CN113668314A - 中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面结构及铺装方法 - Google Patents

中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面结构及铺装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面结构及铺装方法，属于路面铺装技术领域，本发明要解决的技术问题为如何对现有路面结构优化升级，有效防止路面结构出现损坏，采用的技术方案为：其结构包括：该路面结构包括半刚性基层及面层，半刚性基层与面层之间设置有柔性基层，柔性基层采用中粒式排水抗裂沥青混合料。该方法是采用中粒式排水抗裂沥青混合料一次性摊铺形成柔性基层，在中粒式排水抗裂沥青混合料摊铺前，先喷洒热改性沥青碎石封层；再铺设玻纤格栅，使得玻纤格栅与水泥稳定碎石基层粘结；再撒布预拌碎石后，用轻型轮胎压路机进行稳压达到玻纤格栅与热改性沥青碎石封层的有效粘结。

Description

中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面结构及铺装方法
技术领域
本发明涉及路面铺装技术领域，具体地说是一种中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面结构及铺装方法。
背景技术
目前高速公路路面结构中柔性基层采用的是密级配沥青稳定碎石ATB-25/30和大粒径透水性碎石混合料LSPM-25/30，柔性基层厚度为10-15cm。当前高速公路沥青路面结构层多为4cmSMA-13、6cmAC-20、8cmAC-25、10-15cmATB/LSPM-30/25，沥青路面结构层总厚度达28cm以上，可谓是超豪华路面结构。从现有压实机械的功率和击实功来看，在保证各功能层作用的情况下，可以减薄柔性基层的厚度。在当前石料紧张的环境下，具有一定的经济与社会效益。柔性基层目前LSPM25/30多采用多级嵌挤MAC改性沥青作为胶结料，由于其自身性能问题，导致混合料抗飞散性能和模量有待提高。
故如何对现有路面结构优化升级，有效防止路面结构出现损坏是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的技术任务是提供一种中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面结构及铺装方法，来解决如何对现有路面结构优化升级，有效防止路面结构出现损坏的问题。
本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面结构，该路面结构包括半刚性基层及面层，半刚性基层与面层之间设置有柔性基层，柔性基层采用中粒式排水抗裂沥青混合料(MSPM-20)。
作为优选，所述中粒式排水抗裂沥青混合料(MSPM-20)采用高粘弹改性沥青作为胶结料。
更优地，所述胶结料采用胶粉改性沥青或采用高掺量SBS复合改性沥青，实现高粘弹目的；
其中，胶粉改性沥青通过湿法生产，具体为：
将橡胶粉(60目)加入SBS复合改性沥青中进行溶胀发育混合搅拌。
作为优选，所述柔性基层底部设置有玻纤格栅，玻纤格栅采用优质增强型无碱玻纤纱。
作为优选，所述中粒式排水抗裂沥青混合料(MSPM-20)级配范围为26.5mm筛孔通过率为100％，19.0mm筛孔通过率为80％～95％，16.0mm筛孔通过率为58％～85％，13.2mm筛孔通过率为45％～68％，9.5mm筛孔通过率为32％～52％，4.75mm筛孔通过率为12％～29％，2.36mm筛孔通过率为6％～18％，1.18mm筛孔通过率为5％～15％，0.6mm筛孔通过率为2％～10％，0.3mm筛孔通过率为1％～7％，0.15mm筛孔通过率为1％～6％，0.075mm筛孔通过率为1％～4％。
更优地，所述中粒式排水抗裂沥青混合料(MSPM-20)空隙率为12～18％，渗透系数不得小于0.01cm/s。
