阅读说明：本技术 一种预制路面材料、路面预制块、沥青路面预制件及其施工方法 (Prefabricated pavement material, pavement prefabricated block, asphalt pavement prefabricated member and construction method thereof ) 是由 毛益佳 吴超 李华 张苏龙 张南童 潘芳 王彤 陈广辉 于 2020-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种预制路面材料、路面预制块、沥青路面预制件及其施工方法,涉及路面预制件技术领域。该预制路面材料采用特定级配的级配碎石与胶结料组成,该级配碎石通过科学的合理级配设计,保障了预制路面混合材料具有足够的孔隙,既实现了内部的排水,同时还降低了道路表面的噪音。通过胶结料将级配碎石连接在一起,使得预制路面材料的抗压强度和劈裂强度满足行车的要求。由多个路面预制块组装形成的沥青路面预制件可以用于高等级公路、桥面铺装,拓宽了预制路面的功能。路面预制块能够降低热沥青铺筑的有害气体对工人的危害,同时节省了水泥混合料施工养生时间。(The invention provides a prefabricated pavement material, a pavement prefabricated block, an asphalt pavement prefabricated member and a construction method thereof, and relates to the technical field of pavement prefabricated members. The prefabricated pavement material is composed of graded broken stones with specific grading and cementing materials, and the graded broken stones ensure that the prefabricated pavement mixed material has enough pores through scientific and reasonable grading design, so that internal drainage is realized, and the noise of the road surface is reduced. The graded broken stones are connected together through the cementing material, so that the compressive strength and the splitting strength of the prefabricated pavement material meet the requirements of traveling. The asphalt pavement prefabricated member formed by assembling a plurality of pavement prefabricated blocks can be used for paving high-grade roads and bridge floors, and the function of prefabricating the pavement is widened. The road surface prefabricated section can reduce the harm of the harmful gas of hot asphalt pavement to workers, and simultaneously saves the construction and health-preserving time of the cement mixture.)

一种预制路面材料、路面预制块、沥青路面预制件及其施工 方法

技术领域

本发明涉及路面预制件技术领域，具体而言，涉及一种预制路面材料、路面预制块、沥青路面预制件及其施工方法。

背景技术

现有的预制路面主要分为两种，一种是沥青混合料预制路面，一种是水泥混凝土预制路面。其中，沥青混合料预制路面采用沥青、石料、其他添加剂的预制而成的沥青混凝土块儿，沥青混合料预制路面可以设计成不同形状，组合拼装形成，与现有的沥青路面类似。而水泥混凝土预制路面采用水泥砂浆、石料、添加剂预制而成的混凝土块，水泥混凝土预制路面可以设计成不同形状，然后进行组合拼装成型，与现有水泥混凝土路面类似。

目前，预制路面主要应用在景观道、小区道路、人行道等非行车道上，且功能单一，主要原因是将预制路面用于机动车道上时，极易破碎，且局部破损后会影响整体的使用。现有的预制路面无法满足对排水有要求的高等级公路。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预制路面材料、路面预制块、沥青路面预制件及其施工方法以解决上述技术问题。

本发明是这样实现的：

一种预制路面材料，其原料包括级配碎石和胶结料，级配碎石的级配组成包括：26.5mm筛孔的通过率为100％，19mm筛孔的通过率为81.5-88.5％，13.2mm筛孔的通过率为61.7-64.9％，9.5mm筛孔的通过率为49.6-50.1％，4.75mm筛孔的通过率为32.4-33.9％，2.36mm筛孔的通过率为21.5-22.0％，1.18mm筛孔的通过率为13.7-15.9％，0.6mm筛孔的通过率为9.5-10.5％，0.3mm筛孔的通过率为6.8-7.1％，0.15mm筛孔的通过率为4.9-5.9％，0.075mm筛孔的通过率为3.9-4.0％。上述筛孔为方形筛孔。

本发明提供了一种预制路面材料，该预制路面材料采用特定级配的级配碎石与胶结料组成，该级配碎石通过科学的合理级配设计，保障了预制路面混合材料具有足够的空隙，实现内部的排水，同时还具有表面降噪的功效。采用上述级配组成可以使得预制路面混合材料具有12-25％的孔隙率，这样可以使得预制路面的雨水迅速下渗，实现路面的快速排水，保障雨天行车安全。此外，通过胶结料将级配碎石稳固的连接在一起，从而提升整体的预制路面材料的抗压强度和劈裂强度。

