CN113279302A - 适用于低交通量道路的抗高温车辙柔性基层沥青路面结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于低交通量道路的抗高温车辙柔性基层沥青路面结构，属于道路工程领域。所述路面结构包括沥青稳定碎石柔性基层、乳化沥青粘层、骨架嵌挤型沥青碎石下面层及上面层，沥青稳定碎石柔性基层、乳化沥青粘层、骨架嵌挤型沥青碎石下面层及上面层自下而上依次铺设在地基上。与现有技术相比，本发明的沥青路面结构具有运料简单、工程造价低，施工工艺简单，耐高温和抗车辙能力强等特点，实现了低交通量道路快速铺设及耐久使用的目标，具有很好的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程领域，具体提供一种适用于低交通量道路的抗高温车辙柔性基层沥青路面结构。
背景技术
低交通量农村公路在国家公路体系建设中具有举足轻重的地位，是破解边远地区发展瓶颈，实现农村经济可持续发展的决定因素。目前我国已建成农村公路的总里程已达404万公里，占全国公路总里程的83.99％，全国农村公路网体系建设基本建成，交通服务能力得到进一步提升，群众出行安全和质量得到进一步保障。但我国仍然存在着一些地理位置相对偏远的地区，自然条件差、建设里程长、原材料运输等难题仍较为突出，且随着砂石、水泥等原材料及劳动力价格的不断上涨，建设成本持续增加，且随着国省道“治超”力度的不断加大，部分超载车辆绕行到低交通量的农村公路上，对道路造成的车辙等病害日益加大。目前国内低交通量农村公路一般采用沥青混凝土路面或者水泥混凝土路面，但综合现有技术来看，这两种结构形式的路面结构工程造价和施工技术均较高，且重载交通下耐高温和抗车辙等病害能力仍有不足，给农村地区低交通量道路的建设、养护、管理等均带来一系列难题。
发明内容
本发明是针对上述现有技术的不足，提供一种适用于低交通量道路的抗高温车辙柔性基层沥青路面结构。该路面结构结合了农村地区当地特点，满足当地群众出行需求，能够节约沥青混合料拌和成本，满足环保要求，同时还可以减少施工设备的使用种类及频次，实现道路施工快速化、标准化，降低施工工艺难度，提高抗高温能力并减少车辙等病害，有助于本技术的大范围普及推广。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：适用于低交通量道路的抗高温车辙柔性基层沥青路面结构，其特点是包括基层、乳化沥青粘层、骨架嵌挤型沥青碎石下面层及上面层，基层、乳化沥青粘层、骨架嵌挤型沥青碎石下面层及上面层自下而上依次铺设在地基上。
作为优选，骨架嵌挤型沥青碎石下面层由主层集料、第一嵌缝料、第二嵌缝料铺筑而成，主层集料和第一嵌缝料之间洒铺第一沥青层，第一嵌缝料和第二嵌缝料之间洒铺第二沥青层。
作为优选，基层上经过乳化沥青粘层处理后，撒布粒径均匀的主层集料并经初步压实稳定后，层逐铺设第一沥青层、第一嵌缝料、第二沥青层及第二嵌缝料，最后在第二嵌缝料上铺筑上面层。
作为优选，骨架嵌挤型沥青碎石下面层厚度为3～5cm，与所用集料最大粒径相当。
所用主层集料的最大公称粒径不大于50mm，最小公称粒径不小于 20mm，优选为(20～40)mm公称粒径碎石，用量范围为(45-50)m3/1000 ㎡，均匀单层撒布于粘层之上。
所述主层集料所用石料的规格及公称粒径范围特别优选为(20～30) mm、(20～40)mm、(25～50)mm、(30～40)mm或(30～50)mm中的任一种。