作为优选，所述面层包括由上至下依次设置的SMA-13表面层、AC-20中面层以及AC-25下面层，相邻两层之间通过粘层连接；
半刚性基层采用水泥稳定碎石基层；
其中，AC-25下层面级配范围为26.5mm筛孔通过率为90％～100％，19.0mm筛孔通过率为78％～90％，16.0mm筛孔通过率为68％～82％，13.2mm筛孔通过率为60％～74％，9.5mm筛孔通过率为48％～62％，4.75mm筛孔通过率为28％～39％，2.36mm筛孔通过率为16％～26％，1.18mm筛孔通过率为10％～17％，0.6mm筛孔通过率为8％～13％，0.3mm筛孔通过率为6％～11％，0.15mm筛孔通过率为4％～7％，0.075mm筛孔通过率为3％～5％；
AC-20中层面级配范围为26.5mm筛孔通过率为100％，19.0mm筛孔通过率为95％～100％，16.0mm筛孔通过率为83％～95％，13.2mm筛孔通过率为75％～85％，9.5mm筛孔通过率为60％～72％，4.75mm筛孔通过率为36％～46％，2.36mm筛孔通过率为22％～32％，1.18mm筛孔通过率为13％～23％，0.6mm筛孔通过率为10％～16％，0.3mm筛孔通过率为6％～11％，0.15mm筛孔通过率为5％～10％，0.075mm筛孔通过率为4％～6％；
SMA-13表面层级配范围为16.0mm筛孔通过率为100％，13.2mm筛孔通过率为90％～100％，9.5mm筛孔通过率为50％～75％，4.75mm筛孔通过率为20％～34％，2.36mm筛孔通过率为15％～26％，1.18mm筛孔通过率为14％～24％，0.6mm筛孔通过率为12％～20％，0.3mm筛孔通过率为10％～16％，0.15mm筛孔通过率为9％～15％，0.075mm筛孔通过率为8％～12％。
一种中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面的铺装方法，该方法是采用中粒式排水抗裂沥青混合料(MSPM-20)一次性摊铺形成柔性基层，在中粒式排水抗裂沥青混合料摊铺前，先喷洒热改性沥青碎石封层；再铺设玻纤格栅，使得玻纤格栅与水泥稳定碎石基层粘结；再撒布预拌碎石后，用轻型轮胎压路机进行稳压达到玻纤格栅与热改性沥青碎石封层的有效粘结。
作为优选，所述中粒式排水抗裂沥青混合料(MSPM-20)一次性摊铺，碾压工艺如下：
初压：双钢轮压路机第1遍前静后振，第2遍开振碾压，振动频率为高频低幅，振动均为双振，前进后退为1遍；
复压：胶轮压路机碾压1-2遍，稳定压实；
终压：双钢轮压路机收面消除轮迹。
更优地，所述热改性沥青碎石封层的沥青洒布量为1.4～1.8kg/m2，碎石为石灰岩5～10mm预拌碎石，覆盖率要求不小于70％，控制在5～7kg/m2，洒布碎石后采用胶轮压路机碾压，以不粘轮且不产生松动层为宜，给予封层一天的吸附凝固时间。
本发明的中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面结构及铺装方法具有以下优点：
(一)本发明采用中粒式沥青混合料作为柔性基层，采用高粘弹改性沥青作为胶结料，利用大空隙混合料将水分横向排出，在中粒式沥青混合料层底布置玻纤格栅，提高其抗反射裂缝的能力，同时提供一种新的防止半刚性基层反射裂缝的结构组合及施工工艺；
(二)与现有技术相比，本发明利用玻纤格栅和大空隙沥青混合料，防止路面结构自下而上的反射裂缝，横向排出路面结构中的水分，避免路面结构的水损害，同时采用大孔隙中粒式排水抗裂沥青混合料，减薄排水抗裂结构层厚度，降低造价，具有很好的推广应用价值；
(三)中粒式排水抗裂沥青混合料采用高粘弹改性沥青，从而保证了混合料的高温稳定性，要求动稳定度车辙不得小于2600次/mm；
(四)本发明利用中粒式沥青混合料作为柔性基层，减薄沥青路面厚度，减少石料用量，降低工程造价；
