【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新型路面，更具体地，涉及一种基于磁感应加热的复合式自愈合沥青混凝土路面结构及构建方法。
技术介绍
1、由于车辆荷载反复作用加之自然环境因素的不利影响，高等级公路沥青路面在运营过程中其上面层极易产生微裂纹。这些微裂纹若得不到及时有效处治，极可能进一步发展为宏观裂缝，导致路面服役耐久性与通行舒适性衰减，进而降低路面使用寿命与行车安全性。针对路面裂缝类病害，目前公路管理部门要采用稀浆封层、微表处以及薄层罩面等措施进行被动维修，它们针对的主要是已发展到中后期的路面开裂损伤，无法实现路面处于微裂纹阶段的主动预养护，且养护投资费用高，养护周期长，影响车辆通行效率。鉴于此，如何实现路面裂缝的及时主动修复已成为道路工程领域广为关注的重点。作为一类典型的温敏性材料，沥青在高温下具有较强的流动性，因而赋予其良好的自愈合性能，即沥青在高温加热条件下可实现内部损伤裂缝的自动愈合。基于这一特性，有不少学者借助于路面加热方式研发自愈合沥青路面，其中磁感应加热技术凭借加热速率快、加热能效高、加热范围集中等优势，在自愈合路面研发领域发展迅速。该技术主要是通过在沥青混凝土中掺入一定量的金属感应材料使其在交变磁场下快速升温，从而实现沥青混凝土裂缝的高效自愈合。
2、当磁感应加热技术应用于沥青路面自愈合时，需要对整个沥青面层均匀加热。然而，传统磁感应加热技术存在沿路面深度方向加热不均匀的缺陷，进而造成裂缝自愈合效能降低，且其难以通过调整优化磁感应材料(种类、掺量)和磁感应设备参数(加热频率、加热功率、感应加热距离)予以改善。这是因为磁感线在
3、因此，需要研发一种新型的复合式自愈合沥青路面结构，以减缓感应加热时的温度梯度，增强感应加热裂缝自愈合性能。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于磁感应加热的复合式自愈合沥青混凝土路面结构及构建方法，旨在解决现有感应加热技术在沥青路面使用中出现的加热速率低，加热不均匀，愈合效果不佳的问题。
2、根据本专利技术的一个方面，提供一种复合式自愈合沥青混凝土路面结构，包括自上而下设置的磁感应上面层、沥青中面层和沥青下面层，所述磁感应上面层包括次强磁感应层和强磁感应层，所述次强磁感应层应置于所述强磁感应层的顶部。
3、在上述方案基础上优选，所述磁感应上面层为细粒式沥青混凝土层。
4、在上述方案基础上优选，所述沥青中面层为中粒式沥青混凝土层。
5、在上述方案基础上优选，所述沥青下面层为粗粒式沥青混凝土层。
6、在上述方案基础上优选，所述次强磁感应层采用外掺第一金属屑的细粒式沥青混凝土层，所述强磁感应层采用外掺第二金属屑的细粒式沥青混凝土层；所述第一金属屑的磁导率1～400(h/m)，导电率10*106～40*106(s/m)，所述第二金属屑的磁导率1～400h/m，导电率10*106～40*106s/m。
7、在上述方案基础上优选，所述第一金属屑和所述第二金属屑的公称直径小于4.75mm。
8、在上述方案基础上优选，所述磁感应上面层的公称最大颗粒直径为9.5mm-13.2mm，所述沥青中面层2的公称最大颗粒直径为16mm-19mm，所述沥青下面层的公称最大颗粒直径为26.5mm-31.5mm。
9、本专利技术还提供了一种复合式自愈合沥青混凝土路面结构的构建方法，包括如下步骤，
10、步骤a1，根据道路等级以确定磁感应上面层、沥青中面层2和沥青下面层的厚度；
11、步骤a2，根据配比以制作次强磁感应层和强磁感应层的原料，并确定次强磁感应层和强磁感应层的厚度分配；
12、步骤a3，通过马歇尔试验，重新确定磁感应上面层的中次强磁感应层和强磁感应层的油石比。
13、在上述方案基础上优选，所述步骤a2包括如下步骤，
14、步骤a21，将所述第一金属屑和所述第二金属屑分别按照不同掺比加入上面层对应的沥青混合料中，制作含有不同感应材料、不同掺比的马歇尔试件，对含有不同感应材料、相同掺比的马歇尔试件进行感应加热，在指定加热时间内，使用红外相机测量其顶面平均温升δt，则δt较低的马歇尔试件，其掺入的金属屑选定为第一金属屑，δt较高的马歇尔试件，其掺入的金属屑选定为第二金属屑；
15、步骤a22，将步骤a21中成型的马歇尔试件切割为不同厚度的切片，并按照次强磁感应层和强磁感应层的层位设计进行组合；
16、步骤a23，对步骤a22中各组合试件进行感应加热，在指定加热时间内，使用红外相机测量组合试件的侧表面温度，并计算其纵向平均温升tav和纵向温度梯度i，以确定次强磁感应层和强磁感应层的最佳厚度分配和最佳感应材料掺比；
17、其中，
18、公式中，tu为组合试件顶部温度，单位为℃；td为组合试件底部温度，单位为℃；h为组合试件厚度，单位为cm。
