[发明专利]降低沥青路面结构层间热阻以提高层间粘结性能的方法

说明书

本发明提供的是降低沥青路面结构层间热阻以提高层间粘结性能的方法，属于沥青路面技术领域。解决目前沥青路面层间热阻问题导致层间粘结性能下降，现有方法难以处理层间热阻作用对层间粘结破坏的问题。本发明设计一种表面带肋的有孔道钢棒，孔道内填入单壁碳纳米管材料做成高导热棒体，设置在层间结构中。通过试验的方法确定棒体之间的间距，然后采用分段插入的方式，分别在基层施工后、每一层施工后对应位置插入导热棒，且棒体伸出结构层1cm，使上下层间的导热棒能完全接触，形成导热通道。这种方式既可以组建导热通道降低沥青路面结构层间热阻，又可以在结构层间形成骨架，提高沥青路面层间黏结强度和高温稳定性。

技术领域

本发明是降低沥青路面结构层间热阻以提高层间粘结性能的方法，属于沥青路面技术领域。

背景技术

近年来，随着交通量的迅速增加，我国的沥青路面在使用过程中出现各种各样的病害问题，包括裂缝、车辙、拥包等。研究表明，沥青路面的很多病害与层间粘结状态不良有很大关系，当车辆在路面运行的时候，路面结构受到竖向荷载和横向水平力的作用，由于沥青路面的设计是按层状设计的，各层间的黏结效果一旦不足以承受水平力带来的层间剪切力，就会破坏各层间的连续性，使路面结构无法形成整体，进而带来路面病害问题。基于层间黏结问题的重要性，需要有更多的措施来确保层间黏结的安全。

沥青路面病害中最为典型的就是车辙，而诱发车辙病害的一大因素就是沥青路面结构层内的热阻。沥青路面暴露在自然环境之中，与外界会不停地进行热量交换，在这过程中吸收和放出热量形成了沥青路面结构内部不断变化的温度场。通过对温度场的研究，可以发现沥青路面的热阻现象主要位于沥青路面中的沥青面层部分，而在沥青面层内部，较为严重的热阻现象集中于路表以下3～8cm处中上面层之间。在夏季太阳辐射的情况下，由于沥青本身对太阳辐射的吸收率达到0.8～0.95，且沥青混合料的导热系数相对较低，在吸收大量热能后，在路面内部形成热阻。由于沥青材料具有流变特性，在温度达到55℃左右时，沥青的模量急剧下降，从正常室温状态下的弹性体转为具有可塑性的粘弹性体，大大降低了沥青路面层间的黏结强度，在交通荷载的作用下，不同层间受水平力的作用使层间产生剪切变形，破坏层间黏结，使路面结构产生破坏。考虑到热阻问题和层间黏结问题的相关性，很有必要从这一新的角度寻找解决沥青路面层间的黏结问题的方法。

长期以来，针对沥青路面层间粘结不良的问题，已经发展出以下三种方法来提高沥青路面层间黏结能力：

第一种是提高沥青路面面层和基层材料的质量。提高面层各层的厚度，并提高压实度，是可以提高层间的抗剪强度的，但是过厚的厚度也有缺点，一方面是不经济，另一方面有可能引发其他病害。除此以外，还有在面层或者基层内掺入纤维增强材料以改善层间黏结，已有很多材料的试验，但还需进一步验证。

第二种是撒布层间黏结材料。在沥青面层之间撒布黏层油，一般采用快裂型的改性乳化沥青，预防层间出现突然地剪切破坏。在沥青面层和半刚性基层之间撒布透层油和下封层，在撒布之前都需要严格的清洗基层表面，避免污染，加强有机层和无机层之间的黏结。

第三种是采用高性能施工技术，包括双层连续摊铺技术、连续施工技术、精铣刨工艺等。前两种方法都是是基面层之间的材料在未完成从硬化前，采用最新技术一次性摊铺完成或者是延缓硬化时间的方式，使两层材料能够同时硬化粘结。精铣刨工艺可以显著加强层间的接触面积，增加摩阻力和黏结效果。

碳纳米管(CNTs)是20世纪90年代初日本学者发现的一种纳米级无缝管状结构的碳素材料。试验验证：单壁碳纳米管的导热系数为3980W/(m·K)，弹性模量在1TPa以上，与金刚石的模量相接近，强度大约为钢的100倍，但密度只有钢的六分之一，其剪切强度可以达到500MPa，是一种非常优良的材料。