技术领域
[0001] 本实用新型涉及道路工程领域，具体涉及一种预制地毯式智能沥青路面。
相关背景技术
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。
具体实施方式
[0023] 以下实施例进一步说明本实用新型的内容，但不应理解为对本实用新型的限制。在不背离本实用新型精神和实质的情况下，对本实用新型方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本实用新型的范围。
[0024] 若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用材料均为市售产品。
[0025] 本实用新型的实施方式中，预制地毯式智能沥青路面的制备方法，包括如下步骤：
[0026] (1)将可卷曲沥青混凝土的原材料进行混合，搅拌均匀，通过碾压，形成可卷曲沥青混凝土层；
[0027] (2)将所述路用智能骨料单元嵌入至预制的可卷曲沥青混凝土层中；
[0028] (3)将可卷曲沥青混凝土层卷绕成预制地毯式智能沥青面层卷；
[0029] (4)摊铺后形成预制地毯式智能沥青路面。
[0030] 实施例1
[0031] 1)混合可卷曲沥青混凝土原材料
[0032] 1-A)制备改性剂
[0033] 按如下重量配比备料：
[0034]
[0035] 将上述原料混合后加入到双螺杆挤出机中进行熔融混炼，然后挤出造粒，得到粒径＜3mm的颗粒物，即为改性剂。
[0036] 其中，所述熔融温度为120-160℃。
[0037] 本实施例中的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物弹性体选择岳阳石化的SBS 1301；乙烯-辛烯共聚物弹性体选择美国杜邦EVA250；树脂选择兰州石化的C5石油树脂；蜡选择扬州罗兰新材料有限公司的工业级PE蜡；软化剂选择克拉玛依炼油厂的KN4010环烷油。
[0038] 1-B)按照如下重量份配比准备原料：
[0039] 改性剂8集料和填料82
[0040] 埃索基质沥青10聚酯纤维0.02
[0041] 本实施例中，集料由粗集料和细集料组成，粗集料选择玄武岩；细集料选择石灰岩；填料选择石灰岩矿粉。
[0042] 其中，集料的公称最大粒径为9.5mm，集料和填料的级配如下表1所示：
[0043] 表1矿料级配表
[0044] 筛孔(mm) 13.5 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075通过率(％) 100 96 65 45 25 15 12 7 5
[0045] 1-C)在搅拌条件下，将改性剂与预热的集料混合，搅拌均匀，形成第一混合物料；其中，搅拌温度为165℃，搅拌时间为25s。
[0046] 1-D)向第一混合物料中加入液态埃索基质沥青，搅拌均匀，形成第二混合物料；其中，搅拌温度为165℃，搅拌时间为50s。
[0047] 1-E)向第二混合物料中加入纤维，搅拌均匀，形成第三混合物料；其中，搅拌温度为165℃，搅拌时间为50s。
[0048] 1-F)向第三混合物料中加入填料，搅拌均匀，即得。其中，搅拌温度为165℃，搅拌时间为85s。
[0049] 2)制备路用智能骨料单元
[0050] 路用智能骨料单元核心部件为PCB板，PCB板上配备有MEMS加速度传感器(ADXL103)、AD模数转换器(AD7689)、微处理器(STM32L151)以及无线通信模块(APC340、射频IC:SX1278的芯片)。此外，配备锂离子电池为PCB板上的元器件供电，采用堆栈式压电片与能量收集电路采集车辆荷载作用下的路面机械能，将机械能转化为电能为锂离子电池充电。智能骨料的形状尺寸应使智能骨料单元嵌入可卷曲沥青混凝土层中，不影响混凝土层的卷曲。
[0051] 3)制备预制沥青混凝土面层卷及预埋路用智能骨料单元
[0052] 3-A)将步骤1)制备的可卷曲沥青混凝土进行摊铺处理；其中，摊铺处理的温度为140℃；
[0053] 3-B)在平铺好的可卷曲沥青混凝土面层卷上进行标记，确定智能骨料单元预埋位置；
[0054] 3-C)将步骤2)制备的智能骨料单元布设至指定位置，外部采用水泥基材料进行封装。
[0055] 3-D)预制沥青混凝土面层卷上摊铺可卷曲沥青混凝土，依次进行初压、复压、终压处理，得到嵌有智能骨料单元的可卷曲沥青混凝土层；其中，初压的温度为130℃；复压的温度为110℃；终压的温度为50℃。
[0056] 3-E)采用专用卷曲设备将可卷曲沥青混凝土层进行卷曲处理，得到预制沥青混凝土面层卷。其中，卷曲的温度为10℃，卷曲的速度为0.5m/min。
[0057] 3-F)将预制沥青混凝土面层卷打包，置于阴凉处贮存，并覆盖篷布、防雨布等以备用。本实施例中每卷预制沥青混凝土面层卷长10m，宽1m，厚30mm。如图1可见本实施例提供的预制地毯式智能沥青路面剖面，智能骨料1嵌入下面层2即可卷曲沥青混凝土层。所述智能骨料单元为圆柱形，其直径为50mm，高为20mm，沿其所述智能骨料单元高的方向嵌入可卷曲沥青混凝土层中。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；所述智能骨料单元之间的距离为200mm。
[0058] 实施例2
[0059] 除沥青改为SBS改性沥青，与实施例1不同，其他方法均与实施例1相同。
[0060] 实施例3
[0061] 除级配为最大公称粒径4.75mm(矿料级配如表2所示)，与实施例1不同，其他方法均与实施例1相同。
[0062] 表2矿料级配表
[0063]筛孔(mm) 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
通过率(％) 100 75 55 35 25 18 12 7
[0064] 对比例1
[0065] 使用70#基质沥青，AC-13级配，进行混合料成型，并现场开挖进行预埋路用智能骨料单元。
[0066] 实验例1
[0067] 将对比例1和本实施例1-3中制备的沥青混合料按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTG E20-2011)》的方法制备成试件，进行性能测试，测试结果见表3。采集数据如表4和5所示。
[0068] 表3性能测试结果
[0069]
[0070] 表4车速与轴距监测(对比例1)
[0071]
[0072] 表5车速与轴距监测(实施例)
[0073]
[0074] 测定结果表明：与对比例相比，本实用新型制备的预制地毯式沥青混合料的性能显著提高：最大荷载可以达到5350N；动稳定度达到5769次/mm；马歇尔稳定度达到17.4kN。智能骨料单元抗压强度可达67.54Mpa，完全能够承受实际车辆的荷载。智能骨料单元可实现车速与轴距的监测，计算值与实测值基本吻合，在常规路面中误差可控制在4％以内，而在预制式沥青路面中，由于施工精度的提高，误差可控制在2％以内。本实用新型制备的可卷曲纤维沥青混合料具有良好的抗疲劳性、耐高温性、抗变形性。智能骨料单元可根据不同的实际需求进行定制，其封装方法能够承受实际道路的车辆荷载，精度提高50％。
[0075] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
