CN106592369A - 高速公路重载沥青路面 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高速公路重载沥青路面，包括上面层(1)、中面层(3)和下面层(5)，所述中面层(3)与上面层(1)之间铺设封层(2)，中面层(3)与下面层(5)之间铺设粘层(4)，所述上面层(1)为沥青混合料SMA‑13，中面层(3)为沥青混合料Superpave‑20，下面层(5)为沥青混合料Superpave‑25。本发明的高速公路重载沥青路面，抗疲劳开裂性能较强、不易产生车辙、耐久性好，使用寿命长。

Description

高速公路重载沥青路面
技术领域
本发明属于现场铺筑的多层路面技术领域，特别是一种抗疲劳开裂性能较强、不易产生车辙、耐久性好、使用寿命长的重载交通条件下的高速公路沥青路面。
背景技术
随着国民经济的飞速发展，高等级公路客货运输量快速增长，重载、超载车辆也随之增加，沥青路面频繁出现结构性破坏，既有路面结构无法满足重载交通需求，从而加剧了沥青路面的破坏程度，严重缩短了路面的使用寿命、降低了道路的服务质量。
有效解决长期重载作用下半刚性基层反射裂缝、面层结构开裂及永久变形，成为高速公路沥青路面亟待解决的问题。
目前，对于长寿命沥青路面设计指标和标准尚未达成共识。国外主要以提高建设投资，即增加沥青层厚度，辅之以强制的交通轴载载重限制来实现路面的长寿命化。尽管国内有些地方也尝试了长寿命沥青路面的实践，但没有考虑国内外包括结构设计、材料设计以及施工控制方面差异。
总之，现有技术存在的问题是：重载交通条件下，高速公路沥青路面抗疲劳开裂性能较差、易产生车辙、耐久性差，使用寿命短。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高速公路重载沥青路面，抗疲劳开裂性能较强、不易产生车辙、耐久性好，使用寿命长。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种高速公路重载沥青路面，包括上面层、中面层和下面层，所述中面层与上面层之间铺设封层，中面层与下面层之间铺设粘层，所述上面层为沥青混合料SMA-13，中面层为沥青混合料Superpave-20，下面层为沥青混合料Superpave-25。
本发明与现有技术相比，其显著优点为使用寿命长。
其原因在于本发明采用较厚的沥青面层与新型材料，提高其抗疲劳开裂性能、抗高温性能以及耐久性，从而满足了重载交通的需求，并且延长高速公路沥青路面的使用寿命。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明高速公路重载沥青路面的结构示意图。
图中，上面层1，封层2，中面层3，粘层4，下面层5。
具体实施方式
如图1所示，本发明高速公路重载沥青路面，包括上面层1、中面层3和下面层5，所述中面层3与上面层1之间铺设封层2，中面层3与下面层5之间铺设粘层4，所述上面层1为沥青混合料SMA-13，中面层3为沥青混合料Superpave-20，下面层5为沥青混合料Superpave-25。
沥青玛脂碎石混合料(Stone Mastic Asphalt，简称SMA)沥青玛脂碎石混合料， 是一种新型的沥青混合料结构，它起源于20世纪60年代的德国。
Superpave沥青混合料是美国战略公路研究计划(SHRP)的研究成果之一。Superpave是Superior Performing Asphalt Pavement的缩写，中文意思就是“高性能沥青路面”。
优选地，所述上面层1由SBS胶粉复合改性沥青、玄武岩纤维与第一矿料以5.9～6.3：0.25～0.35：100的质量比拌合施工铺筑而成。
所述上面层1的厚度为35.0～60.0mm，公称最大粒径为13.2mm。
沥青混合料SMA-13第一矿料级配范围如表1所示。
表1 SMA-13沥青混合料矿料级配范围
表2玄武岩纤维性能指标及试验结果
项目类型 单位 规范要求
断裂强度 MPa ≥1200
断裂伸长率 ％ ≤3.1
吸油率 ％ ≥50
可燃物含 ％ 0.1～1.0
含水率 ％ ≤0.2
可燃性 — 明火点不燃
所述玄武岩纤维为长度6.0mm的短切玄武岩纤维。
玄武岩纤维性能指标及试验结果如表2所示。
优选地，所述中面层3由SBS胶粉复合改性沥青、复合剂HR与第二矿料以4.42～4.50：0.28～0.32：100的质量比拌合施工铺筑而成。
所述中面层3的厚度为60～100mm，公称最大粒径为19.0mm。
