CN103290755A

CN103290755A - 沥青混合料钉扎增强结构及其施工方法

Info

Publication number: CN103290755A
Application number: CN2013102058977A
Authority: CN
Inventors: 王声乐; 廖公云
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2033-05-29
Also published as: CN103290755B

Abstract

本发明公开了一种沥青混合料钉扎增强结构及其施工方法，该结构包括碾压成型的下层沥青混合料，下层沥青混合料的上表面垂直扎入一组钢钉，一组钢钉呈矩阵排列，下层沥青混合料与钢钉的上方覆盖有碾压成型的上层沥青混合料，钢钉的尖端部埋入下层沥青混合料中，钢钉的尾端嵌入上层沥青混合料中。该方法包括碾压下层沥青混合料、扎入钢钉和碾压上下层沥青混合料。本发明通过钢钉将路面荷载与热量高效地传递到路基中，具有较高的抗车辙能力。

Description

沥青混合料钉扎增强结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种沥青路面的结构，并涉及该结构的施工方法，具体涉及一种沥青混合料钉扎增强结构及其施工方法。

背景技术

沥青路面由于具有平整少尘、不透水、经久耐用等优势，被广泛应用于高速公路和城市道路建设中。在使用过程中，由于重载车辆增多、交通渠化加剧等的影响，沥青路面的车辙问题愈发突显，这不仅影响沥青路面的使用品质，而且还可能诱发交通安全问题。为了增强沥青混合料的抗车辙性能，通常采用以下三种技术措施：（1）采用低标号或高粘度的沥青或改性沥青，如特立尼达湖沥青以及SBS改性沥青；（2）采用各种沥青抗车辙剂；（3）采用嵌挤密实结构的集料级配，如当前被普遍采用的SMA沥青混合料。从使用效果来看，采用上述技术措施后，沥青路面的抗车辙性能得到了较大程度的提高。但不容忽视的是，在一些特殊路段（如城市道路公交车站、道路交叉口附近路段），由于存在车辆频繁刹车减速、启动加速、转向运动，沥青路面的车辙问题非常突出，即便采用上述技术措施，所能起到的效果仍然有限，急需具有更高抗车辙性能的沥青路面。

从能量的角度来说，在刹车减速、启动加速和转向阶段，车辆的动能一部分通过轮胎/路面的界面以摩擦生热的形式消耗掉，另一部分能量通过沥青路面结构传递至路基深处。沥青路面结构作为能量传递的媒介，如果其本身吸收能量的能力较强，则传递至路基深处的能量较小；如果本身吸收能量的能力不强，则更多的能量将被传递至路基深处。

现有的沥青混合料抗车辙性能增强方法，如采用改性沥青或抗车辙剂或嵌挤密实结构，作用机理主要是减少沥青混合料对车辆传递能量的吸收率，即减少沥青混合料在反复荷载作用下的永久变形累积率。但从现有的实践来看，这些抗车辙性能增强方法还不能很有效地将车辆能量传递至路基深处。

同时，一个众所周知的事实是，路面结构内的温度状况直接影响沥青混合料的抗车辙性能。由于沥青的温度敏感性，路面结构温度越高，其抗车辙的能力越差。那么，如果能将路面结构内的热量迅速有效地传递至路基深处，将大大改善沥青路面的车辙状况。

总之，为了有效提高沥青混合料的抗车辙性能，其核心就是要提高能量的传递效率（即降低能量的吸收率），将车辆荷载的能量与沥青路面吸收的热量及时有效传递至路基深处，以改善沥青路面的温度状况。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能将路面荷载与热量高效地传递到路基中的沥青混合料钉扎增强结构及其施工方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的沥青混合料钉扎增强结构包括碾压成型的下层沥青混合料，所述下层沥青混合料的上表面垂直扎入一组钢钉，所述一组钢钉呈矩阵排列，所述下层沥青混合料与钢钉的上方覆盖有碾压成型的上层沥青混合料，所述钢钉的尖端部埋入下层沥青混合料中，所述钢钉的尾端嵌入上层沥青混合料中。

作为优选，所述一组钢钉中相邻钢钉的间距为40mm～80mm。

作为优选，所述钢钉的直径为4mm～10mm，所述钢钉的长度为40mm～80mm，所述钢钉嵌入上层沥青混合料的长度为20～30mm，所述上层沥青混合料的厚度为30mm～40mm。

本发明提供的沥青混合料钉扎增强结构的施工方法包括以下步骤：

1）将沥青混合料铺设到路面基层上，采用压路机将下层沥青混合料碾压成型；

2）将一组直径为4mm～10mm、长度为40mm～80mm的钢钉钉入下层沥青混合料中，所述一组钢钉呈矩阵排列，相邻钢钉的间距为40mm～80mm，钢钉的尾端露出下层沥青混合料20mm～30mm；