(五)本发明充分利用高粘弹改性沥青粘附性强、弹性恢复性能好、低温抗裂性能突出的优势，显著地提高了透水性沥青混合料的高温性能、低温性能、水稳性能及应力吸收能力；
(六)本发明利用透水性沥青混合料的骨架空隙结构，不仅可以提高抗车辙能力，而且可以快速排出路面结构内部自由水和外界下渗水，避免路面结构水损害的发生；
(七)本发明通过在柔性基层底布置玻纤格栅，增强中粒式柔性基层消散和吸收基层反射应力，消除或延缓半刚性基层反射裂缝的产生，防止上部结构开裂，从而提升整个路面结构的耐久性能，延长其使用时间，从而取得显著的经济、社会效益。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
附图1为中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面结构的示意图；
附图2为使用年限与轴载次数关系图；
附图3为本发明路面结构沥青层永久变形量与轴载次数关系图；
附图4为现有路面结构沥青层永久变形量与轴载次数关系图。
图中：1、柔性基层，2、玻纤格栅，3、AC-25下面层，4、AC-20中面层，5、SMA-13表面层，6、水泥稳定碎石基层。
具体实施方式
参照说明书附图和具体实施例对本发明的中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面结构及铺装方法作以下详细地说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述。而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
如附图1所示，本发明的中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面结构，其结构包括由上至下依次设置的SMA-13表面层5、AC-20中面层4、AC-25下面层3、柔性基层1、玻纤格栅2及水泥稳定碎石基层6。水泥稳定碎石基层6施工结束后，洒布透层进行养生，养生期结束柔性基层1施工前，洒布热改性沥青碎石封层，利用热改性沥青碎石封层将沥青路面结构中下渗的水分阻挡在水泥稳定碎石基层6以外，同时增强柔性基层1与水泥稳定碎石基层6的粘结强度。柔性基层1上部可选用现有高速公路沥青混合料面层结构，如4cmSMA-13、6cmAC-20、8cmAC-25，层间均为粘层连接。
采用中粒式排水抗裂沥青混合料的柔性基层(简称为MSPM-20排水抗裂柔性基层)1厚度为6～8cm，相比传统大粒径透水沥青混合料厚度减薄4～7cm可有效减少石料用量，且该层混合料空隙率为12～18％，要求渗透系数不得小于0.01cm/s。优选厚度8cm，沥青混合料的公称最大粒径为2.0cm，采用高粘弹改性沥青作为胶结料，其突出优点为空隙率大，透水性好，消散和吸收基层反射应力，消除或延缓反射裂缝的产生，抗裂性能好，同时具有良好的耐久性能。
玻纤格栅2，厚度为0.2cm，选用优质增强型无碱玻纤纱，利用国外先进经编机织成基材，采用经编定向结构，充分利用织物中纱线强力，改善其力学性能，使其具有良好的抗拉强度，抗撕裂强度和耐蠕变性能，并经过改性沥青涂覆处理而成的平面网络状材料。
AC-25下面层3，厚度为8cm，密级配沥青混合料，公称最大粒径为2.5cm，其作为下面层的优点为混合料中骨料粒径大，较为节省沥青原材料，经济性能较好，同时能够提供满足要求的高低温性能及耐久性能。
AC-20中面层4，厚度为6cm，密级配沥青混合料，公称最大粒径为2.0cm，其作为中面层的优点为混合料密实，耐久性能好，具有一定的骨架结构，抗高温性能好。
SMA-13表面层5，厚度为4cm，公称最大粒径为1.3cm，其作为表面层的最大优点为耐久性、耐磨耗、高低温性能好；表面平整度好；表面粗糙，能够提供满足行车安全的摩擦系数。
柔性基层1作为半刚性基层与沥青面层之间的应力吸收层，要具有较强的承载力和一定抗开裂的能力，同时要排出沥青路面结构中的水分，避免路面结构水损害。大空隙透水性沥青混合料相比密级配沥青稳定碎石作为柔性基层具有更好的实用价值，大空隙透水性沥青混合料为柔性材料，具有较强的抗反射裂缝能力，还可以将路面结构内部的水分排出。中粒式排水抗裂柔性基层沥青混合料兼顾以上全部特点，并且厚度更薄。同时采用高粘弹改性沥青作为胶结料，层底增设玻纤格栅可以提高其抗裂性能。