第一遍嵌缝料规格及用量由主层集料最大粒径决定，一般的主层集料粒径越大，嵌缝料粒径及用量也就越大。当采用(20～40)mm碎石作为主层集料时，第一嵌缝料为公称粒径(10～20)mm或(10～15)mm的碎石，用量范围为(10～14)m3/1000㎡，优选为(11～13)m3/1000㎡。
第二嵌缝料优选为公称粒径(5～10)mm的石料，用量范围为(6～11) m3/1000㎡，优选为(8～9)m3/1000㎡。
作为优选，所述第一沥青层、第二沥青层均采用乳液浓度为55％～65％的阳离子乳化沥青(PC-1)，洒铺量为(1.4～2.6)kg/㎡。
作为优选，第一沥青层的沥青洒铺量范围为(2.0～2.6)kg/㎡，特别优选为(2.2～2.4)kg/㎡；第二沥青层沥青洒铺量范围为(1.4～2.0)kg/㎡，特别优选为(1.5～1.8)kg/㎡。
作为优选，基层采用ATB-25型沥青稳定碎石柔性，所用沥青为90 号道路石油沥青，设计空隙率3％～8％，特别优选为4％～6％；所用石料最大公称粒径不超过26.5mm；沥青用量3％～5％，特别优选为3.5％～4.5％；石灰石矿粉产量2％～4％，特别优选为3％～4％，厚度16～20cm，优选为 17～19cm。
沥青稳定碎石基层的级配碎石范围以各粒径石料通过标准尺寸筛孔百分率计优选为：
31.5mm，100％；26.5，90％～100％；19mm，60％～80％；9.5mm，35％～52％；4.75mm，20％～40％；2.36mm，15％～32％；1.18mm，10％～25％；0.6mm， 8％～18％；0.075mm，2％～6％。
作为优选，乳化沥青粘层采用乳液浓度55％～65％的阳离子乳化沥青，用量为(1.2～1.8)kg/㎡。特别优选为乳液浓度58％～62％的阳离子乳化沥青，用量为(1.3～1.5)kg/㎡。
作为优选，上面层采用SMA-13间断型密级配沥青混合料，设计空隙率3％～5％，特别优选为3.5％～4.5％；厚度3～4cm，特别优选为4cm；沥青混合料外掺质量百分比为0.6％～1.2％的木质絮状纤维、玻璃纤维或腈纶纤维，特别优选为0.8～1.1％的木质絮状纤维。所用矿粉为石灰岩碱性集料磨细后所得，含水量小于0.8％，亲水系数小于0.8，矿粉用量10％～15％，特别优选为12％～14％。所用沥青为SBS改性沥青，针入度指数PI为 -0.4～+1.2，延度不小于30cm；石料采用玄武岩或花岗岩，最大公称粒径不大于13.2mm，压碎值不大于28％，吸水率不大于2.0％。
和现有技术相比，本发明的适用于低交通量道路的抗高温车辙柔性基层沥青路面结构具有以下突出的有益效果：
(一)该结构具有良好的技术性能，与传统沥青混凝土相比，骨架嵌挤型沥青碎石下面层依靠粗集料间的嵌锁力，可以抵抗较大的塑性和剪切变形，有效提高道路抗高温、抗车辙能力，特别是对低速、重载路面，具有良好的抗永久变形能力，延长路面使用寿命，实现了低交通量道路快速铺设及耐久使用的目标。
(二)该路面结构下面层采用了“三撒三铺”的施工工艺，简化施工流程，有效解决了偏远地区沥青路面铺装难度大的问题。
(三)该路面结构能有效减少路面病害的产生及发展，降低维修养护工程量，降低了公路建设和养护部门的成本，具有良好的经济效益和社会效益。
附图说明
附图1是实施例一所述路面结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
【实施例一】
根据道路表面设计标高，清除原地基表土，用重型压路机压实地基5。如附图1所示，本实施例道路结构为铺筑在路基5上的20cm沥青稳定碎石柔性基层4+阳离子乳化沥青(PC-3)粘层3+4cm骨架嵌挤型沥青碎石下面层2+3cmSMA-13间断型密级配沥青混合料上面层1。
