CN105862542B - 一种小粒径大孔隙多层排水沥青路面结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小粒径大孔隙多层排水沥青路面结构，其特征在于，它包括从下至上依次设置的排水沥青混凝土PAC‑16下面层(1)、排水沥青混凝土PAC‑10中面层(2)和排水沥青混凝土PAC‑5上面层(3)；其中，排水沥青混凝土PAC‑16下面层(1)、排水沥青混凝土PAC‑10中面层(2)和排水沥青混凝土PAC‑5上面层(3)均由排水沥青混合料铺筑而成，所述的排水沥青混合料由结合料与集料混合而成。与现有技术相比，本发明的多层排水沥青路面结构保证了路面的厚度，延长了多孔沥青路面的耐久性，具有更优秀的排水与降噪效果。

Description

一种小粒径大孔隙多层排水沥青路面结构
技术领域
本发明属于道路工程建设领域，具体涉及一种小粒径大孔隙多层排水沥青路面结构。
背景技术
随着我国高速公路路网的不断完善，公路路面存在的许多问题也逐渐暴露出来。国内研究统计发现，目前国内许多重要高速公路采用的沥青路面的抗滑性能较低，摩擦系数不满足标准的路面超过一半，路表构造深度不符合标准的里程数占到公路总里程的七成左右。在夏季多雨时节，交通事故频发，究其原因，主要是在雨天的高速公路上，路面容易积水而产生水漂、路面滑溜导致刹车无法发挥作用、轮胎踩水喷雾影响后面车辆视线等等。
近年来，为了保证雨天路面的交通安全性，增加路面材料的抗滑性能，排水沥青路面的研究正在逐步兴起。排水沥青路面(PAC)起源于欧洲，是一种新型高科技生态环保路面，它主要是由孔隙率大于20％的沥青混凝土组成。然而，现在大部分高速公路采用的是单层排水沥青结构形式，如美国在上世纪70年代研发的开级配抗滑磨耗层(OGFC)，厚度仅20mm，空隙率约15％。单层的大孔隙排水路面排水不彻底，无法适应较大的降水量；容易出现严重掉粒、松散等病害，使用寿命短；孔隙容易堵塞而失去透水功能，使得养护困难。
可见，单层排水沥青路面不能完全满足雨天路面良好的排水要求，增加路面的抗滑性能。荷兰首先提出并应用了双层排水沥青路面，与单层排水沥青路面结构相比，其排水和降噪性能都有了一定的提高，但是其表面层仍然采用集料最大公称粒径为9.5mm(大粒径)的沥青混合料，而大粒径大孔隙沥青路面常出现骨料剥落松散等破坏，这主要是因为大量使用粗集料必然导致沥青用量的降低，沥青粘结剂粘结能力不足所致。排水沥青混凝土由于其空隙率大，与空气和水的接触面积较大，老化现象比较严重。同时集料与沥青直接也需要足够的粘结力以抵抗车辆荷载造成的飞散破坏。因此，粘结料的性能也是保证沥青路面耐久性的关键因素。
《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2006)中的4.1.3条规定，各沥青层的厚度应与混合料的公称最大粒径相匹配，一般沥青层的最小压实厚度不宜小于混合料公称最大粒径的2.5～3倍，对断级配或以粗集料为主的嵌挤型级配的沥青混合料，其一层压实最小厚度不宜小于公称最大粒径的2.5倍，以利于碾压密实，提高其耐久性、水稳性。同时，根据《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2006)中的表4.1.3可以发现，公称最大粒径为16mm的沥青混合料，其适宜厚度为4～6cm；公称最大粒径为9.5mm的沥青混合料，其适宜厚度为2～2.5cm；公称最大粒径为4.75mm的沥青混合料，其适宜厚度为1.5～2.5cm。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种小粒径大孔隙多层排水沥青路面结构，以解决现有技术存在的排水、降噪、耐久性等性能不佳的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种小粒径大孔隙多层排水沥青路面结构，其特征在于，它包括从下至上依次设置的排水沥青混凝土PAC-16下面层、排水沥青混凝土PAC-10中面层和排水沥青混凝土PAC-5上面层；
所谓小粒径指该排水沥青路面结构表面层采用了最大公称粒径为4.75mm的小粒径集料，与普通排水沥青路面结构表面层一般采用的最大公称粒径为9.5mm或13.2mm等的大粒径集料形成对比。所谓大孔隙指该排水路面结构层的孔隙率在20％～25％之间，孔隙率大。
其中，
排水沥青混凝土PAC-16下面层由结合料和第一集料以4.8：100的质量比混合铺筑而成；
排水沥青混凝土PAC-10中面层由结合料和第二集料以5.5：100的质量比混合铺筑而成；
排水沥青混凝土PAC-5上面层由结合料和第三集料以7：100的质量比混合铺筑而成。
其中，所述的排水沥青混凝土PAC-16下面层的厚度为4～6cm，优选4cm。
其中，所述的排水沥青混凝土PAC-10中面层的厚度为3～4cm，优选4cm。
其中，所述的排水沥青混凝土PAC-5上面层的厚度为2～4cm，优选2cm。
其中，优选如下组合的小粒径大孔隙多层排水沥青路面结构：
排水沥青混凝土PAC-16下面层厚度为4cm，排水沥青混凝土PAC-10中面层的厚度为4cm，排水沥青混凝土PAC-5上面层的厚度为2cm。
其中，结合料与各集料混合而成的排水沥青混合料的孔隙率均为20～25％。
其中，所述的结合料由高粘改性剂和基质沥青以10～14：100的质量比混合而成。
其中，所述的高粘改性剂为TPS高粘改性剂，所述的基质沥青为壳牌90#基质沥青。
其中，所述第一集料的公称最大粒径为16mm。
其中，所述第二集料的公称最大粒径为9.5mm。
其中，所述第三集料的公称最大粒径为4.75mm。
上述各原材料所需要求见表1和表2。
表1排水沥青混合料用结合料的技术要求
表2PAC-16、PAC-10、PAC-5排水沥青混合料集料级配要求
有益效果：与现有技术相比，本发明采用的多层排水沥青路面结构保证了路面的厚度，延长了多孔沥青路面的耐久性，具有更优秀的排水与降噪效果。
附图说明
图1为实施例1中多层排水沥青路面的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的多层排水沥青路面结构，由下至上依次设置排水沥青混凝土PAC-16下面层、排水沥青混凝土PAC-10中面层、排水沥青混凝土PAC-5上面层。
其中，排水沥青混凝土PAC-16层厚度为4cm、排水沥青混凝土PAC-10层厚度为4cm、排水沥青混凝土层PAC-5层厚度为2cm。
所述的排水沥青混凝土层PAC-16下面层为质量比4.8:100的结合料与集料混合而成的排水沥青混合料，其孔隙率为25％。其中，所述结合料由质量比为14:100的高粘改性剂与基质沥青组成；所述集料的公称最大粒径为16mm；
所述的排水沥青混凝土层PAC-10中面层为质量比5.5:100的结合料与集料混合而成的排水沥青混合料，其孔隙率为25％。其中，所述结合料由质量比为14:100的高粘改性剂与基质沥青组成；所述集料的公称最大粒径为9.5mm；
所述的排水沥青混凝土层PAC-5上面层为质量比7:100的结合料与集料混合而成的排水沥青混合料，其孔隙率为20％。其中，所述结合料由质量比为14:100的高粘改性剂与基质沥青组成；所述集料的公称最大粒径为4.75mm。
本实施例中的多层排水沥青路面结构，各项技术指标均满足路面结构使用要求，具体结果见下表3
表3：检测结果
其中，复合结构：试验过程中所采用的试件是根据本发明中多层排水沥青路面结构等厚度比例成型的“排水沥青混凝土PAC-16下面层+排水沥青混凝土PAC-10中面层+排水沥青混凝土PAC-5上面层”的结构形式。
实施例2
目前与单层排水沥青路面相比，双层排水沥青路面的研究与应用较多，本实施例将三层排水沥青路面与双层排水沥青路面进行对比，对比例包括：
“4cmPAC-16下面层+4cmPAC-10中面层+2cmPAC-5上面层”结构1，
“5cmPAC-16下面层+5cmPAC-10上面层”结构2。
其中，所述排水沥青混凝土层PAC-16为质量比4.8:100的结合料与集料混合而成的排水沥青混合料，其孔隙率为25％。其中，所述结合料由质量比为14:100的高粘改性剂与基质沥青组成；所述集料的公称最大粒径为16mm；
所述的排水沥青混凝土层PAC-10为质量比5.5:100的结合料与集料混合而成的排水沥青混合料，其孔隙率为25％。其中，所述结合料由质量比为14:100的高粘改性剂与基质沥青组成；所述集料的公称最大粒径为9.5mm；
所述的排水沥青混凝土层PAC-5为质量比7:100的结合料与集料混合而成的排水沥青混合料，其孔隙率为20％。其中，所述结合料由质量比为14:100的高粘改性剂与基质沥青组成；所述集料的公称最大粒径为4.75mm。
本实施例中的路面铺设结构，各项技术指标均满足路面结构使用要求。两种路面结构的排水与降噪效果对比见表4。
表4排水与降噪效果对比
由上述本发明实施例提供的具体实施方案，可以看出，本发明运用的新铺设结构，适应不同面层厚度最大公称粒径的要求。同时与现有技术相比，排水速度更快，降噪效果更佳，在降雨量较大，交通噪声污染严重的地区，具有广泛的应用前景。

