CN108103876A - 一种提高沥青路面面层与半刚性基层层间联结的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高沥青路面层间联结的施工方法，其施工工艺步骤如下：步骤一：对基层的厚度、密实度、平整度、路拱等进行检查，整修，并将基层清扫干净；步骤二：透层处理，在基层表面洒布透层油；步骤三：洒布封层油；步骤四：用路面加热车对已完成的基层结构表面联结层进行加热处治，施工时加热车匀速行驶，确保每个单位加热均匀，步骤五：加热后立即摊铺沥青面层并按要求进行碾压，依次完成沥青面层的初压、复压及终压。该沥青路面施工方法的层间处治措施不仅能大大提高沥青路面层间的粘结力，减少路面层间滑移与反射裂缝的产生及发展，而且还可以大大减少冲刷、唧泥以及路面坑洞等水损坏现象的发生。

Description

一种提高沥青路面面层与半刚性基层层间联结的施工方法

技术领域

本发明是一种用于沥青路面的施工方法，属于道路沥青路面施工工艺的技术领域。

背景技术

1.我国的沥青路面结构包括：面层、联结层、基层。现有的沥青路面施工基本满足目前交通荷载及交通增长需求，但大多在设计年限内就已出现不同程度的破坏，即层间抗剪强度不能够满足设计寿命要求。由于沥青面层与基层的弹性模量相差很大，如层间不能进行适当的粘结处治，则往往会导致沥青路面过早的出现滑移、反射裂缝等多种路面层间病害。

2.沥青路面各结构层层间结合质量的好坏是影响沥青路面寿命的主要因素之一。沥青面层与基层之间的联结对于路面结构的应力分布有很大的影响，目前多以碎石封层加透层油作为联结层进行层间处理。当路面层间处治质量不好时，在车轮荷载的反复作用下，路面层间极易发生层间滑移破坏，产生月芽形推挤裂缝，再加上雨水的作用，导致沥青路面发生唧泥、坑洞等多种水损坏现象。因此，为了保证沥青路面各结构层的整体性与耐久性，提高路面抗水损坏能力，必须加强沥青路面层间处治技术的研究。

3.现有沥青路面的施工方法，其施工步骤如下：

步骤一：基层准备。对基层的厚度、密实度、平整度、路拱等进行检查。基层若有松散、坑槽等，必须先进行整修，并将基层清扫干净；

步骤二：在基层表面洒布透层油；

步骤三：洒布封层油，并立即均匀撒布预拌碎石；

步骤四：摊铺沥青面层并按要求进行碾压。

4.现有沥青路面施工方法存在的问题：

(1)摊铺时层间温差大，基层温度低，新铺设沥青温度高，两者之间不能很好的结合，易造成弱结合面。

(2)由于沥青面层与基层采用不同的混合料，弹性模量相差很大，则温度收缩或膨胀率也不同，容易出现滑移。

发明内容

本发明针对现有施工技术存在的缺陷，提供一种提高沥青路面层间联结的施工方法，目的在于增强沥青面层与基层之间的结合度，使层间联结状态更好，抗剪强度更高，层间的抗滑性能显著提升，以延长路面使用寿命。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

本发明提高沥青路面层间联结的施工方法，其施工工艺步骤如下：

步骤一：基层准备。对基层的厚度、密实度、平整度、路拱等进行检查。基层若有松散、坑槽等，必须先进行整修，并将基层清扫干净；

步骤二：透层处理，在基层表面洒布透层油，透层油用量为1.0kg/m²；

步骤三：洒布封层油，并立即粗细均匀的撒布0～5mm预拌碎石，封层沥青用量为0.9kg/m²，预拌碎石用量为6kg/m²；碾压，使碎石压入热沥青中；

步骤四：在摊铺沥青面层前，用路面加热车对已完成的基层结构表面联结层进行加热处治，施工时加热车匀速行驶，确保每个单位加热均匀，且考虑到温度太高沥青粘度降低、容易老化，控制温度加热到110℃～160℃，通过实验验证，实验室理想状态下AC-20+水稳碎石结构的试件，温度加热到130℃时抗剪强度提高50％左右，具体温度根据沥青面层混合料类型及摊铺时施工温度的不同确定；

步骤五：加热后立即摊铺沥青面层并按要求进行碾压，依次完成沥青面层的初压、复压及终压。

所述步骤四是本发明不同于现有沥青路面施工方法的施工技术，即：在摊铺沥青面层前，用路面加热车(或其自动化、半自动化的机械设备)对已完成的基层结构表面联结层进行加热处治。为了增强层间联结，弥补摊铺时沥青混合料面层与基层间的温差缺陷，加热温度根据沥青面层混合料摊铺时施工温度的不同对联结层加热到110℃～140℃，低温施工情况下散热较快，加热温度适当提高10℃～20℃；由于改性沥青混合料的施工温度通常宜较普通沥青混合料的施工温度提高10℃～20℃，此时联结层加热到140℃～160℃。由于基层结构表面联结层温度较高，使得封层碎石更好的嵌在基质沥青中，沥青混合料的一部分小粒径集料也嵌在封层沥青中，与封层碎石形成整体，大大提高了层间联结效果，提高了层间的抗剪强度和层间抗滑性能，从而减少沥青路面出现层间滑移、反射裂缝、推挤裂缝和唧泥、坑洞等多种水损坏现象，而且不破坏路面底层。