实施例2：
本发明的中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面的铺装方法，该方法是采用中粒式排水抗裂沥青混合料(MSPM-20)一次性摊铺形成柔性基层，在中粒式排水抗裂沥青混合料摊铺前，先喷洒热改性沥青碎石封层；再铺设玻纤格栅，使得玻纤格栅与水泥稳定碎石基层粘结；再撒布预拌碎石后，用轻型轮胎压路机进行稳压达到玻纤格栅与热改性沥青碎石封层的有效粘结。
实施例3：【具体实施步骤及技术要求如下】
【MSPM-20排水抗裂柔性基层1】
(1)、材料要求：粗集料应具有良好的颗粒形状，用于沥青路面的碎石应经过不少于两级破碎，初破宜为颚式破碎，二级破碎宜为反击破碎，不应单独采用颚式破碎机加工。两级破碎棱角性及针片状不能满足技术指标要求的，需经过整形机进行整形，满足技术指标要求才允许使用。沥青混合料用粗集料质量技术要求如下表：
Figure BDA0003230638460000071
注：①、提出了集料的高温压碎值，用于衡量高温状态下集料抵抗压碎的能力，是衡量集料力学性质的指标。
②、粗集料与沥青应有良好的粘结力，要求粗集料与沥青的粘结力为5级，小于5级时应当采取抗剥落措施，以保证混合料水稳定性能满足要求。粗集料的粘附性试验必须采用道路石油沥青70-A进行。
细集料应采用机制砂，规格0～3mm，砂当量值不小于65％，未列指标应满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对热拌沥青混合料集料的要求；填充料宜采用干燥消石灰粉或生石灰粉，填充料技术要求可根据当地情况而定，至少应满足III级要求；沥青采用高粘弹改性沥青，高粘弹改性沥青具体指标要求见下表：
Figure BDA0003230638460000072
Figure BDA0003230638460000081
(2)、级配要求：中粒式排水抗裂沥青混合料推荐级配范围如下表：
Figure BDA0003230638460000082
其中，中粒式排水抗裂沥青混合料空隙率为12-18％。
(3)、施工要求：水泥稳定碎石基层施工结束后，洒布透层进行养生，养生期结束MSPM-20排水抗裂柔性基层施工前，洒布热改性沥青碎石封层，利用热改性沥青碎石封层将沥青路面结构中下渗的水分阻挡在水泥稳定碎石基层以外，同时增强MSPM-20排水抗裂柔性基层与水泥稳定碎石基层的粘结强度。
改性热沥青碎石封层的沥青洒布量为1.4～1.8kg/m2，碎石为石灰岩5-10mm预拌碎石，覆盖率要求不小于70％，一般控制在5～7kg/m2，宜通过试验段确定具体洒布量，洒布碎石后采用胶轮压路机碾压，以不粘轮，不产生松动层为宜，给予封层一天的吸附凝固时间。
中粒式排水抗裂沥青混合料出场温度180-190℃，初压温度不低于170℃。
MSPM-20排水抗裂柔性基层一次性摊铺，推荐碾压工艺：
初压：双钢轮压路机第1遍前静后振，第2遍开振碾压，振动频率为高频低幅，振动均为双振，前进后退为1遍；
复压：胶轮压路机碾压1-2遍，稳定压实；
终压：双钢轮压路机收面消除轮迹。
现场应控制好压实次数，保证压实度，混合料空隙率应控制在12～18％之间，同时施工过程中控制混合料的离析。
MSPM-20中粒式排水抗裂沥青混合料路用性能试验结果汇总：
Figure BDA0003230638460000083
Figure BDA0003230638460000091
【玻纤格栅2】
(1)、材料要求：选用优质增强型无碱玻纤纱，利用国外先进经编机织成基材，采用经编定向结构，充分利用织物中纱线强力，改善其力学性能，使其具有良好的抗拉强度，抗撕裂强度和耐蠕变性能，并经过优质改性沥青涂覆处理而成的平面网络状材料。玻纤格栅材料指标如下表：