19、本专利技术的一种基于磁感应加热的复合式自愈合沥青混凝土路面结构，由于在交变磁场中的感应介质会由于电磁感应原理和电流的热效应会产生热量，因此，掺入沥青混合料中的感应介质，在外部施加交变磁场后，自身温度会迅速上升，感应介质周围的沥青和集料受到其传递过来的热量，也会随之升温。当沥青的温度达到或超过其软化点后，沥青的流动性明显增强，沥青混合料内部的微裂缝会由于周围的“液态”沥青流入到裂缝中而得到修复，从而自愈合速率大大提高。由于磁场在空间上的分布为靠近感应线圈的部分密集而远离感应线圈的部分稀疏，要使路面整体在纵向受热均匀，因此，本专利技术通过将路面上面层分由上到下分为次强磁感应层和强磁感应层，从而改变沥青路面上面层在感应磁场下的热场分布，使上面层结构在深度方向均匀受热。
20、本专利技术在路面结构层造价不增加或增加不大的情况下，将沥青上面层分为次强磁感应层和强磁感应层，分别进行两次摊铺，让两者在磁场下共同作用，通过改变沥青上面层的热场分布，让路面结构深度方向均匀受热，则路面裂缝自愈合效果明显。通过结合移动式磁感应设备，可在路面裂缝早期进行预养护，大大降低路面养护成本与工作量，显著减小对交通通行效率的影响。
21、本专利技术通过对废弃金属材料进行重新利用，使得原始意义上的环境污染物通过资源化的方式得到了重复利用，不仅减少了金属废弃物在环境中的污染，保护了自然环境，而且废弃金属材料的加入，替代了部分集料，减少了不可再生资源的使用。
22、相较于传统沥青路面，由于一般金属硬度较高，模量较大，在沥青路面中添加废弃金属材料，能在一定程度上提高沥青路面的抗磨耗性能，保障和改善路面粗糙度，提高路面抗滑本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合式自愈合沥青混凝土路面结构，其特征在于，包括自上而下设置的磁感应上面层、沥青中面层和沥青下面层，所述磁感应上面层包括次强磁感应层和强磁感应层，所述次强磁感应层应置于所述强磁感应层的顶部。
2.如权利要求1所述的一种复合式自愈合沥青混凝土路面结构，其特征在于，所述磁感应上面层为细粒式沥青混凝土层。
3.如权利要求1所述的一种复合式自愈合沥青混凝土路面结构，其特征在于，所述沥青中面层为中粒式沥青混凝土层。
4.如权利要求1所述的一种复合式自愈合沥青混凝土路面结构，其特征在于，所述沥青下面层为粗粒式沥青混凝土层。
5.如权利要求1所述的一种复合式自愈合沥青混凝土路面结构，其特征在于，所述次强磁感应层采用外掺第一金属屑的细粒式沥青混凝土层，所述强磁感应层采用外掺第二金属屑的细粒式沥青混凝土层；所述第一金属屑的磁导率1～400H/m，导电率10*106～40*106S/m；所述第二金属屑的磁导率1～400H/m，导电率10*106～40*106S/m。
6.如权利要求5所述的一种复合式自愈合沥青混凝土路面结构，其特征在
7.如权利要求1所述的一种复合式自愈合沥青混凝土路面结构，其特征在于，所述磁感应上面层的公称最大颗粒直径为9.5mm-13.2mm，所述沥青中面层的公称最大颗粒直径为16mm-19mm，所述沥青下面层的公称最大颗粒直径为26.5mm-31.5mm。
8.一种复合式自愈合沥青混凝土路面结构的构建方法，其特征在于，包括如下步骤，
9.如权利要求8所述的一种复合式自愈合沥青混凝土路面结构的构建方法，其特征在于，所述步骤A2包括如下步骤，
10.如权利要求9所述的一种复合式自愈合沥青混凝土路面结构的构建方法，其特征在于，纵向平均温升Tav和纵向温度梯度i计算公式如下：
...【技术特征摘要】
1.一种复合式自愈合沥青混凝土路面结构，其特征在于，包括自上而下设置的磁感应上面层、沥青中面层和沥青下面层，所述磁感应上面层包括次强磁感应层和强磁感应层，所述次强磁感应层应置于所述强磁感应层的顶部。
2.如权利要求1所述的一种复合式自愈合沥青混凝土路面结构，其特征在于，所述磁感应上面层为细粒式沥青混凝土层。
3.如权利要求1所述的一种复合式自愈合沥青混凝土路面结构，其特征在于，所述沥青中面层为中粒式沥青混凝土层。
4.如权利要求1所述的一种复合式自愈合沥青混凝土路面结构，其特征在于，所述沥青下面层为粗粒式沥青混凝土层。
5.如权利要求1所述的一种复合式自愈合沥青混凝土路面结构，其特征在于，所述次强磁感应层采用外掺第一金属屑的细粒式沥青混凝土层，所述强磁感应层采用外掺第二金属屑的细粒式沥青混凝土层；所述第一金属屑的磁导率1～400h/m，导电率10*106～40*106s/m；所...
【专利技术属性】
技术研发人员：周宏云，张德润，徐杨，刘郑，刘子阳，郝帅康，刘梦笛，杨鑫，王清臣，夏宇，
申请(专利权)人：湖北长江路桥有限公司，
类型：发明
国别省市：
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