所述步骤二中的透层油可选用液体沥青、乳化沥青或煤沥青；所述步骤三中的封层油可选用乳化沥青或改性乳化沥青。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明基层表面经过透层油和封层油的处理，并在上面撒布碎石，加热时，透层油和封层油因为温度升高而粘附在封层碎石上，使之结合更加紧密；另一方面，铺筑沥青面层时，由于基层结构表面连接层温度较高，使得封层碎石更好的嵌在基质沥青中，沥青混合料的一部分小粒径集料也嵌在封层沥青中，与封层碎石形成整体，大大提高了层间联结效果，提高了层间的抗剪强度。

(2)对完成封层铺筑的路面结构进行加热的沥青路面施工方法，使层间联结状态更好，抗剪强度更高，层间的抗滑性能有显著的提升。

该沥青路面施工方法的层间处治措施不仅能大大提高沥青路面层间的粘结力，减少路面层间滑移与反射裂缝的产生及发展，而且还可以大大减少冲刷、唧泥以及路面坑洞等水损坏现象的发生。对提高沥青路面的服务质量与使用寿命、节省养护费用等方面均有着重要的意义。

附图说明

图1为发明路面结构示意图。

图2为试件断面结构示意图。

图3为试件的剪切应力随剪切位移的变化示意图。

图4为联结层经过加热成型的试件在不同应力比下的剪切疲劳曲线

图5为联结层未经过加热成型的试件在不同应力比下的剪切疲劳曲线

图6为成型试件在不同应力比下的剪切疲劳寿命比较。

图中：001半刚性基层，002透层，003封层，004沥青混凝土面层。

005水稳碎石半刚性基层，006乳化沥青透层，007热基质沥青+预拌碎石封层，008AC-20沥青混凝土面层。

具体实施方式

一种结合本发明的沥青路面施工方法，步骤如下：

步骤一：半刚性基层准备，通常半刚性基层为水稳碎石基层001。对水稳碎石基层的厚度、密实度、平整度、路拱等进行检查。若有松散、坑槽等，必须先进行整修，并将基层清扫干净。

步骤二：在半刚性基层001表面洒布乳化沥青透层油，透层沥青用量为1.0kg/m²，形成透层002。

步骤三：洒布热基质沥青封层油，并立即撒布0～5mm粗细均匀的预拌碎石，热基质沥青用量为0.9kg/m²，预拌碎石用量为6kg/m²；碾压，使碎石压入热的热基质沥青中，形成封层003。

步骤四：在摊铺沥青混凝土面层004前，用路面加热车对已完成的基层结构表面联结层进行加热处治，施工时加热车匀速行驶，确保每个单位加热均匀，且考虑到温度太高沥青粘度降低、容易老化，控制温度加热到110℃～160℃，具体温度根据沥青面层混合料摊铺时施工温度的不同确定。

步骤五：加热后立即摊铺沥青混合料并按要求进行碾压，依次完成沥青面层的初压、复压及终压，形成摊铺沥青混凝土面层004，完成施工。

通过上述施工将形成图1所示的路面结构。

路面加热车对已完成的基层结构表面联结层进行加热处治中加热温度的确定：实验室进行实验测试，参考图2，试样断面组成包括：自上而下顺序铺设的水稳碎石半刚性基层005，乳化沥青透层006，热基质沥青+预拌碎石封层007，AC-20沥青混凝土面层008。

实验步骤如下

试验准备：选择AC-20+水稳碎石结构的试件分为两组进行抗剪强度试验，主要对比不同的成型温度与抗剪强度之间的关系。其中，一组成型时，将半刚性基层结构表面的联结层加热至130℃；另一组成型时，半刚性基层结构表面联结层不做特别处理，室温(20±1)℃下成型。两组分别成型两个试件，共4个试件。

试件成型条件及编号如下表：

基层处理	加热至130℃	不加热
			试件编号	1#、2#	3#、4#

(1)直剪试验：将成型的两种试件分别安装在试验剪切仪上，用MTS材料试验机，按照1mm/min的速率进行直剪试验。试验结果及分析如图3：

由图3中可以看出，两种试件变化规律相似，开始时，试件的剪切应力随剪切位移的增大而增大，基本呈线性关系，当位移增大到一定程度，剪切应力达到最大值，随后剪切应力随着位移的增大而减小，并趋于稳定。不同的是，联结层经过加热的1#、2#试件，最大抗剪强度相对较大，在0.6～0.8MPa范围之内，其对应的剪应力峰值位移在1.7mm左右；联结层未经过加热的3#、4#试件，最大抗剪强度相对较小，在0.4～0.6MPa范围之内，其对应的剪应力峰值位移在1.3mm左右。详见下表：