Figure BDA0003230638460000092
本实施例推荐采用网格尺寸15×15(mm×mm)的玻纤格栅，幅宽与路面施工宽度相匹配。
【AC-25下面层3、AC-20中面层4】
(1)、材料要求：满足我国《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)对热拌沥青混合料集料的性能要求及对矿粉、沥青等的性能要求。
(2)、级配范围：中面层AC-20、下面层AC-25混合料级配设计范围如下表：
表AC-20中面层级配范围
Figure BDA0003230638460000093
表AC-25下面层级配范围
Figure BDA0003230638460000094
Figure BDA0003230638460000101
(3)、施工要求：摊铺前，预先在下承层上洒布粘层油，用于粘层的沥青为阴离子快裂改性乳化沥青，蒸发残留物含量不小于50％，1d储存稳定性不大于1％，5d储存稳定性不大于5％。粘层乳化沥青采用智能沥青洒布车施工，建议洒布量为0.4～0.6kg/m2，具体洒布量根据试洒确定。
下面层AC-25沥青混合料建议采用普通沥青，混合料出厂温度控制在150-160℃之间，初压温度不低于140℃。
中面层AC-20沥青混合料建议采用SBS改性沥青，混合料出厂温度控制在175-185℃之间，初压温度不低于160℃。
现场压实采用双轮双振动压路机及胶轮压路机，具体压实工艺以现场试验路确定工艺为准，现场控制好压实次数，保证压实度，现场空隙率控制在3％～6％之间。
【SMA-13表面层5】
(1)、材料要求：粗集料须为清洁、无塑性的基性火成岩破碎集料，具有良好的颗粒形状与表面纹理，与沥青应有良好的黏附性；细集料宜选用机制砂，含量为15％左右；填充料应采用石灰岩质矿粉，为了提高沥青混合料的抗水损害能力，矿粉在生产过程中应添加生石灰粉，生石灰粉占矿粉的重量比为15％左右；纤维选用木质素纤维，上述原材料具体指标参见《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)。
(2)、级配范围：表面层SMA-13沥青混合料级配设计范围如下表：
Figure BDA0003230638460000102
(3)、施工要求：摊铺前，预先在下承层上洒布粘层油，混合料出厂温度175～185℃之间，初压温度不低于165℃，现场压实采用双钢轮压路机，具体压实工艺以现场试验路确定工艺为准，现场应保证压实度，压实后路面空隙率的平均值为4～6％。
实施例4：
路面结构验算采用“道可达”路面结构设计系统DKDAPD。基于特定材料性能的沥青路面结构设计系统，采用云端弹性层状体系理论力学计算引擎，可实现法国路面结构设计指南(NFP98-086)、澳大利亚沥青路面设计指南等国际主流沥青路面结构设计，同时与中国公路学会团体标准《全厚式沥青路面设计指南》对接。系统拥有标准材料参数库，设计系统能够实现基于特定材料性能参数(模量和疲劳模型)的路面结构分析与设计，达到结构设计与材料设计的有机统一。
根据高速公路设计标准，对比现有的沥青路面结构，对本发明中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面结构进行路面结构性能验算；其中，本发明的路面结构如下表：
层结构名称 材料 厚度(cm)
表面层 SMA-13 4
中面层 AC-20 6
下面层 AC-25 8
柔性基层 MSPM-20 8
玻纤格栅 玻纤格栅
水稳基层 水泥稳定碎石基层
现有路面结构如下表：
层结构名称 材料 厚度(cm)
表面层 SMA-13 4
中面层 AC-20 6
下面层 AC-25 8
柔性基层 ATB-25或LSPM-30 12
水稳基层 水泥稳定碎石基层
【具体实施例】
(一)、项目概况
该项目位于山东省聊城市高唐县，属于高速公路，起点桩号为K7+000，终点桩号为K9+500，设计使用年限15年。公路路面设计类型为新建项目设计。
(二)、交通荷载参数