上述预制路面材料制备的预制块由于预制路面材料强度高，在较大作用力时不容易破碎，预制路面可以承受行车载荷的反复作用，从而可以用在机动车道上铺设。此外，特殊级配设计的预制路面材料也可以使得预制路面有充分的孔隙率进行排水。

必须满足特定筛孔下的通过率，才能保证预制材料制备的预制件具有足够的空隙，表面有足够构造深度抗滑降噪、同时可以保证雨水快速渗透到预制块下方的排水孔中，同时预制块的整体强度不会有较大改变。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述胶结料包括沥青和添加剂，级配碎石、沥青和添加剂的添加质量配比为93-95％：4-6％：1-2％。优选的，添加剂为高强环氧树脂。优选的，沥青为改性沥青。

级配碎石的作用为提供骨架和结构受力，沥青和高强环氧树脂的作用为作为胶结料，使得级配碎石形成一个整体，增强级配碎石之间的整体性。高强环氧树脂可以提高预制路面材料的整体强度。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述胶结料还包括改性材料，改性材料为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、丁苯橡胶聚合物、加氢改性苯乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物、加氢改性苯乙烯-己烯-苯乙烯三嵌段共聚物和聚丙烯蜡中的至少一种；

优选的，改性材料的添加量在沥青中的质量含量为10-30％。

改性材料用于进一步提升预制路面材料的整体强度，本发明提供的级配设计通过良好的胶结料使其连接在一起，使得预制路面混合材料能够达到抗压强度大于2.5MPa，劈裂强度大于1.3MPa这个基本要求。

在其他实施方式中，改性材料可以是改性沥青中的改性材料，也可以是用于改性沥青二次改性的复合改性材料。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述预制路面材料的孔隙率为12-25％，优选的，预制路面材料的孔隙率为20％。在上述孔隙率下，可以满足内部排水和表面降噪。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述高强环氧树脂硬化后的冲击强度大于61.24kJ/m²，弯曲强度大于156.43MPa。满足上述条件的高强环氧树脂有助于提升预制路面材料的整体耐久性。

一种路面预制块，路面预制块由上述预制路面材料预制而成。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述路面预制块预制有嵌锁结构；

优选的，路面预制块预制有如下至少一种的结构：嵌锁凸起和嵌锁凹件；

优选的，嵌锁凸起与嵌锁凹件具有相互镶嵌配合的端面；优选的，嵌锁凸起为半圆柱，圆柱，棱柱，圆台或棱台凸设于路面预制块端面的结构，嵌锁凹件是由半圆柱，圆柱，棱柱，圆台或棱台纵截路面预制块的一个端面所形成的结构；

优选的，路面预制块的尺寸长×宽×高为30-35cm×30-35cm×20-45cm。

普通的改性沥青混合料的尺寸：长度在5m-20m之间，宽度在1m-5m之间，厚度在0.01m-0.05m。这种大尺寸的预制块无法承受行车荷载的反复作用，极易出现断裂。本发明提供了一种尺寸较小，更合理的预制块。该预制块能够有效分散行车荷载作用力，试块带有嵌锁结构，铺筑后整体联动效果好，受力均匀，具有更优的路用性能。路面结构相互镶嵌效果最好，应力集中最小。本发明提供的尺寸设计合理，避免了应力集中导致局部破损，影响整体使用。

通过预制路面，可以提高施工效率，本发明提供的路面预制块可以在隧道等排风不顺畅的密闭空间中应用，能够降低热沥青铺筑的有害气体对工人的危害，同时节省了水泥混合料施工养生时间。

嵌锁结构并不限定于上述结构，在其他实施方式中也可以根据需要调整嵌锁结构的形状。

在一种实施方式中，可以在一个路面预制块的两端分别设置嵌锁凸起和嵌锁凹件，也可以在一个路面预制块的一端设置为嵌锁凸起，另一端设置为平面，在其他实施方式中，在一个路面预制块的一端设置为嵌锁凹件，另一端设置为平面。

优选的，当一个路面预制块的两端分别设置嵌锁凸起和嵌锁凹件时，嵌锁凸起和嵌锁凹件相间、相邻或相对设置。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述路面预制块内预设有至少一个排水孔，且排水孔贯穿路面预制块的两侧；

