CN113789691B - 应力补偿的高韧性沥青路面及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了应力补偿的高韧性沥青路面及施工方法，属于道路工程领域，本发明要解决的技术问题为如何改进沥青路面高韧性结构层来提升抗疲劳层的弯拉强度与疲劳次数，技术方案为：其结构包括地基以及道路路基，道路路基顶部铺筑有第一层沥青砂层，第一层沥青砂层上铺筑有格栅层，格栅层上铺筑有第二层沥青砂层，第二层沥青砂层上铺筑有沥青结构组合层。该方法具体如下：S1、道路路基施工完毕后，在道路路基顶部撒布最大粒径9.5mm的单粒径碎石；S2、撒布乳化沥青进行封闭；S3、在道路路基顶部与第一层沥青砂层之间设置同步碎石封层，并铺筑第一层沥青砂层并碾压；S4、喷洒热沥青并铺设格栅层；S5、铺设第二层沥青砂层并碾压。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程领域，具体地说是一种应力补偿的高韧性沥青路面及施工方法。
背景技术
目前，提升高速公路沥青路面的全寿命周期服役性能，打造高品质耐久高速公路工程成为未来发展的必然趋势，而沥青路面结构技术的创新与升级是实现高品质耐久高速公路工程建设的根本保障，也是其他路面技术创新的基础。通过在沥青路面结构中设置高韧性层能够有效提高路面结构抗疲劳能力延长服役寿命，同时高韧性结构层的存在也使沥青路面结构厚度可以有效减薄，并带动新的路面结构形式产生。
然而，目前沥青路面高韧性结构层仍以疲劳寿命一般的小粒径密级配沥青混合料结构层设计方法为主，使得沥青路面整体结构层厚度仍不能极限减薄。因此，缺少一种能够大幅提升疲劳寿命的结构层设计方法及其相应的设计参数、指标可参考和遵循，应力补偿的高韧性沥青路面层设计方法的空白制约了沥青路面长寿命化和减量化的发展。
故如何改进沥青路面高韧性结构层来提升抗疲劳层的弯拉强度与疲劳次数，同时有效减薄沥青路面结构的整体厚度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应力补偿的高韧性沥青路面及施工方法，来解决如何改进沥青路面高韧性结构层来提升抗疲劳层的弯拉强度与疲劳次数，同时有效减薄沥青路面结构的整体厚度的问题。
本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种应力补偿的高韧性沥青路面，包括地基以及道路路基，道路路基顶部铺筑有应力补偿的沥青路面高韧性结构层,应力补偿的沥青路面高韧性结构层上铺筑有沥青结构组合层；应力补偿的沥青路面高韧性结构层包括第一层沥青砂层，第一层沥青砂层上铺筑有格栅层，格栅层上铺筑有第二层沥青砂层，沥青结构组合层位于第二层沥青砂层顶部。
作为优选，所述道路路基顶部承载力弯沉小于90(0.01mm)，且在道路路基施工完毕后立刻撒布最大粒径9.5mm的单粒径碎石，并用钢轮压路机静压使碎石嵌入道路路基土中，最后撒布乳化沥青进行封闭，防止土中水分挥发。
作为优选，所述第一层沥青砂层和第二层沥青砂层均采用沥青砂，沥青砂由70#基质沥青或SBS改性沥青、最大粒径小于4.75mm的集料及石灰矿粉加热混合制备而成。
更优地，所述沥青砂各组分及配比具体如下：
70#基质沥青或SBS改性沥青含量为6.6％～7.0％；集料为石灰岩，粒径3～5mm的石灰岩占25％～45％，粒径0～3mm的石灰岩占50％～70％；石灰矿粉占3％～5％，且空隙率小于2.5％。
