一种双层排水沥青路面排水性能提升方法

摘要

本发明是一种双层排水沥青路面排水性能提升的方法，属于排水沥青路面技术领域，解决目前因灰尘颗粒在双层排水沥青路面孔隙中沉积而出现孔隙堵塞和排水性能降低的问题。本发明选取硅烷化合物和纳米白炭黑等材料制备超疏水溶液，使用高压水雾枪分别在双层排水沥青路面上、下结构层、空隙周围的沥青混合料均匀喷洒超疏水溶液，并控制喷洒量，使用接触角和常水头渗透仪对实际排水性能和自清洁效果进行测试，确定最佳喷洒量，进一步提升双层排水沥青路面排水性能，同时利用孔隙中水流来清污，达到自清洁效果，降低孔隙堵塞概率。本发明提供的双层排水沥青路面排水性能提升方法可以起到改善孔隙堵塞现象，提升排水能力，且具有较好的自清洁效果。

说明书

技术领域

本发明是一种双层排水沥青路面排水性能提升的方法，属于排水沥青路面技术领域。

背景技术

双层排水沥青路面作为降低噪音的主要路面形式，其主要由一层较薄的小空隙排水沥青层和其下一层较厚的大空隙排水沥青层组成。下层的排水沥青结构层主要通过改善侧向排水，可消除路表水膜，相比于传统的排水沥青路面，能较快的排出路面滞留水。此外，双层排水沥青路面中小空隙排水沥青层能阻挡大颗粒灰尘，将大部分粒径灰尘留在道路表面层及表面层孔隙中，使其不落入下层，起到“滤网”的作用，而落入下层的灰尘颗粒会在水流的作用下通过孔隙排出路面。双层排水沥青路面是一种新型的排水沥青路面，在解决传统排水沥青路面因孔隙堵塞等问题导致的排水不畅等方面有大幅的提升，在越来越多的新建高速公路有着越来越多的应用，如四川遂眉资高速公路和宁宿徐高速公路铺筑了试验段。

但是，双层排水沥青路面在长时间服务过程中，受环境灰尘颗粒沉积的影响，上下排水沥青结构层空隙仍会发生不同程度的堵塞现象，即造成道路排水性能及降噪性能的下降。根据国内外的施工经验，即便是双层排水沥青路面通过小空隙结构层对孔隙堵塞问题有了预防，但仍无法有效避免孔隙堵塞、排水能力及吸声降噪能力大幅下降的趋势。根据调查统计，盐通高速沿海段1、盐通高速沿海段2出现了部分路段孔隙堵塞，上海世博园白莲泾路使用两年后丧失了排水效果。丹麦(2002)修建的双层排水路面-Ostersogade城市道路上层发生严重堵塞，四川遂资眉高速公路(2014)采用3.5cmPA-10+6.5PA-16的路面结构在使用半年后出现排水性能下降的问题。因此，针对双层排水沥青路面因灰尘颗粒沉积影响而造成的排水能力与降噪性能下降的研究显得日益迫切，需要合适的方法来恢复双层排水沥青路面排水性能与降噪性能。

因此，如何双层排水沥青路面排水性能已经成为研究的重点问题之一。过去常采用真空清扫车、人为清扫、强力气冲、排水路面机能恢复车等方式来清除路面中沉积的灰尘颗粒。有学者利用排水路面机能恢复车对排水沥青路面孔隙进行冲洗后，其整体清洗效果良好，但会导致路表部分集料黏结失效，使得表面部分松散。人工清扫可以使孔隙堵塞部分恢复，而不可恢复的部分孔隙清理措施仍有待研究。此外，国外有学者验证了使用市政真空清扫车对沥青路面抽吸清扫后，孔隙堵塞情况基本没有改善。上述的几种关于灰尘沉积导致排水性沥青路面堵塞而出现排水、降噪功能降低的解决措施对双层排水沥青路面效果尚未得到验证，且存在一定局限性。当前提高材料疏水的新技术主要使用硅烷、硅氧烷及其氟化产物，硅、二氧化硅、金属及其氧化物等材料来制备超疏水、自清洁表面。有学者制备了超疏水溶液，通过在基体上喷洒超疏水溶液而使基体材料具有超疏水、自清洁特性。就道路工程而言，超疏水技术被应用于探究沥青路面抗凝冰性能，尚缺乏对道路超疏水和自清洁技术的研究。