根据OD调查分析，断面大型客车和货车交通量AADTT为12000辆/日,交通量年增长率γ为9.0％,方向系数DDF取50.0％,车道系数LDF取45.0％。根据交通历史数据，根据该TTC分类的当地经验值确定该设计公路为TTC2类，根据表A.2.6-2得到车辆类型分布系数如下表：
车辆类型 2类 3类 4类 5类 6类 7类 8类 9类 10类 11类
车型分布系数(％) 22 23.3 2.7 0 8.3 7.5 17.1 8.5 10.6 0
根据路网相邻公路的车辆满载情况及历史数据的调查分析，得到各类车型非满载与满载比例，非满载车与满载车所占比例(％)如下表：
车辆类型 2类 3类 4类 5类 6类 7类 8类 9类 10类 11类
非满载车比例 85 90 80 70 55 65 50 60 55 65
满载车比例 15 10 20 30 45 35 50 40 45 35
该设计路面对应的沥青混合料层永久变形、无机结合料层疲劳开裂。各车型对应的非满载车和满载车当量设计轴载换算系数如下表：
Figure BDA0003230638460000121
对应于沥青混合料层永久变形、疲劳开裂的当量轴载累计作用次数为71,054,393次。对应于无机结合料层疲劳开裂的当量轴载累计作用次数为5,010,371,861次。本公路设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量为28,935,183，交通等级属于特重交通，如附图2所示。
(三)、初拟路面结构方案及材料参数
初拟本发明路面结构如下表：
结构层编 层位 材料类型 厚度(mm) 模量(MPa) 泊松比
1 面层 SAM-13 40 11,500 0.35
2 面层 AC-20 60 11,000 0.35
3 面层 AC-25 80 10,500 0.35
4 柔性基 MSPM-20 80 9,500 0.35
1 底基层 无机结合料稳定 180 11,500 0.25
2 底基层 无机结合料稳定 180 11,500 0.25
3 底基层 无机结合料稳定 180 8,500 0.25
1 路基 土基 120 0.4
初拟对比现有路面结构如下表：
结构层编 层位 材料类型 厚度 模量 泊松
1 面层 SMA-13 40 11,500 0.35
2 面层 AC-20 60 11,000 0.35
3 面层 AC-25 80 10,500 0.35
4 柔性基 LSPM-30 120 8,000 0.35
1 底基层 无机结合料稳定 180 11,500 0.25
2 底基层 无机结合料稳定 180 11,500 0.25
3 底基层 无机结合料稳定 180 8,500 0.25
1 路基 土基 120 0.4
路基标准状态下回弹模量取120MPa,回弹模量湿度调整系数Ks取1,干湿与冻融循环作用折减系数Kη取1,则经过湿度调整和干湿与冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为120MPa。
(四)、路面结构验算
4.1、沥青混合料层永久变形验算：利用弹性层状体系理论，分别计算设计荷载作用下各分层顶部的竖向压应力(Pi)，得到各分层的永久变形修正系数(kRi)，并进而计算各分层永久变形量(Rai)。
本发明路面结构各层永久变形累加得到沥青混合料层总永久变形量Ra＝11.8(mm)，现有路面结构各层永久变形累加得到沥青混合料层总永久变形量Ra＝12.6(mm)，沥青层容许永久变形为15(mm)，两种路面结构均满足要求，如附图3和4所示。
4.2、无机结合料稳定层疲劳开裂验算：根据弹性层状体系理论，计算得到无机结合料层层底拉应力。根据工程所在地区，得到基准路面结构温度调整系数(无机结合料稳定层层底拉应力)为1.32，根据路面结构和路面结构层材料参数，计算得到温度调整系数kT2为1.344。对于无机结合料稳定粒料，疲劳开裂模型参数a＝13.24，b＝12.52。弯拉强度Rs为1.4MPa。
