CN113957761A - 一种高等级公路超薄沥青路面 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高等级公路超薄沥青路面，所述高等级公路超薄沥青路面专用于高速公路和一级公路，其包括超薄沥青面层、粘结层、抗脆裂抗缩裂半刚性基层、底基层和土基，超薄沥青面层、粘结层、抗脆裂抗缩裂半刚性基层、底基层和土基自上而下排列，超薄沥青面层铺筑在抗脆裂抗缩裂半刚性基层上，超薄沥青面层与抗脆裂抗缩裂半刚性基层之间通过粘结层来结合。本发明减少了路面车辙病害，大量节省路面养护资金；消除沥青路面早期破坏现象，节省公路建设资金，延长路面使用寿命，可修建成长寿命沥青路面，节省大量公路建设资金。
Description
技术领域
本发明属于公路沥青路面建设技术领域技术领域，具体涉及一种高等级公路超薄沥青路面，其专用于高速公路和一级公路。
背景技术
公路等级是根据公路的使用任务、服务功能、技术难度和通行能力进行划分的，一般将公路划分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路等五个等级。公路的主要组成部分有路基、路面、桥梁、涵洞、渡口码头、隧道、绿化、通讯、照明等设备及其它沿线设施组成。高等级公路是指采用高设计要求和高建设标准修建从而拥有高通行能力的公路，高等级公路包括高速公路和一级公路。高等级公路具有路面平坦、路线笔直、车道宽敞、限速较高等特点。
目前高等级公路都是沥青路面。现行《公路沥青路面设计规范》JTG D50—2006 条文说明4.2.1规定：半刚性基层沥青路面，高速公路的沥青层最小厚度为 120mm，一级公路的沥青层最小厚度为100mm。实际上目前国内高速公路普遍采用的沥青路面厚度为180mm—400mm，一级公路普遍采用沥青路面厚度为 150mm—260mm，并且目前还有向更大厚度发展的趋势。
目前，公路建设行业内关于沥青路面厚度理论和的认识非常模糊，甚至是错误，在没有任何理论依据的情况下，普遍认为沥青路面越厚越好，设计厚度没有计算理论。
现有高等级公路的沥青面层厚度大，就很容易出现车辙，这也是经常在高等级公路上行车时经常见到的情形；并且沥青面层厚度大，不容易出现推移破坏，从而高等级公路的粘结层起不到应有的推移作用且被忽视，这就使得沥青面层成为独立的抗弯结构层，因此沥青面层经常出现弯拉疲劳破坏；还有因沥青面层太厚而使沥青面层丧失了应有的限流效应，进而还会导致沥青面层出现温度梯度裂缝；尤其车辙病害是高等级公路一直没有解决的重大技术难题，为减少车辙，必须投入大量资金添加沥青改性剂，进而导致了后期维护的成本高昂。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种高等级公路超薄沥青路面，其不仅仅解决了现有技术存在的技术问题，并且节省资源、节省资金、经济环保。
依据本发明的技术方案，提供一种高等级公路超薄沥青路面，所述高等级公路超薄沥青路面专用于高速公路和一级公路，其包括超薄沥青面层、粘结层、抗脆裂抗缩裂半刚性基层、底基层和土基，超薄沥青面层、粘结层、抗脆裂抗缩裂半刚性基层、底基层和土基自上而下排列，超薄沥青面层铺筑在抗脆裂抗缩裂半刚性基层上，超薄沥青面层与抗脆裂抗缩裂半刚性基层之间通过粘结层来结合。
其中，所述粘结层包括AH90号沥青和粒径0.3cm—0.6cm碎石或粒径 0.5cm—1.0cm碎石。形成或制作粘结层的工艺如下：将H90号沥青加温到 140℃—180℃，撒布在抗脆裂抗缩裂半刚性基层上，用量为0.6Kg/m2—1.0Kg/m2；撒布粒径0.3cm—0.6cm碎石,用量为0.002m3/m2,或者撒布粒径0.5cm—1.0cm碎石,用量为0.003m3/m2。