常规的孔隙堵塞恢复措施需要定期投入大量的人力、物力以及财力，且孔隙堵塞恢复效果不好，甚至会造成排水沥青路面部分集料粘结失效，使得排水沥青路面出现松散现象。此外，因水和沥青混合料间的接触角小于150°，无法形成超疏水效应，对于排水沥青路面中沉积的灰尘颗粒而言，也无法由孔隙中水流起到自清洁效果，灰尘颗粒仍会继续沉积于排水沥青路面孔隙结构中，若不采取高效的孔隙结构堵塞恢复措施，孔隙结构的堵塞现象将愈发严重，极大地影响排水沥青路面的排水性能。

因此，基于超疏水表面制备原理，本发明提供一种采用硅烷化合物和纳米白炭黑制备超疏水溶液的方法，通过高压喷雾枪将超疏水溶液喷洒于双层排水沥青路面上、下层的孔隙结构表面，提高水与沥青混合料表面的接触角，使沥青混合料表面具有超疏水功能，同时利用孔隙中水流来清污，达到自清洁效果，降低孔隙堵塞概率，提升双层排水沥青路面排水性能。

发明内容

(1)技术问题

本发明目的是提供一种提高双层排水沥青路面排水性能的方法，解决目前双层排水沥青路面孔隙结构表面疏水效果差、自清洁能力弱、因灰尘颗粒在双层排水沥青路面孔隙中沉积而出现孔隙堵塞、导致双层排水沥青路面排水性能降低的问题。

(2)技术方案

为了解决目前双层排水沥青路面孔隙结构表面疏水效果差、自清洁能力弱、因灰尘颗粒在双层排水沥青路面孔隙中沉积而出现孔隙堵塞、导致双层排水沥青路面排水性能降低的问题。本发明首先根据目前超疏水技术原理制备超疏水溶液，使用高压喷雾枪将超疏水溶液均匀喷洒于双层排水沥青路面上、下层的孔隙结构表面，使双层排水沥青路面具有超疏水与自清洁效果。本发明技术方案如下：首先，选取硅烷化合物和纳米白炭黑制备超疏水溶液，然后，根据双层排水沥青路面施工步骤，分别在双层排水沥青路面上、下层均匀喷洒超疏水溶液，使双层排水沥青路面形成超疏水表面，最后，对双层排水沥青路面实际排水效果进行测试，确定超疏水溶液最佳喷洒量，提升双层排水沥青路面排水性能，同时利用孔隙中水流来清污，达到自清洁效果，降低孔隙堵塞概率。

(3)有益效果

双层排水沥青路面因其特殊的双层构造，可将灰尘颗粒进行过滤，防止灰尘颗粒落入其下排水沥青结构层，从而避免因堵塞而造成排水不畅等问题。但是随着使用年限的增加，双层排水性沥青路面仍存在因孔隙被灰尘、砂砾等污染物堵塞而出现排水不畅等问题。车辆在道路上行驶容易发生侧滑，产生水漂现象，影响安全驾驶。其次，如果因孔隙堵塞而导致排水不畅，车辆荷载引起的动水压力也可能使双层排水沥青路面出现水损害现象。本发明提供一种双层排水沥青路面排水性能提升方法，将制备的超疏水溶液喷洒在双层排水沥青路面上、下层，使其形成超疏水表面，对提升双层排水沥青路面排水能力，同时利用孔隙中水流来清污，达到自清洁效果，降低孔隙堵塞概率具有十分重要的现实意义。

具体实施方式

本发明提供一种双层排水沥青路面排水性能提升的方法，具体实施步骤如下：

(1)首先将硅烷化合物匀速掺入由适量的乙醇、去离子水以及氨水组成的混合溶液中，将该混合溶液加热到70℃，待水解反应充分后，再加入一定量纳米白炭黑，在25℃的环境下，利用高速磁力搅拌机将所得溶液在5000r/min的转速下搅拌15min，制得混合均匀的超疏水乳液；

(2)成型双层排水沥青路面下层多孔沥青混合料车辙板试件，室温下放置24h，使用高压喷雾枪将超疏水溶液喷洒至的孔隙结构表面，再在车辙板试件表面全幅洒布改性乳化沥青作为粘层油；

(3)加铺双层排水沥青路面上层多孔沥青混合料，室温下放置24h，采用高压喷雾枪将超疏水溶液喷洒至双层排水沥青路面上层孔隙结构表面；

(4)调整双层排水沥青路面上、下层超疏水溶液喷洒量，利用接触角测试仪和滚动角测量仪分别测试不同喷洒量下上、下层沥青混合料孔隙结构表面的接触角和滚动角，确定最佳超疏水溶液喷洒量；

(5)在双层排水沥青路面上、下层沥青混合料孔隙结构中分别掺入一定量灰尘颗粒，采用渗水仪测试在最佳超疏水溶液喷洒量下双层排水沥青路面上、下层多孔沥青混合料排水性能及其孔隙结构表面自清洁效果，提升双层排水沥青路面的排水性能。