根据以上参数，计算得到无机结合料稳定层疲劳寿命Nf2为8,503,006,908。根据交通参数分析，设计使用年限内对应无机结合料层疲劳的当量设计轴载累计作用次数为5,010,371,861，所本发明的路面结构满足要求。
4.3、路面低温开裂指数验算：根据气候条件，所在地区低温设计温度T为-15℃。路基类型参数b＝3，表面层沥青在-10℃条件下弯曲梁流变试验的劲度模量St为200MPa，计算得到低温开裂指数CI＝-0.216，低温开裂指数要求为3，本发明的路面结构及材料满足低温抗裂的要求。
4.4、沥青混合料贯入强度验算：根据所在地区气候条件，月平均气温≥0℃的月份数为10个月，计算得到对应于贯入强度验算的设计车道累计设计轴载作用次数Ne5＝41,448,396。所在地区月平均气温≥0℃月份的月平均气温的平均值Td为10℃，根据公路等级得到沥青混合料层容许永久变形量[Ra]为15mm，计算得到路面结构系数Ψs＝1.104，计算得到沥青混合料贯入强度0.548，计算得到路面各层沥青混合料的综合贯入强度Rτs＝1.019，本发明的路面结构及材料满足沥青混合料贯入强度的要求。
(五)、路基顶面和路表验收弯沉值
确定路基顶面和路表验收弯沉值时，荷载与落锤式弯沉仪相同，荷载盘半径r为150mm，荷载p为50kN。
路基标准状态下回弹模量取120MPa,回弹模量湿度调整系数Ks取1,则平衡湿度状态下的回弹模量E0为120MPa，采用弹性半空间体理论计算得到路基顶面验收弯沉值lg为155.618(0.01mm)。
采用发明的路面结构以及各层结构模量值，路基顶面回弹模量采用平衡湿度状态下的回弹模量乘以模量调整系数kl(kl＝0.5)，为60，根据弹性层状体系理论计算得到路表验收弯沉值la为12.1(0.01mm)。
根据弹性层状体系理论计算得到,第2层沥青结合料理论弯沉值为12.6(0.01mm)。第3层沥青结合料理论弯沉值为13.6(0.01mm)。第4层沥青结合料理论弯沉值为15.2(0.01mm)。第5层无机结合料理论弯沉值为17.2(0.01mm)。第6层无机结合料理论弯沉值为25.5(0.01mm)。第7层无机结合料理论弯沉值为49.4(0.01mm)。
(六)设计结论
各项验算结果汇总如下表：
Figure BDA0003230638460000151
由上表可知，中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面结构和材料均能满足各项验算内容的要求。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面结构，其特征在于，该路面结构包括半刚性基层及面层，半刚性基层与面层之间设置有柔性基层，柔性基层采用中粒式排水抗裂沥青混合料。
2.根据权利要求1所述的中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面结构，其特征在于，所述中粒式排水抗裂沥青混合料采用高粘弹改性沥青作为胶结料。
3.根据权利要求2所述的中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面结构，其特征在于，所述胶结料采用胶粉改性沥青或采用高掺量SBS复合改性沥青；
其中，胶粉改性沥青通过湿法生产，具体为：
将橡胶粉加入SBS复合改性沥青中进行溶胀发育混合搅拌。
4.根据权利要求1所述的中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面结构，其特征在于，所述柔性基层底部设置有玻纤格栅，玻纤格栅采用优质增强型无碱玻纤纱。
5.根据权利要求1所述的中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面结构，其特征在于，所述中粒式排水抗裂沥青混合料级配范围为26.5mm筛孔通过率为100％，19.0mm筛孔通过率为80％～95％，16.0mm筛孔通过率为58％～85％，13.2mm筛孔通过率为45％～68％，9.5mm筛孔通过率为32％～52％，4.75mm筛孔通过率为12％～29％，2.36mm筛孔通过率为6％～18％，1.18mm筛孔通过率为5％～15％，0.6mm筛孔通过率为2％～10％，0.3mm筛孔通过率为1％～7％，0.15mm筛孔通过率为1％～6％，0.075mm筛孔通过率为1％～4％。