注：τ_max(Mpa)为最大剪切应力，S_p为位移。

由试验结果可知：基层结构表面联结层经过加热后，抗剪强度更高一些，能提升50％左右，对应的剪应力峰值的滑动距离增大了0.4mm左右，说明联结层经过加热后，层间联结状态更好，层间的抗滑性能显著提升。

原因分析：一方面，半刚性基层表面经过透层油和封层油的处理，并在上面撒布碎石，联结层加热时，透层油和封层油因为温度升高而粘附在碎石封层上，使之结合更加紧密；另一方面，当在基层上铺筑沥青面层时，由于对联结层进行了加热，在高温的作用下，碎石封层嵌入沥青层中，与沥青紧密的结合在一起，大大提高了层间联结效果，提高了层间的抗剪强度。

(2)剪切疲劳试验：通过直剪试验确定两种试件的最大剪切应力，分别取应力比0.07、0.05、0.03为疲劳荷载，频率为2Hz，位移至直剪时峰剪应值力对应值时停止加载，确定疲劳破坏次数。

在直剪试验中，得到联结层加热试件的最大剪应力为12.452KN，其对应的位移为1.71mm，联结层未加热试件的最大剪应力为9.125KN，其对应的位移为1.36mm，分别取最大剪应力的0.07、0.05、0.03倍为疲劳荷载，取频率为2Hz进行试验，当位移达到剪应力峰值对应的位移值时认为试件已经破坏，参考图4和图5。

试件成型条件及编号如下表：

基层处理	加热至130℃	不加热
			试件编号	1#、2#、3#	4#、5#、6#

则试件作用荷载与作用次数的关系

由试验结果可知，联结层经过加热的试件，其疲劳寿命明显未加热的试件高，参考图6所示，说明联结层经过加热处理后，层间联结状态更好，抗剪强度更高。

需要说明的是，本实施例中所述步骤四是本发明不同于现有沥青路面施工方法的施工技术，即：在摊铺面层前，用路面加热车对已完成的基层结构表面联结层进行加热处治，施工时加热车匀速行驶，确保每个单位加热均匀，且考虑到温度太高沥青粘度降低、容易老化，控制温度加热到110℃～160℃，具体温度根据路面面层沥青混合料的不同确定。使层间联结状态更好，抗剪强度更高，层间的抗滑性能有显著的提升，以减少滑移、反射裂缝等层间病害和唧泥、坑洞等水损坏现象。

由于室内试验环境与现场施工环境存在较大差异。在室内试验测试时，烘箱加热成型受热均匀；现场施工时不同于烘箱中的多维度加热，且受环境影响现场的散热速度快，则现场施工时加热到的温度高于室内试验成型温度。

本发明的施工技术使层间联结状态更好，抗剪强度更高，层间的抗滑性能有显著的提升。但所加热到的最佳温度还有待进一步研究，也就是说130℃仅仅是本实施例在实验室理想状态下的一个最佳温度，可能存在偏差。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种提高沥青路面面层与半刚性基层层间联结的施工方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一：半刚性基层处理：对水稳碎石基层的厚度、密实度、平整度、路拱进行检查使之符合施工要求，并将半刚性基层清扫干净；

步骤二：在半刚性基层表面洒布透层油；

步骤三：洒布封层油，并在半刚性基层表面撒布0～5mm粗细均匀的预拌碎石，碾压，使预拌碎石压入封层油中，形成联结层；

步骤四：用路面加热车对已完成的联结层进行加热处治，路面加热车匀速行驶，确保加热均匀，联结层表层被加热至110℃～160℃；

步骤五：联结层被加热后摊铺沥青混合料并按施工要求进行碾压，依次完成沥青面层的初压、复压及终压。

2.根据权利要求1所述的一种提高沥青路面面层与半刚性基层层间联结的施工方法，其特征在于，在步骤二中，所述透层油用量为1.0kg/m²。

3.根据权利要求2所述的一种提高沥青路面与半刚性基层层间联结的施工方法，其特征在于，在步骤三中，所述封层油用量为0.9kg/m²，预拌碎石用量为6kg/m²。

4.根据权利要求1所述的一种提高沥青路面面层与半刚性基层层间联结的施工方法，其特征在于，在步骤四中，所述联结层被加热到130℃。

5.根据权利要求2所述的一种提高沥青路面面层与半刚性基层层间联结的施工方法，所述步骤二中的透层油为液体沥青、乳化沥青或煤沥青中的一种或者组合。

6.根据权利要求3所述的一种提高沥青路面面层与半刚性基层层间联结的施工方法，所述步骤三中的封层油为乳化沥青或改性乳化沥青中的一种或者组合。