所述中面层3沥青混合料Superpave-20第二矿料级配范围如表3所示。
表3 Superpave-20沥青混合料矿料级配范围
所述复合剂HR为抗车辙剂。
HR主要成分及主要技术指标如表4所示。
表4 HR主要成分及主要技术指标
优选地，所述下面层5由SBS胶粉复合改性沥青、玄武岩纤维与第二矿料以4.32～4.40：0.45～0.55：100的质量比拌合施工铺筑而成。
所述下面层3的厚度为80～120mm mm，公称最大粒径为26.5mm。
所述下面层5沥青混合料Superpave-25第二矿料级配范围如表5所示。
表5 Superpave-25沥青混合料矿料级配范围
所述玄武岩纤维为长度12.0mm的短切玄武岩纤维。
优选地，所述的SBS胶粉复合改性沥青由橡胶粉、SBS改性剂以及基质沥青以13.7～14.3：1.9～2.1：100的质量比混合而成。
所述橡胶粉为磨细的斜交胎胶粉，其细度范围为30～80目。
胶粉的物理技术指标如表6所示。
表6胶粉物理技术指标
项目 相对密度 水分 金属含量 纤维含量
单位 g·cm-3 ％ ％ ％
技术标准 1.10～1.30 ＜1.0 ＜0.01 ＜1.0
检测结果 1.24 0.45 0.006 0.0
胶粉的化学技术指标如表7所示。
表7胶粉化学技术指标
项目 灰分 丙酮抽出物 炭黑含量 橡胶烃含量
技术标准 ≤8％ ≤22％ ≥28％ ≥42％
检测结果 7.9％ 6.7％ 29％ 57％
试验方法 GB4498 GB/T3516 GB/T14837 GB/T14837
相关沥青性能技术要求如表8所示。
表8相关沥青性能技术要求
性能指标 单位 基质沥青 SBS改性沥青
针入度(25℃，100g、5s) 0.1mm 74 52.0
软化点 ℃ 48.3 64.9
旋转粘度(177℃) Pa.s / /
弹性恢复(25℃) ％ / 69
优选地，所述封层2所用材料的渗透系数不应大于80mL/min，且与中面层3与上面层1粘结良好。
优选地，所述粘层(4)为双层SBS改性乳化沥青层，每层洒布量不少于0.36kg/m2。
下面结合具体实施例对本发明高速公路重载沥青路面做进一步说明。
实施例一：
如图1所示的高速公路重载沥青路面，该路面结构包括自上而下依次设置的沥青混合料SMA-13上面层、粘层、沥青混合料Superpave-20中面层、粘层以及沥青混合料Superpave-25下面层。
其中，所述沥青混合料SMA-13上面层的厚度为40.0mm；所述沥青混合料Superpave-20中面层的厚度为60.0mm；沥青混合料Superpave-25下面层的厚度为80.0mm。
其中，所述的沥青混合料SMA-13上面层为质量比6.1：0.3：100的SBS胶粉复合改性沥青、玄武岩纤维与第一矿料拌合施工铺筑而成的，其集料公称最大粒径为13.2mm，其所用玄武岩纤维为尺寸长度6.0mm的短切玄武岩纤维；所述的SBS胶粉复合改性沥青由质量比为14.0：2.0：100.0的橡胶粉、SBS改性剂与基质沥青混合组成。
其中，所述封层材料的渗透系数为40mL/min，且与上、下结构层粘结良好。
其中，所述沥青混合料Superpave-20中面层为质量比4.48：0.3：100.0的SBS胶粉复合改性沥青、复合剂HR与第二矿料拌合施工铺筑而成的，其集料公称最大粒径为19.0mm，其所用复合剂HR为抗车辙剂。
其中，所述粘层为双层SBS改性乳化沥青层，每层洒布量为0.38kg/m2。
其中，所述沥青混合料Superpave-25下面层为质量比4.37：0.5：100.0的SBS胶粉复合改性沥青、玄武岩纤维与第二矿料拌合施工铺筑而成的，其集料公称最大粒径为26.5mm，其所用玄武岩纤维为尺寸长度12.0mm的短切玄武岩纤维。
研究表明，车辙变形主要发生在中、上面层，因此沥青路面结构中，中、上面层需要提高高温抗车辙性能，而下面层应该提高抗疲劳开裂性能。本实施例中的一种新型耐久排水沥青路面结构，上、中面层使用抗高温性能较好的SMA-13与Sup-20混合料级配，下面层使用抗疲劳开裂性能较好的Sup-25混合料级配；同时，上、中、下面层的沥青胶结料均采用性能优越的SBS胶粉复合改性沥青；上、下面层中分别掺入6mm、12mm短切玄武岩纤维，大幅度提升其沥青混合料的路用性能；中面层中掺入复合剂HR，大幅度提升其沥青混合料的路用性能，。
此沥青路面结构的各项技术指标均满足沥青路面结构使用要求。
实施例二：