6.根据权利要求5所述的中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面结构，其特征在于，所述中粒式排水抗裂沥青混合料空隙率为12～18％，渗透系数不得小于0.01cm/s。
7.根据权利要求1所述的中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面结构，其特征在于，所述面层包括由上至下依次设置的SMA-13表面层、AC-20中面层以及AC-25下面层，相邻两层之间通过粘层连接；
半刚性基层采用水泥稳定碎石基层；
其中，AC-25下层面级配范围为26.5mm筛孔通过率为90％～100％，19.0mm筛孔通过率为78％～90％，16.0mm筛孔通过率为68％～82％，13.2mm筛孔通过率为60％～74％，9.5mm筛孔通过率为48％～62％，4.75mm筛孔通过率为28％～39％，2.36mm筛孔通过率为16％～26％，1.18mm筛孔通过率为10％～17％，0.6mm筛孔通过率为8％～13％，0.3mm筛孔通过率为6％～11％，0.15mm筛孔通过率为4％～7％，0.075mm筛孔通过率为3％～5％；
AC-20中层面级配范围为26.5mm筛孔通过率为100％，19.0mm筛孔通过率为95％～100％，16.0mm筛孔通过率为83％～95％，13.2mm筛孔通过率为75％～85％，9.5mm筛孔通过率为60％～72％，4.75mm筛孔通过率为36％～46％，2.36mm筛孔通过率为22％～32％，1.18mm筛孔通过率为13％～23％，0.6mm筛孔通过率为10％～16％，0.3mm筛孔通过率为6％～11％，0.15mm筛孔通过率为5％～10％，0.075mm筛孔通过率为4％～6％；
SMA-13表面层级配范围为16.0mm筛孔通过率为100％，13.2mm筛孔通过率为90％～100％，9.5mm筛孔通过率为50％～75％，4.75mm筛孔通过率为20％～34％，2.36mm筛孔通过率为15％～26％，1.18mm筛孔通过率为14％～24％，0.6mm筛孔通过率为12％～20％，0.3mm筛孔通过率为10％～16％，0.15mm筛孔通过率为9％～15％，0.075mm筛孔通过率为8％～12％。
8.一种中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面的铺装方法，其特征在于，该方法是采用中粒式排水抗裂沥青混合料一次性摊铺形成柔性基层，在中粒式排水抗裂沥青混合料摊铺前，先喷洒热改性沥青碎石封层；再铺设玻纤格栅，使得玻纤格栅与水泥稳定碎石基层粘结；再撒布预拌碎石后，用轻型轮胎压路机进行稳压达到玻纤格栅与热改性沥青碎石封层的有效粘结。
9.根据权利要求8所述的中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面的铺装方法，其特征在于，所述中粒式排水抗裂沥青混合料一次性摊铺，碾压工艺如下：
初压：双钢轮压路机第1遍前静后振，第2遍开振碾压，振动频率为高频低幅，振动均为双振，前进后退为1遍；
复压：胶轮压路机碾压1-2遍，稳定压实；
终压：双钢轮压路机收面消除轮迹。
10.根据权利要求8或9所述的中粒式排水抗裂柔性基层沥青路面的铺装方法，其特征在于，所述热改性沥青碎石封层的沥青洒布量为1.4～1.8kg/m2，碎石为石灰岩5～10mm预拌碎石，覆盖率要求不小于70％，控制在5～7kg/m2，洒布碎石后采用胶轮压路机碾压，以不粘轮且不产生松动层为宜，给予封层一天的吸附凝固时间。
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