作为优选，所述格栅层采用经纬线同时加胶增强编织的玻璃纤维格栅，玻璃纤维格栅的孔径长度和宽度分别为20mm和15mm。
更优地，所述第一层沥青砂层的厚度为1～3.5mm，第二层沥青砂层的厚度为3.5～4mm，玻璃纤维格栅放置在第一层沥青砂层和第二层沥青砂层之间；
道路路基顶部与第一层沥青砂层之间设置有同步碎石封层。
一种应力补偿的高韧性沥青路面的施工方法，该方法具体如下：
S1、道路路基施工完毕并经过界面粘结处理后，立刻在道路路基顶部撒布最大粒径9.5mm的单粒径碎石，并用钢轮压路机静压使碎石嵌入道路路基土中，形成一个强力的摩擦面；
S2、撒布乳化沥青进行封闭，防止土中水分挥发，起到道路路基土良好养生的目的；
S3、在道路路基顶部与第一层沥青砂层之间设置同步碎石封层，并铺筑第一层沥青砂层并碾压；
S4、在第一层沥青砂层碾压完毕后，喷洒热沥青并铺设格栅层，用钢轮压路机静压格栅层，使玻璃纤维格栅平整且与第一层沥青砂层粘结紧密；
S5、铺设第二层沥青砂层并碾压；
S6、经过第二层沥青砂层与格栅层接触面粘结处理后，在第二层沥青砂层上部直接铺筑沥青结构组合层。
作为优选，所述道路路基顶部承载力弯沉小于90(0.01mm)，且在道路路基施工完毕后立刻撒布最大粒径9.5mm的单粒径碎石，并用钢轮压路机静压使碎石嵌入道路路基土中，最后撒布乳化沥青进行封闭，防止土中水分挥发。
作为优选，所述第一层沥青砂层和第二层沥青砂层均采用沥青砂，沥青砂由70#基质沥青或SBS改性沥青、最大粒径小于4.75mm的集料及石灰矿粉加热混合制备而成；
其中，沥青砂各组分及配比具体如下：
70#基质沥青或SBS改性沥青含量为6.6％～7.0％；集料为石灰岩，粒径3～5mm的石灰岩占25％～45％，粒径0～3mm的石灰岩占50％～70％；石灰矿粉占3％～5％，且空隙率小于2.5％。
更优地，格栅层采用经纬线同时加胶增强编织的玻璃纤维格栅，玻璃纤维格栅的孔径长度和宽度分别为20mm和15mm；
第一层沥青砂层的厚度为1～3.5mm，第二层沥青砂层的厚度为3.5～4mm，玻璃纤维格栅放置在第一层沥青砂层和第二层沥青砂层之间。
本发明的应力补偿的高韧性沥青路面及施工方法具有以下优点：
(一)本发明通过在满足一定承载能力的道路路基上，铺筑沥青路面高韧性结构层，将其分为上下两部分，两部分之间增加具有应力补偿功能的玻璃纤维格栅，使沥青路面高韧性结构层整体的弯拉强度和疲劳性能得到显著提升；
(二)本发明实现了沥青路面抗疲劳结构层性能的大幅提升，同时经过沥青路面结构组合设计，可以有效减薄沥青路面结构层的整体厚度，节省建设期原材料的投入，提高了路面结构的服役寿命与服务质量；
(三)本发明可以显著提升抗疲劳层的弯拉强度与疲劳次数，在提高了抗疲劳层性能的同时可以有效减薄沥青路面结构的整体厚度；
(四)本发明实现了沥青路面抗疲劳结构层性能的大幅提升，弯拉强度提高20％～30％、疲劳加载次数提高30％以上；同时经过沥青路面结构组合设计，相较传统半刚性基层沥青路面结构，可以有效减薄沥青路面结构层的整体厚度40cm以上，节省建设期原材料的投入，提高了路面结构的服役寿命，达30年以上。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
附图1为应力补偿的高韧性沥青路面的结构示意图。
图中，1、地基，2、道路路基，3、第一层沥青砂层，4、第二层沥青砂层，5、格栅层，6、沥青结构组合层。
具体实施方式