如图1所示的高速公路重载沥青路面，该路面结构包括自上而下依次设置的沥青混合料SMA-13上面层、粘层、沥青混合料Superpave-20中面层、粘层以及沥青混合料Superpave-25下面层。
其中，所述沥青混合料SMA-13上面层的厚度为40.0mm；所述沥青混合料Superpave-20中面层的厚度为60.0mm；沥青混合料Superpave-25下面层的厚度为80.0mm。
其中，所述的沥青混合料SMA-13上面层为质量比6.2：0.32：100的SBS胶粉复合改性沥青、玄武岩纤维与第一矿料拌合施工铺筑而成的，其集料公称最大粒径为13.2mm，其所用玄武岩纤维为尺寸长度6.0mm的短切玄武岩纤维；所述的SBS胶粉复合改性沥青由质量比为14.2：1.95：100.0的橡胶粉、SBS改性剂与基质沥青混合组成。
其中，所述封层材料的渗透系数为45mL/min，且与上、下结构层粘结良好。
其中，所述沥青混合料Superpave-20中面层为质量比4.47：0.32：100.0的SBS胶粉复合改性沥青、复合剂HR与第二矿料拌合施工铺筑而成的，其集料公称最大粒径为19.0mm，其所用复合剂HR为抗车辙剂。
其中，所述粘层为双层SBS改性乳化沥青层，每层洒布量为0.37kg/m2。
其中，所述沥青混合料Superpave-25下面层为质量比4.38：0.52：100.0的SBS胶粉复合改性沥青、玄武岩纤维与第二矿料拌合施工铺筑而成的，其集料公称最大粒径为26.5mm，其所用玄武岩纤维为尺寸长度12.0mm的短切玄武岩纤维。
研究表明，车辙变形主要发生在中、上面层，因此沥青路面结构中，中、上面层需要提高高温抗车辙性能，而下面层应该提高抗疲劳开裂性能。本实施例中的一种新型耐久排水沥青路面结构，上、中面层使用抗高温性能较好的SMA-13与Sup-20混合料级配，下面层使用抗疲劳开裂性能较好的Sup-25混合料级配；同时，上、中、下面层的沥青胶结料均采用性能优越的SBS胶粉复合改性沥青；上、下面层中分别掺入6mm、12mm短切玄武岩纤维，大幅度提升其沥青混合料的路用性能；中面层中掺入复合剂HR，大幅度提升其沥青混合料的路用性能，。
此沥青路面结构的各项技术指标均满足沥青路面结构使用要求。

Claims (10)

1.一种高速公路重载沥青路面，包括上面层(1)、中面层(3)和下面层(5)，所述中面层(3)与上面层(1)之间铺设封层(2)，中面层(3)与下面层(5)之间铺设粘层(4)，其特征在于：
所述上面层(1)为沥青混合料SMA-13，中面层(3)为沥青混合料Superpave-20，下面层(5)为沥青混合料Superpave-25。
2.根据权利要求1所述的重载沥青路面，其特征在于：
所述上面层(1)的厚度为35.0～60.0mm，公称最大粒径为13.2mm，由SBS胶粉复合改性沥青、玄武岩纤维与第一矿料以5.9～6.3：0.25～0.35：100的质量比拌合施工铺筑而成。
3.根据权利要求2所述的重载沥青路面，其特征在于：
所述玄武岩纤维为长度6.0mm的短切玄武岩纤维。
4.根据权利要求1所述的重载沥青路面，其特征在于：
所述中面层(3)的厚度为60～100mm，公称最大粒径为19.0mm，由SBS胶粉复合改性沥青、复合剂HR与第二矿料以4.42～4.50：0.28～0.32：100的质量比拌合施工铺筑而成。
5.根据权利要求4所述的重载沥青路面，其特征在于：
所述复合剂HR为抗车辙剂。
6.根据权利要求1所述的重载沥青路面，其特征在于：
所述下面层(5)的厚度为80～120mm，公称最大粒径为26.5mm，由SBS胶粉复合改性沥青、玄武岩纤维与第二矿料以4.32～4.40：0.45～0.55：100的质量比拌合施工铺筑而成。
7.根据权利要求6所述的排水性沥青路面，其特征在于：
所述玄武岩纤维为长度12.0mm的短切玄武岩纤维。
8.根据权利要求2、4或6之一所述的重载沥青路面，其特征在于：
所述的SBS胶粉复合改性沥青由橡胶粉、SBS改性剂以及基质沥青以13.7～14.3：1.9～2.1：100的质量比混合而成。所述橡胶粉为磨细的斜交胎胶粉，其细度范围为30～80目。
9.根据权利要求1所述的重载沥青路面，其特征在于：
所述封层(2)所用材料的渗透系数不应大于80mL/min，且与中面层(3)与上面层(1)粘结良好。
10.根据权利要求1所述的重载沥青路面，其特征在于：
所述粘层(4)为双层SBS改性乳化沥青层，每层洒布量不少于0.36kg/m2。
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