1.沥青稳定碎石柔性基层4
以各粒径碎石通过标准尺寸碎石筛孔百分率计，碎石级配范围：
31.5mm，100％；26.5mm，92％；19mm，76％；9.5mm，48％；4.75mm， 30％；2.36mm，20％；1.18mm，15％；0.6mm，10％；0.075mm，4％。
所用沥青为90号道路石油沥青，沥青用量4％，矿粉掺量1.4％。
设计空隙率5％。
各物料充分混合后，以沥青混合料摊铺机铺筑于路基5上，压实后得到厚度18cm的沥青稳定碎石柔性基层4。
2.界面连接处理
以沥青洒布设备洒布乳液浓度60％的阳离子乳化沥青(PC-3)，用量为1.6kg/㎡，洒布于沥青稳定碎石柔性基层4表面，形成阳离子乳化沥青 (PC-3)粘层3。
3.骨架嵌挤型沥青碎石下面层2
主层集料采用粒径(20～40)cm的碎石，用量48m3/1000㎡。单层撒布于阳离子乳化沥青(PC-3)粘层3上，碎石之间紧密均匀排列。
撒布后用6t轻型钢轮压路机碾压4～6遍，碾压轮迹重叠30cm，至主层集料嵌挤密实。
洒布第一遍乳液浓度60％的阳离子乳化沥青(PC-1)，用量为2.3kg/ ㎡。
撒布第一层(10～20)mm嵌缝料，用量为13m3/1000㎡，撒布后用 6t轻型钢轮压路机碾压密实。
洒布第二遍乳液浓度60％的阳离子乳化沥青(PC-1)；用量为1.6kg/ ㎡。
撒布第二层(5～10)mm嵌缝料，用量为8m3/1000㎡，撒布后采用 6t轻型钢轮压路机碾压密实。
4、SMA-13间断型密级配沥青混合料上面层1
设计空隙率4％，采用SBS改性沥青。
外掺质量百分比为1.0％的木质絮状纤维。
所用矿粉为石灰岩碱性集料磨细后所得，掺量12％。
各物料充分混合后，以沥青混合料摊铺机铺筑于骨架嵌挤型沥青碎石下面层2上，压实后得到厚度3cm的SMA-13间断型密级配沥青混合料上面层1。
【实施例二】
本实施例道路结构为铺筑在路基5上的20cm沥青稳定碎石柔性基层 4+阳离子乳化沥青(PC-3)粘层3+4cm骨架嵌挤型沥青碎石下面层2+3cmSMA-13间断型密级配沥青混合料上面层1。
1.沥青稳定碎石柔性基层4、阳离子乳化沥青(PC-3)粘层3和SMA-13 间断型密级配沥青混合料上面层1的用料和铺装方法与实施例一相同。
2.骨架嵌挤型沥青碎石下面层2
主层集料采用粒径(20～30)cm的碎石，用量46m3/1000㎡。单层撒布于阳离子乳化沥青(PC-3)粘层3上，碎石之间紧密均匀排列。
撒布后用6t轻型钢轮压路机碾压4～6遍，碾压轮迹重叠30cm，至主层集料嵌挤密实。
洒布一遍乳液浓度60％的阳离子乳化沥青(PC-1)，用量为2.1kg/㎡。
撒布一层(10～20)mm嵌缝料，用量为11m3/1000㎡，撒布后用6t 轻型钢轮压路机碾压密实。
撒布第二遍乳液浓度为60％的阳离子乳化沥青(PC-1)，洒铺量为 1.5kg/㎡。
撒布第二层(5～10)mm的石料，用量范围为8m3/1000㎡，撒布后采用6t轻型钢轮压路机碾压密实。
【实施例三】
本实施例道路结构为铺筑在路基5上的20cm沥青稳定碎石柔性基层 4+阳离子乳化沥青(PC-3)粘层3+4cm骨架嵌挤型沥青碎石下面层 2+3cmSMA-13间断型密级配沥青混合料上面层1。
1.沥青稳定碎石柔性基层4、阳离子乳化沥青(PC-3)粘层3和SMA-13 间断型密级配沥青混合料上面层1的用料和铺装方法与实施例一相同。
2.骨架嵌挤型沥青碎石下面层2