参照说明书附图和具体实施例对本发明的应力补偿的高韧性沥青路面及施工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，本发明的应力补偿的高韧性沥青路面，其结构包括地基1以及道路路基2，在压实后的地基1上分别设计道路结构层：300cm路基2(分层施工，每层20cm)、7cm应力补偿的沥青路面高韧性结构层(包括第一层沥青砂层3、格栅层5及第二层沥青砂层4)以及沥青结构组合层6(11cm密集配沥青碎石+12cm高模量沥青混合料+6cm高模量沥青混合料+4cm表面功能层)。
具体为：道路路基2顶部铺筑厚度为3.5cm的第一层沥青砂层3，第一层沥青砂层3上铺筑有格栅层5，格栅层5上铺筑厚度为3.5cm的第二层沥青砂层4，第二层沥青砂层4上铺筑有沥青结构组合层6，通过分层碾压形成整体结构层。道路路基2顶部与第一层沥青砂层3之间铺设有同步碎石封层。
本实施例中的道路路基2顶部承载力弯沉小于90(0.01mm)，且在道路路基2施工完毕后立刻撒布最大粒径9.5mm的单粒径碎石，并用钢轮压路机静压使碎石嵌入道路路基土中，再撒布乳化沥青进行封闭，防止土中水分挥发。
本实施例中的第一层沥青砂层3和第二层沥青砂层4均采用沥青砂，沥青砂是由70#基质沥青或SBS改性沥青、最大粒径小于4.75mm的集料、石灰矿粉加热混合制备而成。沥青含量为6.8％，集料为石灰岩，粒径3～5mm的石灰岩占35％，粒径0～3mm的石灰岩占60％，石灰矿粉占5％，设计空隙率小于2.5％。
本实施例中的格栅层5采用经纬线同时加胶增强编织的玻璃纤维格栅，玻璃纤维格栅的孔径长度和宽度分别为20mm和15mm。
对应力补偿的高韧性沥青路面层取样检测，分别进行弯拉试验和四点疲劳试验，其弯拉强度为1.2～1.3MPa，弯曲劲度模量为16～18MPa，400微应变作用下的疲劳加载次数34～60万次。
实施例2：
本发明的应力补偿的高韧性沥青路面的施工方法，该方法具体如下：
S1、300cm的道路路基2施工完毕并经过界面粘结处理后，立刻在道路路基2顶部撒布最大粒径9.5mm的单粒径碎石，并用钢轮压路机静压使碎石嵌入道路路基土中，形成一个强力的摩擦面；其中，道路路基2顶部承载力弯沉小于90(0.01mm)；
S2、撒布乳化沥青进行封闭，防止土中水分挥发，起到道路路基土良好养生的目的；
S3、在道路路基2顶部与第一层沥青砂层3之间铺设同步碎石封层，并铺筑厚度为3.5cm的第一层沥青砂层3并碾压；
S4、在第一层沥青砂层3碾压完毕后，喷洒热沥青并铺设格栅层5，用钢轮压路机静压格栅层5，使玻璃纤维格栅平整且与第一层沥青砂层3粘结紧密；
S5、铺设厚度为3.5cm的第二层沥青砂层4并碾压；
S6、经过第二层沥青砂层4与格栅层5接触面粘结处理后，在第二层沥青砂层4上部直接铺筑沥青结构组合层6。
本实施例中的第一层沥青砂层3和第二层沥青砂层4均采用沥青砂，沥青砂是由70#基质沥青或SBS改性沥青、最大粒径小于4.75mm的集料、石灰矿粉加热混合制备而成。沥青含量为6.8％，集料为石灰岩，粒径3～5mm的石灰岩占35％，粒径0～3mm的石灰岩占60％，石灰矿粉占5％，设计空隙率小于2.5％。
本实施例中的格栅层5采用经纬线同时加胶增强编织的玻璃纤维格栅，玻璃纤维格栅的孔径长度和宽度分别为20mm和15mm。
本发明实现了沥青路面抗疲劳结构层性能的大幅提升，弯拉强度提高20％～30％，疲劳加载次数提高30％以上。同时经过沥青路面结构组合设计，相较传统半刚性基层沥青路面结构，可以有效减薄沥青路面结构层的整体厚度40cm以上，节省建设期原材料的投入，提高了路面结构的服役寿命，达30年以上。