3）在下层沥青混合料与钢钉的上方铺设沥青混合料，采用压路机将上层沥青混合料碾压成型，上层沥青混合料的厚度为30mm～40mm。

作为优选，为了提高钢钉与下层沥青混合料的粘合力，上述步骤2）中钉入钢钉时下层沥青混合料的温度保持在140℃以上。

有益效果：本发明在现有沥青混合料中加入了矩阵排列的钢钉，具有的有益效果是：

（1）所采用的具有一定长度的钢钉，对沥青混合料起到刚度增强作用，同时对沥青混合料的侧向变形具有限制作用，从而提高了沥青混合料的抗车辙性能；

（2）所采用的具有一定长度的钢钉，由于钢钉的良好导热作用，可快速将上层沥青混合料中的热量传递到路面结构的深处，从而改善沥青路面的温度场环境，提高沥青路面的抗车辙性能；

（3）所采用的具有一定长度的钢钉，其尖端位于下层沥青混合料中，另一端位于上层沥青混合料中，加强了两层沥青混合料之间的粘结作用，增强了两层沥青混合料之间的协同变形，也提高了沥青路面结构的抗车辙性能。

附图说明

图1是本发明的实施例的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图中：1下层沥青混合料；2钢钉；3上层沥青混合料。

具体实施方式

实施例：本实施的沥青混合料钉扎增强结构如图1和图2所示，包括碾压成型的下层沥青混合料1，下层沥青混合料1的上表面垂直扎入一组钢钉2，一组钢钉2呈矩阵排列，相邻钢钉的间距为40mm～80mm，下层沥青混合料1与钢钉2的上方覆盖有碾压成型的上层沥青混合料3，钢钉2的尖端部埋入下层沥青混合料1中，钢钉2的尾端嵌入上层沥青混合料3中，钢钉2的规格为6*80mm，钢钉2嵌入上层沥青混合料3中的长度为20mm，上层沥青混合料3的厚度为30mm。

上述沥青混合料钉扎增强结构的施工方法包括以下步骤：

2）将下层沥青混合料温度保持在140℃以上，将一组直径为4mm～10mm、长度为40mm～80mm的钢钉钉入下层沥青混合料中，所述一组钢钉呈矩阵排列，相邻钢钉的间距为40mm～80mm，钢钉的尾端露出下层沥青混合料20mm～30mm；

为了验证上述结构与施工方法的效果，在实验室中采用以下步骤进行测试：

第一步，按照JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0703-2011“沥青混合料试件制作方法（轮碾法）”，在轮碾成型机上，成型300mm×300mm×60mm的板块状下层沥青混合料（AC-20）试件；

第二步，从轮碾成型机取下板块状下层沥青混合料（AC-20）试件，将温度保持在140℃以上，把一组6*80mm的钢钉以60mm的间距呈矩阵排列垂直钉入下层沥青混合料（AC-20）试件中，使得钢钉的尾部露出上表面20cm；

第三步，将“钉扎”板块状试件放在轮碾成型机上，在其上再碾压厚度为40mm的沥青混凝土（SMA-13）；

第四步，按照JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0719-2011“沥青混合料车辙试验”方法，采用汉堡车辙仪，测试“钉扎”板块状试件60℃的抗车辙性能。

对比例：现有技术沥青混合料的车辙模型试验，除上述没有实施例中的“第二步”外，本例与实施例的其余步骤完全相同，所用材料也相同。

试验结果见下表：

由表中数据可知，本发明的钉扎增强结构的车辙动稳定度比现有技术提高13％，20000次时的车辙深度仅为现有技术的64％，可见由于钢钉的刚度增强和侧向限制作用，大幅提高了沥青混凝土的抗车辙性能。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims

1.一种沥青混合料钉扎增强结构，包括碾压成型的下层沥青混合料，其特征在于：所述下层沥青混合料的上表面垂直扎入一组钢钉，所述一组钢钉呈矩阵排列，所述下层沥青混合料与钢钉的上方覆盖有碾压成型的上层沥青混合料，所述钢钉的尖端部埋入下层沥青混合料中，所述钢钉的尾端嵌入上层沥青混合料中。

2.根据权利要求1所述的沥青混合料钉扎增强结构，其特征在于：所述一组钢钉中相邻钢钉的间距为40mm～80mm。

3.根据权利要求1或2所述的沥青混合料钉扎增强结构，其特征在于：所述钢钉的直径为4mm～10mm，所述钢钉的长度为40mm～80mm，所述钢钉嵌入上层沥青混合料的长度为20～30mm，所述上层沥青混合料的厚度为30mm～40mm。

4.一种沥青混合料钉扎增强结构的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的沥青混合料钉扎增强结构的施工方法，其特征在于：所述步骤2）中钉入钢钉时下层沥青混合料的温度保持在140℃以上。