主层集料采用粒径(30～50)cm的碎石，用量48m3/1000㎡。单层撒布于阳离子乳化沥青(PC-3)粘层3上，碎石之间紧密均匀排列。
撒布后用6t轻型钢轮压路机碾压4～6遍，碾压轮迹重叠30cm，至主层集料嵌挤密实。
洒布第一遍乳液浓度60％的阳离子乳化沥青(PC-1)，用量为2.4kg/ ㎡。
撒布第一层(10～20)mm嵌缝料，用量为14m3/1000㎡，撒布后用 6t轻型钢轮压路机碾压密实。
洒布第二遍乳液浓度60％的阳离子乳化沥青(PC-1)；用量为1.7kg/ ㎡。
撒布第二层(5～10)mm嵌缝料，用量为9m3/1000㎡，撒布后采用6t轻型钢轮压路机碾压密实。
【实施例四】
本实施例道路结构为铺筑在路基5上的20cm沥青稳定碎石柔性基层 4+阳离子乳化沥青(PC-3)粘层3+4cm骨架嵌挤型沥青碎石下面层2+3cmAC-10沥青混合料上面层1。
1.沥青稳定碎石柔性基层4、阳离子乳化沥青(PC-3)粘层3和骨架嵌挤型沥青碎石下面层2的用料及铺筑方法与实施例一相同。
2.AC-10沥青混合料上面层1
设计空隙率4％，采用70#沥青，沥青用量4.0％。
外掺混合料质量质量百分比为1.5％的木质絮状纤维。
所用矿粉为石灰岩碱性集料磨细后所得，掺量1.2％。
各物料充分混合后，以沥青混合料摊铺机铺筑于骨架嵌挤型沥青碎石下面层2上，压实后得到厚度3cm的AC-10沥青混合料上面层1。
【实施例五】
本实施例道路结构为铺筑在路基5上的20cm沥青稳定碎石柔性基层 4+阳离子乳化沥青(PC-3)粘层3+4cm大粒径碎石下面层2+3cmSMA-13 间断型密级配沥青混合料上面层1。
1.沥青稳定碎石柔性基层4、阳离子乳化沥青(PC-3)粘层3和SMA-13 间断型密级配沥青混合料上面层1的用料及铺筑方法与实施例一相同。
2.大粒径碎石下面层2
大粒径碎石下面层2的石料级配范围为：
53mm，100％；37.5mm，90％～100％，31.5mm，70％～95％；26.5mm， 60％～85％；19mm，38％～68％；13.2mm，28％～58％；9.5mm，19％～39％； 4.75mm，6％～29％；2.36mm,6％～18％；1.18mm，3％～15％；0.6mm，1％～10％； 0.3mm，1％～7％；0.15mm，1％～6％；0.075mm，1％～4％。
沥青采用70#基质沥青，沥青用量2.8％。
外掺混合料质量质量百分比为1.6％的木质絮状纤维。
所用矿粉为石灰岩碱性集料磨细后所得，掺量1.4％。
各物料充分混合后，以沥青混合料摊铺机铺筑于沥青稳定碎石柔性基层4上，压实后得到厚度4cm的大粒径碎石下面层2。
【实施例六】
本实施例道路结构为铺筑在路基5上的20cm级配碎石4+阳离子乳化沥青(PC-3)粘层3+4cm骨架嵌挤型沥青碎石下面层2+3cmSMA-13 间断型密级配沥青混合料上面层1。
1.阳离子乳化沥青(PC-3)粘层3和骨架嵌挤型沥青碎石下面层2的用料及铺筑方法与实施例一相同。
2.级配碎石基层4
级配碎石混合料级配范围如下：
37.5mm，100％；31.5mm，90％～100％；19mm，73％～88％；9.5mm， 49％～69％；4.75mm，29％～54％；2.36mm，17％～37％；0.6mm，8％～20％； 0.075mm，0％～7％。
级配碎石基层4的最佳含水率为3.3％，最大干密度2.2g/cm3
按照级配碎石基层4的混合料级配范围确定矿料级配组成，并按照最佳含水率和最大干密度对混合料进行拌和，于现场用摊铺机摊铺后用压路机进行压实。
对实施例一至实施例六试验路路面结构组成汇总：
对实施例一至实施例六试验路路面性能进行测试，得到以下性能数据汇总：