Claims (4)

1.一种小粒径大孔隙多层排水沥青路面结构，其特征在于，它包括从下至上依次设置的排水沥青混凝土PAC-16下面层(1)、排水沥青混凝土PAC-10中面层(2)和排水沥青混凝土PAC-5上面层(3)；
其中，
排水沥青混凝土PAC-16下面层(1)由结合料和第一集料以4.8：100的质量比混合铺筑而成，所述第一集料的公称最大粒径为16mm；
排水沥青混凝土PAC-10中面层(2)由结合料和第二集料以5.5：100的质量比混合铺筑而成，所述第二集料的公称最大粒径为9.5mm；
排水沥青混凝土PAC-5上面层(3)由结合料和第三集料以7：100的质量比混合铺筑而成，所述集料的公称最大粒径为4.75mm；
其中，
所述的排水沥青混凝土PAC-5上面层(3)的厚度为2cm；
所述的排水沥青混凝土PAC-16下面层(1)的厚度为4～6cm；
所述的排水沥青混凝土PAC-10中面层(2)的厚度为3～4cm。
2.根据权利要求1所述的小粒径大孔隙多层排水沥青路面结构，其特征在于，结合料与各集料混合而成的排水沥青混合料的孔隙率均为20～25％。
3.根据权利要求1所述的小粒径大孔隙多层排水沥青路面结构，其特征在于，所述的结合料由高粘改性剂和基质沥青以10～14：100的质量比混合而成。
4.根据权利要求3所述的小粒径大孔隙多层排水沥青路面结构，其特征在于，所述的高粘改性剂为TPS高粘改性剂。
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