体材料、修补炉体的补炉料及各种金属等混合形成的高温固溶体,其产量为粗钢产量的15%~20%。近些年随着钢铁产量不断提高,钢渣作为冶炼工艺的衍生物,其产量也不断递增,因其未得到及时的消纳利用,造成了钢渣的大量堆弃,这不仅占用土地资源,其所含的重金属元素还会造成环境污染。现有技术中,有关钢渣综合利用的方法已报道很多,但实现大规模资源化利用钢渣资源的较少,更缺乏先进的实现机械化的工业处理线,迄今,“钢渣零排放”仍是世界钢铁行业的难题。如果能将钢渣固废大量应用到道路中去,不仅从根本上解决钢渣产量巨大和优质石料短缺的窘境,还将有助于减少钢渣工业固废对土地的占用和污染。现有技术中,中国专利cn111732404a“一种钢渣固化剂及利用其制备的钢渣路面基层材料”采用一种钢渣固化剂与水泥稳定钢渣,其中钢渣固化剂较为复杂,固化剂中使用膨胀剂来补偿基层材料的收缩,且其水泥用量较大,钢渣集料用量少。中国专利cn211171471u“一种高性能钢渣路面”提出了一种钢渣路面,但其仅表面两层沥青层采用钢渣,钢渣利用量不高。中国专利cn208250850u“一种钢渣路面铺装结构”中提出采用钢渣sma来铺装新建或改建路的沥青上面层,但路面其余各结构层均未使用钢渣。有鉴于此,如果在道路设计中,利用冶金钢渣作为结构填充材料,使其成为绿色微膨胀抗裂型钢渣路面结构,既改善了路面结构,提高性能,同时又能实现钢渣资源化利用。
技术实现思路
1、本实用新型的目的在于提供一种微膨胀抗裂型钢渣路面结构,通过将钢渣作为路面基层材料,并配合钢渣沥青面层,保证路面良好的功能性,解决现有道路施工材料短缺以及减少工业钢渣固废对土地的占用和污染问题,提高路面抗裂性能,延长路面使用寿命。
2、为实现本实用新型目的,本实用新型采取的技术方案是这样的,一种微膨胀抗裂型钢渣路面结构,由上至下依次由沥青面层、基层和底基层组成,所述沥青面层由上至下依次由sma-13钢渣沥青混合料上面层、arhm-20胶粉改性沥青混合料中面层和atb-25粗粒式密级配沥青稳定碎石下面层构成,所述基层由级配钢渣上基层和级配钢渣下基层构成,所述底基层为级配钢渣底基层。
3、作为本实用新型的进一步改进,所述sma-13钢渣沥青混合料上面层与arhm-20胶粉改性沥青混合料中面层之间还设有sbs改性沥青同步碎石封层,厚度为0.3~1cm。
4、作为本实用新型的进一步改进,所述arhm-20胶粉改性沥青混合料中面层与atb-25粗粒式密级配沥青稳定碎石下面层之间还设有乳化沥青粘层,厚度为0.1~0.3cm。
5、作为本实用新型的进一步改进,所述atb-25粗粒式密级配沥青稳定碎石下面层与所述级配钢渣上基层之间还设有乳化沥青透层,厚度为0.1~0.3cm。
6、作为本实用新型的进一步改进,所述sma-13钢渣沥青混合料上面层、arhm-20胶粉改性沥青混合料中面层和atb-25粗粒式密级配沥青稳定碎石下面层的厚度依次为4~6cm、6~10cm和6~12cm。
7、作为本实用新型的进一步改进,所述级配钢渣上基层、所述级配钢渣下基层均为固废基胶凝材料稳定级配钢渣,厚度均为18-22cm。
8、作为本实用新型的进一步改进,所述底基层为固废基胶凝材料稳定级配钢渣,所述底基层的厚度小于所述基层厚度。
9、作为本实用新型的进一步改进,所述sma-13钢渣沥青混合料上面层的粗细集料为级配钢渣。
10、作为本实用新型的进一步改进,所述级配钢渣为热焖钢渣,且游离氧化钙含量小于3%、浸水膨胀率小于2%。
11、作为本实用新型的进一步改进,所述固废基胶凝材料为几种工业固废复配,包括高炉矿渣粉、粉煤灰、石膏和少量钢渣微粉。