由以上数据可以看出，采用本发明骨架嵌挤型下面层的路面结构，具有优良的的抗高温、抗车辙能力，明显优于采用大粒径下面层的路面结构，特别是与ATB-25基层、SMA-13间断型密级配上面层配合使用时，路面性能最佳，能够有效降低低交通量道路养护工作量，延长使用寿命，降低维修成本。
Claims (10)
1.适用于低交通量道路的抗高温车辙柔性基层沥青路面结构，其特征在于：包括基层、乳化沥青粘层、骨架嵌挤型沥青碎石下面层及上面层，基层、乳化沥青粘层、骨架嵌挤型沥青碎石下面层及上面层自下而上依次铺设在地基上。
2.根据权利要求1所述的适用于低交通量道路的抗高温车辙柔性基层沥青路面结构，其特征在于：骨架嵌挤型沥青碎石下面层由主层集料、第一嵌缝料、第二嵌缝料铺筑而成，主层集料和第一嵌缝料之间洒铺第一沥青层，第一嵌缝料和第二嵌缝料之间洒铺第二沥青层。
3.根据权利要求2所述的适用于低交通量道路的抗高温车辙柔性基层沥青路面结构，其特征在于：基层上经过乳化沥青粘层处理后，撒布粒径均匀的主层集料并经初步压实稳定后，层逐铺设第一沥青层、第一嵌缝料、第二沥青层及第二嵌缝料，在第二嵌缝料上铺筑上面层。
4.根据权利要求2或3所述的适用于低交通量道路的抗高温车辙柔性基层沥青路面结构，其特征在于：骨架嵌挤型沥青碎石下面层厚度为3～5cm，所用主层集料的最大公称粒径不大于50mm，最小公称粒径不小于20mm，均匀单层撒布于粘层之上；
第一嵌缝料为公称粒径(10～20)mm或(10～15)mm的碎石，用量范围为(10～14)m3/1000㎡；所用第二嵌缝料为公称粒径(5～10)mm的石料，用量范围为(6～11)m3/1000㎡。
5.根据权利要求4所述的适用于低交通量道路的抗高温车辙柔性基层沥青路面结构，其特征在于：主层集料的石料规格及公称粒径范围为(20～30)mm、(20～40)mm、(25～50)mm、(30～40)mm或(30～50)mm中的任一种。
6.根据权利要求2或3所述的适用于低交通量道路的抗高温车辙柔性基层沥青路面结构，其特征在于：所述沥青层采用乳液浓度为55％～65％的阳离子乳化沥青(PC-1)，洒铺量为(1.4～2.6)kg/㎡。
7.根据权利要求6所述的适用于低交通量道路的抗高温车辙柔性基层沥青路面结构，其特征在于：主层集料和第一嵌缝料之间的沥青洒铺量范围为(2.0～2.6)kg/㎡；第一嵌缝料和第二嵌缝料之间的沥青洒铺量范围为(1.4～2.0)kg/㎡。
8.根据权利要求1所述的适用于低交通量道路的抗高温车辙柔性基层沥青路面结构，其特征在于：基层采用ATB-25型沥青稳定碎石柔性基层，所用沥青为90号道路石油沥青，设计空隙率3％～8％，所用石料最大公称粒径不超过26.5mm，沥青用量3％～5％，石灰石矿粉掺量产量2％～4％，厚度厚度16～20cm。
9.根据权利要求1所述的适用于低交通量道路的抗高温车辙柔性基层沥青路面结构，其特征在于：乳化沥青粘层采用乳液浓度55％～65％的阳离子乳化沥青，用量为(1.2～1.8)kg/㎡。
10.根据权利要求1所述的适用于低交通量道路的抗高温车辙柔性基层沥青路面结构，其特征在于：上面层采用SMA-13间断型密级配沥青混合料，设计空隙率3％～5％，厚度3～4cm，沥青混合料外掺质量百分比为0.6％～1.2％的木质絮状纤维、玻璃纤维或腈纶纤维；所用矿粉为石灰岩碱性集料磨细后所得，含水量小于0.8％，亲水系数小于0.8，矿粉用量10％～15％。
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