一种预制地毯式智能沥青路面制造技术

本实用新型专利技术涉及一种预制地毯式智能沥青路面，包括可卷曲沥青混凝土层和至少一个智能骨料单元，所述智能骨料单元以嵌入的方式置于所述可卷曲沥青混凝土层中。本实用新型专利技术提供了一种预埋智能传感器单元的地毯式沥青路面，实现了沥青路面的快速修复，并通过监测车辆荷载作用下的路面动力响应，解析出交通信息，实现了快速养护与智慧交通技术的融合。

【技术实现步骤摘要】
一种预制地毯式智能沥青路面
本技术涉及道路工程领域，具体涉及一种预制地毯式智能沥青路面。
技术介绍
随着我国城市化进程的加快及智慧交通发展的大背景下，城市道路承载过大，需要高频率的道路养护与修补。而传统的修补方法维修时间长、造价高，不仅造成严重的交通拥堵，还阻碍了智慧交通的实现与发展。由于实现智慧交通需要在道路中安装大量传感器，而粗犷式铺面施工工艺会对传感器带来极大的威胁，轻则影响传感器的采集精度，重则会使传感器失效。常见的道路监测系统可分为嵌入式与非嵌入式两大类。常见的道路监测系统可分为嵌入式与非嵌入式两大类。非嵌入式监测技术通常用于交通信息监测，非嵌入式监测技术，包括气动管、摄像机、超声波系统、红外线和雷达系统，但非嵌入式监测无法获取车重信息且易受到天气与人为破坏的影响。嵌入式监测系统所采用的传感器包括了光纤光栅应变传感器、应力应变(片)传感器、压力传感器、石英压电传感器、位移传感器、温度传感器、湿度传感器。这些传感器通常被埋设于道路中，并通过线缆将监测数据传输给采集设备。由于前端的传感器仅用于传感而没有数据处理和存储的功能，使得大量监测数据难以实时处理，导致通信堵塞与数据冗余。由于需要配备高功耗、高成本的适配器和数据采集设备，使得系统安装、运营与维护成本高昂。此外，这些传感器嵌入至路面中破坏了道路结构的完整性，随着监测时长的增加，系统的监测精度会降低。此外，嵌入式监测技术中最流行的应用为动态称重技术，如弯板式动态称重系统和压电式动态称重系统。这些系统对路面的刚度和平整度有很高的要求，在沥青路面上使用时，需要进行路面改造，增加了施工和养护成本。近年来，随着计算机通信技术、互联网技术以及传感技术的发展，有学者开发了可应用于道路工程领域的MEMS传感器。然而，将MEMS传感器应用于实际道路监测存在诸多挑战，必须要考虑施工中的高温、潮湿、腐蚀性环境等短期影响以及实际道路结构中的冻融循环、车辆荷载等长期影响，还必须考虑传感器的通信与能量供应问题。通过预制技术，在路面铺装前，将传感器与道路结构完美结合在一起，不仅可以避免粗犷式铺面施工导致的传感器损坏，还能精确控制传感器布设位置与能量通信元件的保护封装。目前，我国对此类技术的研究还很少。亟需提供一种可以实现快速养护与智慧交通技术的融合。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷和不足，本技术提供了一种预制地毯式智能沥青路面及其制备方法。实现沥青路面的快速修复，并通过监测车辆荷载作用下的路面动力响应，解析出交通信息。本技术的目的在于提供一种预制地毯式智能沥青路面，包括可卷曲沥青混凝土层和至少一个智能骨料单元，所述智能骨料单元以嵌入的方式置于所述可卷曲沥青混凝土层中。本技术提供一种工厂预制的“地毯式”沥青路面铺装层，预制好后可以如卷地毯一样卷起堆放，而现场安装时则如铺开地毯一样铺设施工，从而避免了传统沥青路面维修过程中的热拌、运输、碾压和冷却等过程，实现路面的快速罩面修复和迅速开放交通。此外，在“地毯式”沥青路面预制过程中，将传感器提前嵌入至路面结构中，避免粗犷式铺面施工造成的传感器损坏与路面破坏。嵌入传感器的沥青路面铺装层将具备自感知功能，不仅能感知路面上的交通流信息，包括车速、车重、车型等，还能够感知铺装层结构内部状态，实现车路信息的一体化监检测。根据本技术的一些优选实施方式，每卷可卷曲沥青混凝土层的长度为10m-200m，宽度为0.1m-3.75m，厚度为25mm-50mm；优选的，长度为10m-50m，宽度为1m-3.75m，厚度为30mm-40mm。根据本技术的一些优选实施方式，所述智能骨料单元为圆柱形、或正方形或长方形形状，优选为圆柱形，其直径为50-80mm，高为20-50mm。根据本技术的一些优选实施方式，所述智能骨料单元沿所述可卷曲沥青混凝土层的长度方向均匀排列；优选的，所述智能骨料单元之间的距离为200mm-500mm。根据本技术的一些优选实施方式，以重量份计，所述可卷曲沥青混凝土层包括如下原材料制备而成：4.5-12份沥青、80-95份矿料、0.6-8份改性剂和0.005-0.02份纤维；优选为8-12份沥青、82-90份矿料、5-8份改性剂和0.01-0.02份纤维；其中，所述沥青为基质沥青或SBS改性沥青。根据本技术的一些优选实施方式，所述矿料的公称最大粒径为4.75mm、9.5mm或13.2mm，优选为9.5mm；所述矿料的级配为13.2mm100％，9.5mm92％-100％，4.75mm60％-70％，2.36mm40％-50％，1.18mm20％-30％，0.3mm10％-15％，0.15mm5％-10％，0.075mm5％-8％。根据本技术的一些优选实施方式，所述改性剂包括热塑性弹性体和流动改性剂，其中，所述热塑性弹性体与所述流动改性剂的重量比为28-80:20-72，优选为50-80:20-50。根据本技术的一些优选实施方式，所述热塑性弹性体选自SBS、POE、EVA和PO中的一种或多种，优选为以重量比计为SBS:EVA＝60-80:20-40；和/或，所述流动改性剂为以重量比计为25-55:4-12:8-30的树脂、蜡和软化剂，优选为40-50:4-8:20-30。根据本技术的一些优选实施方式，所述树脂为C5或C9的石油树脂，优选为C5石油树脂；和/或，所述软化剂选自环烷油、抽余油、橡胶油、桐油、蓖麻油、玉米油、大豆油、菜籽油、亚麻油、葵花籽油和棕榈油中的一种或多种；优选为环烷油；和/或，所述蜡为沙索蜡和/或PE蜡，优选为PE蜡。根据本技术的一些优选实施方式，所述矿料包括粗集料、细集料和矿粉；其中，所述粗集料为玄武岩和/或灰绿岩；所述细集料为石灰岩；所述矿粉为石灰岩矿粉；和/或，所述纤维选自木质素纤维、聚酯纤维和玄武岩纤维中的一种或多种。根据本技术的一些优选实施方式，所述智能骨料单元包括传感元件、供电元件、计算元件、通信元件和设于外部的封装部件。本技术采用上述智能骨料单元能够实现路面振动与温度的监测，具备抗压、防水、低功耗、高精度的特性，能够实现车速、车轴、车型、交通流量的监测。根据本技术的一些优选实施方式，所述传感元件包括应力应变传感器、加速度传感器和温湿度传感器，用于感知包括路面受力信息、结构振动信息和温湿度信息；所述供电元件采用集成式的压电储能单元与电池，用于将车辆荷载的机械能转化为电能并存储，实现单元自供电，为各个元器件提供电能；所述计算元件采用微处理器单元，内嵌预处理算法，实现对感知数据的滤波去噪以及特征值提取，并实现自动通信触发机制与运行模式切换机制；所述通信元件采用无线射频电路技术与低频的自定义通信协议，实现局部区域的无线通信，将所述智能骨料单元的数据无线发送至路旁的接收设备中；所述封装部件采用水泥基材料，用于保护所述智能骨料单元中的各类元器件。本技术中，所述的自动通信触发机制，是基于降低能耗的考虑，智能骨料单元中的通信元件并不实时地与接收设备通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预制地毯式智能沥青路面，其特征在于，包括可卷曲沥青混凝土层和至少一个智能骨料单元，所述智能骨料单元以嵌入的方式置于所述可卷曲沥青混凝土层中。/n