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 (5)
1.一种应力补偿的高韧性沥青路面，包括地基以及道路路基，其特征在于，道路路基顶部铺筑有应力补偿的沥青路面高韧性结构层,应力补偿的沥青路面高韧性结构层上铺筑有沥青结构组合层；应力补偿的沥青路面高韧性结构层包括第一层沥青砂层，第一层沥青砂层上铺筑有格栅层，格栅层上铺筑有第二层沥青砂层，沥青结构组合层位于第二层沥青砂层顶部；
其中，道路路基顶部承载力弯沉小于90（0.01mm），且在道路路基施工完毕后立刻撒布最大粒径9.5mm的单粒径碎石，并用钢轮压路机静压使碎石嵌入道路路基土中，再撒布乳化沥青进行封闭；
第一层沥青砂层和第二层沥青砂层均采用沥青砂，沥青砂由70#基质沥青或SBS改性沥青、最大粒径小于4.75mm的集料及石灰矿粉加热混合制备而成；
沥青砂各组分及配比具体如下：
70#基质沥青或SBS改性沥青含量为6.6%～7.0%；集料为石灰岩，粒径3～5mm的石灰岩占25%～45%，粒径0～3mm的石灰岩占50%～70%；石灰矿粉占3%～5%，且空隙率小于2.5%。
2.根据权利要求1所述的应力补偿的高韧性沥青路面，其特征在于，所述格栅层采用经纬线同时加胶增强编织的玻璃纤维格栅，玻璃纤维格栅的孔径长度和宽度分别为20mm和15mm。
3.根据权利要求1或2所述的应力补偿的高韧性沥青路面，其特征在于，所述第一层沥青砂层的厚度为1～3.5mm，第二层沥青砂层的厚度为3.5～4mm，玻璃纤维格栅放置在第一层沥青砂层和第二层沥青砂层之间；
道路路基顶部与第一层沥青砂层之间设置有同步碎石封层。
4.一种应力补偿的高韧性沥青路面的施工方法，其特征在于，该方法具体如下：
S1、道路路基施工完毕并经过界面粘结处理后，立刻在道路路基顶部撒布最大粒径9.5mm的单粒径碎石，并用钢轮压路机静压使碎石嵌入道路路基土中，形成一个强力的摩擦面；
S2、撒布乳化沥青进行封闭，防止土中水分挥发，起到道路路基土良好养生的目的；
S3、在道路路基顶部与第一层沥青砂层之间设置同步碎石封层，并铺筑第一层沥青砂层并碾压；
S4、在第一层沥青砂层碾压完毕后，喷洒热沥青并铺设格栅层，用钢轮压路机静压格栅层，使玻璃纤维格栅平整且与第一层沥青砂层粘结紧密；
S5、铺设第二层沥青砂层并碾压；
S6、经过第二层沥青砂层与格栅层接触面粘结处理后，在第二层沥青砂层上部直接铺筑沥青结构组合层；
其中，道路路基顶部承载力弯沉小于90（0.01mm）；
第一层沥青砂层和第二层沥青砂层均采用沥青砂，沥青砂由70#基质沥青或SBS改性沥青、最大粒径小于4.75mm的集料及石灰矿粉加热混合制备而成；
其中，沥青砂各组分及配比具体如下：
70#基质沥青或SBS改性沥青含量为6.6%～7.0%；集料为石灰岩，粒径3～5mm的石灰岩占25%～45%，粒径0～3mm的石灰岩占50%～70%；石灰矿粉占3%～5%，且空隙率小于2.5%。
5.根据权利要求4所述的应力补偿的高韧性沥青路面的施工方法，其特征在于，格栅层采用经纬线同时加胶增强编织的玻璃纤维格栅，玻璃纤维格栅的孔径长度和宽度分别为20mm和15mm；
第一层沥青砂层的厚度为1～3.5mm，第二层沥青砂层的厚度为3.5～4mm，玻璃纤维格栅放置在第一层沥青砂层和第二层沥青砂层之间。
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