优选的，排水孔为上下多层阵列设置，排水孔的直径为2-4cm。

通过预制排水孔，便于路面的雨水从预制块的孔隙中下渗至排水孔，并进一步从排水孔向外排出。下放的排水孔道，尺寸一致，直径均为2-4cm，在该尺寸下对预制件的受力影响最小，排水效果较好。

此外，本发明提供的排水孔道的直径是一个范围，在2-4cm之间，根据不同地区降水量的不同可以设置不同直径的排水孔道。

在其他实施例中排水孔也可以设置为空间上垂直分布的排水孔，这样有利于从多个方向快速排出路面的积水。经发明人实践验证得出，在20小时降水量(mm)小于300mm和12小时降水量(mm)小于170mm的降水强度时，本发明提供的路面预制块可有效排除路面雨水，保障行车安全。

本发明提供的预制块表面构造经过特殊级配的设计，具有降噪路面同样的表面构造，可有效降低行车的噪音，可降低噪音30-40％。

路面预制块包括含有排水孔的下预制块和不含排水孔的上预制块，且下预制块沿高度方向埋设有加筋条，且加筋条连接下预制块和上预制块；优选的，上预制块的孔隙率为12-25％。

制备时，下预制块优先成型，同时在下预制块预先埋设加筋条，再浇筑上预制块。加筋条可以是钢材或化学材料。为防止预制块的耐久性隐患，设置下预制块采用较细的混合料，满足排水即可。上预制块的粒径不变，采用现有级配，这样可以使下预制块的稳定性更好，同时上预制块能够排水降噪。

一种沥青路面预制件，其由多个路面预制块安装而成。沥青路面预制件由多个路面预制块通过嵌锁结构配合组装形成。

一种沥青路面预制件的施工方法，施工方法其包括：将多个路面预制块组装成沥青路面预制件，设置铺筑基础的强度大于3MPa，铺筑基础平整度满足公路施工验收规范要求。在上述铺筑基础的强度和平整度要求下，可以满足实际的公路施工要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的提供了一种预制路面材料、路面预制块、沥青路面预制件及其施工方法。该预制路面材料采用特定级配的级配碎石与胶结料组成，该级配碎石通过科学的合理级配设计，保障了预制路面混合材料具有足够的空隙，既实现了内部的排水，同时还降低了道路表面的噪音。采用上述级配组成可以使得预制路面混合材料具有12-25％的孔隙率，这样可以使得预制路面的雨水迅速下渗，实现路面的快速排水，保障雨天行车安全。此外，通过胶结料将级配碎石连接在一起，使得预制路面材料的抗压强度和劈裂强度满足行车的要求。

由上述预制路面材料制备的预制块具有强度高的优势，能承受行车载荷的反复作用，可以用在机动车道上铺设。由多个路面预制块组装形成的沥青路面预制件可以用于高等级公路、桥面铺装，拓宽了预制路面的功能。

通过沥青路面预制件可以提高施工的效率，可以在隧道等排风不顺畅的密闭空间中应用，能够降低热沥青铺筑的有害气体对工人的危害，同时节省了水泥混合料施工养生时间。

此外，本发明还提供了一种沥青路面预制件的施工方法，该施工方法可以满足现有公路施工验收规范要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的路面预制块的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的沥青路面预制件的结构示意图；

图3为本发明实施例2提供的路面预制块的结构示意图。

图标：100-路面预制块；110-嵌锁凸起；120-嵌锁凹件；130-排水孔；140-加筋条。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参阅图1和图2，本实施例提供了一种路面预制块100及使用多个路面预制块100组装形成的沥青路面预制件。

图1中仅示出了其中三种路面预制块100的结构示意图。从左至右依次为：两端同时设置有嵌锁凸起110和嵌锁凹件120的路面预制块100、仅一端设置有嵌锁凹件120的路面预制块100以及仅一端设置有嵌锁凸起110的路面预制块100。这三种路面预制块100内均设置有排水孔130，且排水孔130在空间上垂直分布，在一个前端面上下分布两层的排水孔130，每层平行设置3个排水孔，且孔径相同，在左侧端面阵列设置有3个排水孔130。