12、本实用新型取得的有益效果如下:
13、本实用新型提供的绿色微膨胀抗裂型钢渣路面结构,通过综合利用钢渣等工业固体废弃物,铺装绿色低碳沥青路面铺装结构,钢渣的微膨胀性可以和补偿基层收缩、降低层底弯拉应力,提升沥青路面的抗裂性,延长路面使用时间。形成多功能性的绿色节能低碳路面铺装结构,具有显著的经济效益和环境效益。而且,能有效解决钢渣产量巨大和优质石料短缺的窘境,有助于减少钢渣工业固废对土地的占用和污染问题。
14、本实用新型基层与底基层均采用固废基胶凝材料稳定级配钢渣,其特点是:钢渣利用率高,采用固废基胶凝材料来代替水泥,并结合钢渣的游离氧化钙含量调整固废基胶凝材料的用量,用钢渣本身具有一定微膨胀性的特点,补偿收缩来减少路面的反射裂缝,达到钢渣的高附加值利用。在沥青面层上,本路面结构采用上中下三层结构,上面层采用sma-13钢渣沥青混合料,充分利用钢渣耐磨抗滑的特点,制备成的sma-13钢渣沥青混合料上面层具有很好的抗滑性能、排水性能,同时高低温与水稳定性均具有良好的效果,在路面抗裂方面通过利用钢渣的微膨胀特性,增加了沥青上面层抗层底拉应力的能力,从而达到较好的抗裂性能。中、下面层采用arhm-20胶粉改性沥青混合料与atb-25粗粒式密级配沥青稳定碎石,这两层在整体路面结构中起到应力吸收层的作用,能进一步的减少来自基层干缩温缩的影响,同时更好的传递来自路面的荷载。综上,通过整体路面结构的合理设置,使本钢渣路面结构具有更好的性能尤其是在抗裂性能方面,施工简单易行,后期养护成本低,可应用各等级公路,对于提升路面长效服役性能和绿色低碳水平具有重要现实意义。
1.一种微膨胀抗裂型钢渣路面结构,其特征在于由上至下依次由沥青面层(1)、基层(2)和底基层(3)组成,所述沥青面层(1)由上至下依次由sma-13钢渣沥青混合料上面层(11)、arhm-20胶粉改性沥青混合料中面层(12)和atb-25粗粒式密级配沥青稳定碎石下面层(13)构成,所述基层(2)由级配钢渣上基层(21)和级配钢渣下基层(22)构成,所述底基层(3)为级配钢渣底基层。
2.根据权利要求1所述的微膨胀抗裂型钢渣路面结构,其特征在于所述sma-13钢渣沥青混合料上面层(11)与arhm-20胶粉改性沥青混合料中面层(12)之间设有sbs改性沥青同步碎石封层(4),厚度为0.3~1cm。
3.根据权利要求1所述的微膨胀抗裂型钢渣路面结构,其特征在于所述arhm-20胶粉改性沥青混合料中面层(12)与atb-25粗粒式密级配沥青稳定碎石下面层(13)之间设有乳化沥青粘层(5),厚度为0.1~0.3cm。
4.根据权利要求1所述的微膨胀抗裂型钢渣路面结构,其特征在于所述atb-25粗粒式密级配沥青稳定碎石下面层(13)与所述级配钢渣上基层(21)之间设有乳化沥青透层(6),厚度为0.1~0.3cm。
5.根据权利要求1所述的微膨胀抗裂型钢渣路面结构,其特征在于所述sma-13钢渣沥青混合料上面层(11)、arhm-20胶粉改性沥青混合料中面层(12)和atb-25粗粒式密级配沥青稳定碎石下面层(13)的厚度依次为4~6cm、6~10cm和6~12cm。
6.根据权利要求1所述的微膨胀抗裂型钢渣路面结构,其特征在于所述级配钢渣上基层(21)、级配钢渣下基层(22)均为固废基胶凝材料稳定级配钢渣,厚度均为18-22cm。
7.根据权利要求1所述的微膨胀抗裂型钢渣路面结构,其特征在于所述底基层(3)为固废基胶凝材料稳定级配钢渣,底基层(3)的厚度小于所述基层(2)的厚度。