【技术特征摘要】
1.一种预制地毯式智能沥青路面，其特征在于，包括可卷曲沥青混凝土层和至少一个智能骨料单元，所述智能骨料单元以嵌入的方式置于所述可卷曲沥青混凝土层中。


2.根据权利要求1所述的预制地毯式智能沥青路面，其特征在于，每卷可卷曲沥青混凝土层的长度为10m-200m，宽度为0.1m-3.75m，厚度为25mm-50mm。


3.根据权利要求2所述的预制地毯式智能沥青路面，其特征在于，每卷可卷曲沥青混凝土层的长度为10m-50m，宽度为1m-3.75m，厚度为30mm-40mm。


4.根据权利要求1所述的预制地毯式智能沥青路面，其特征在于，所述智能骨料单元为圆柱形或正方形或长方形。


5.根据权利要求4所述的预制地毯式智能沥青路面，其特征在于，所述智能骨料单元为圆柱形，其直径为50-80mm，高为20-50mm。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的预制地毯式智能沥青路面，其特征在于，所述智能骨料单元沿所述可卷曲沥青混凝土层的长度方向均匀排列。


7.根据权利要求6所述的预制地毯式智能沥青路面，其特征在于，所述智能骨料单元之间的距离为200mm-500mm。


8.根据权利要求1-5中任一项所述的预制地毯式智能沥青路面，其特征在于，以重量份计，所述可卷曲沥青混凝土层包括如下原材料制备而成：4.5-12份沥青、80-95份矿料、0.6-8份改性剂和0.005-0.02份纤维；
和/或，所述矿料的公称最大粒径为4.75mm、9.5mm或13.2mm。


9.根据权利要求8所述的预制地毯式智能沥青路面，其特征在于，所述矿料的公称最大粒径为9.5mm；所述矿料的级配为13.2mm100％，9.5mm92％-100％，4.75mm60％-70％，2.36mm40％-50％，1.18mm20％-30％，0.3mm10％-15％，0.15mm5％-10％，0.075mm5％-8％。


10.根据权利要求8所述的预制地毯式智能沥青路面，其特征在于，所述改性剂包括热塑性弹性体...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹东伟，张艳君，杨海露，叶周景，赵立东，
申请(专利权)人：中路高科北京公路技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11