通过设置多个排水孔130有利于路面的快速排水，保障行车安全。

本实施例中设置嵌锁凸起110为半圆柱，嵌锁凹件120由半圆柱纵截路面预制块100的一个端面所形成的结构。此外，在其他实施例中嵌锁凸起110也可以为圆柱，棱柱，圆台或棱台，与嵌锁凸起110相对应配合的嵌锁凹件120也可以是由圆柱，棱柱，圆台或棱台纵截路面预制块100的一个端面所形成的结构。

在其他实施例中，在同一个路面预制块100上还可以同时预设2个，3个，4个等多个嵌锁凸起110，与之相对应的，预设2个，3个，4个等多个嵌锁凹件120。

本实施例中路面预制块100长宽高为30*30*40cm，前端面排水孔130的直径为4cm，左侧端面排水孔130的直径为2cm。

此外，在其他实施例中，路面预制块100的长宽高还可以根据需要在30-35cm*30-35cm*20-45cm范围内进行自适应调节。本发明提供的预制块能够承受行车荷载的反复作用，能够有效分散行车荷载作用力，试块带有嵌锁结构，铺筑后整体联动效果好，受力均匀，具有更好的路用性能。

本实施例中，路面预制块100的制备材料为预制路面材料，预制路面材料的原料包括级配碎石和胶结料，级配碎石的级配组成包括：26.5mm筛孔的通过率为100％，19mm筛孔的通过率为81.5-88.5％，13.2mm筛孔的通过率为61.7-64.9％，9.5mm筛孔的通过率为49.6-50.1％，4.75mm筛孔的通过率为32.4-33.9％，2.36mm筛孔的通过率为21.5-22.0％,1.18mm筛孔的通过率为13.7-15.9％，0.6mm筛孔的通过率为9.5-10.5％，0.3mm筛孔的通过率为6.8-7.1％,0.15mm筛孔的通过率为4.9-5.9％,0.075mm筛孔的通过率为3.9-4.0％。级配组成参照表1所示。

表1级配碎石的级配组成范围。

采用表1所示的级配组成可以保障预制路面材料具有足够的孔隙率，这样有利于实现内部的排水和表面的降噪。要达到内部排水和表面降噪的效果，混合料(预制路面材料)孔隙率要在12％-25％之间，因此混合料的级配，就是整体混合料的框架结构，要满足表1所示筛孔下的通过率要求。

预制路面材料的级配组成十分关键，必须满足特定筛孔下的通过率，才能保证预制件具有足够的孔隙，表面有足够构造深度抗滑降噪、同时可以保证雨水快速渗透到下面排水孔中，同时预制件整体强度不会有较大改变。

本实施例中控制预制路面材料的孔隙率为20％。

胶结料由沥青、高强环氧树脂和改性材料组成。优选的，沥青是由改性材料改性后的改性沥青，级配碎石、改性沥青和高强环氧树脂的添加质量配比为93％：5％：2％。改性材料的添加量在沥青中的质量含量为20％。

本实施例中设置改性材料为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物。高强环氧树脂硬化后的冲击强度大于61.24kJ/m²,弯曲强度大于156.43MPa。

此外，在其他实施例中，改性材料也可以替换为用于改性沥青二次改性的复合改性材料。改性材料主要作用是提高沥青混合料的整体强度。只要能使预制而成的路面预制块100满足以下强度要求即可：抗压强度大于2.5MPa，劈裂强度大于1.3MPa。

经过实验验证，相比常规路面，采用本实施例中的预制路面材料制备的路面预制块100可以降低噪音40％。

在20小时降水量(mm)小于300mm和12小时降水量(mm)小于170mm的降水强度时，可有效排除路面雨水。

实施例2

本实施例提供了一种路面预制块100，参照图3所示，路面预制块100包括含有排水孔130的下预制块和不含排水孔130的上预制块，且下预制块沿高度方向埋设有加筋条140，且加筋条140连接下预制块和上预制块；上预制块的孔隙率为18％。

制备时，下预制块优先成型，同时在下预制块预先埋设加筋条140，再浇筑上预制块。加筋条140可以是钢材或化学材料。本实施例中加筋条140为钢材。

为防止预制块的耐久性隐患，设置下预制块采用粒径较小的混合料，满足排水即可。上预制块的粒径不变，采用现有级配，这样可以使下预制块的稳定性更好，同时上预制块能够排水降噪。

本实施例还提供了一种沥青路面预制件的施工方法，施工方法包括铺筑基础的强度大于3MPa，铺筑基础平整度满足公路施工验收规范要求。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。