进一步地，所述碎石采用机械筛分设备进行筛分且去除杂物，将H90号沥青加温到140℃—180℃且保持温度恒定持续20分钟—30分钟，且使得H90号沥青稀化以便于撒布，H90号沥青撒布量与撒布厚度相关，碎石的粒径大小与撒布量相关。
优选地，所述粘结层包括AH70号沥青或SBS改性沥青和粒径0.3cm—0.6cm 碎石或粒径0.5cm—1.0cm碎石。
更优选地，所述抗脆裂抗缩裂半刚性基层主要包括抗脆裂抗缩裂水泥稳定碎石、抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维水泥稳定碎石、抗脆裂抗缩裂二灰稳定碎石、抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维二灰稳定碎石、抗脆裂抗缩裂粉煤灰水泥稳定碎石或抗脆裂玄武岩纤维粉煤灰水泥稳定碎石中之任一碎石。
进一步地，在使用抗脆裂抗缩裂水泥稳定碎石作为主材的抗脆裂抗缩裂半刚性基层，同时一整层抗脆裂抗缩裂半刚性基层的压实厚度大于或等于300mm，施加占总材料质量比3.0％—4.0％的水泥进行拌合均匀，养生7天无侧限抗压强度 2.5MPa—4.0MPa，同时碾压成型气温为-2℃—33℃。进一步地，养生5-10天，7 天实施无侧限抗压强度2.5MPa—4.0MPa的压力施工，同时碾压成型气温为 -2℃—33℃。
更进一步地，在使用抗脆裂抗缩裂二灰稳定碎石作为主材的抗脆裂抗缩裂半刚性基层，其包括碎石或沙砾、消石灰和粉煤灰，同时抗脆裂抗缩裂二灰稳定碎石一整层压实厚度大于或等于280mm，其中各成分的质量比为：消石灰占5份 -9份，粉煤灰占10份-15份，碎石(或沙砾)占70份-85份，将碎石或沙砾、消石灰和粉煤灰进行搅拌混合，并将占总材料质量比3.0％—4.0％的水泥进行拌合均匀，养生5-10天，7天无侧限抗压强度2.5MPa—4.0MPa，同时碾压成型气温为-2℃—33℃。进一步地，7天实施无侧限抗压强度2.5MPa—4.0MPa的压力施工。
优选地，在使用抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维二灰稳定碎石作为主材的抗脆裂抗缩裂半刚性基层，其包括碎石或沙砾、消石灰和粉煤灰，碎石或沙砾包括使用玄武岩纤维，玄武岩纤维规格为纤维纱。抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维二灰稳定碎石的一整层压实厚度大于或等于260mm；玄武岩纤维规格为纤维纱，用量 2.6Kg/m3—3.8Kg/m3；各成分的质量比为：消石灰占5份-9份，粉煤灰占10份 -15份，碎石(或沙砾)占70份-85份，将碎石或沙砾、消石灰和粉煤灰进行搅拌混合，并将占总材料质量比3.0％—4.0％的水泥进行拌合均匀，养生5-10天，7天实施无侧限抗压强度2.5MPa—4.0MPa的压力施工，同时碾压成型气温为 -2℃—33℃。
此外，高速公路沥青路面厚度为60mm—119mm，一级公路沥青路面厚度为 60mm--99mm。
使用本发明的高等级公路超薄沥青路面相比于现有技术，具有以下技术效果：
1、减少路面车辙病害，大量节省路面养护资金；
2、消除沥青路面早期破坏现象，节省公路建设资金；
3、延长路面使用寿命，可修建成长寿命沥青路面，节省大量公路建设资金；
4、节省沥青原材料，节能环保；每公里高速公路节省建设资金300万元—700 万元，每公里一级公路节省公路建设资金200万元—300万元。
附图说明
图1为依据本发明的高等级公路超薄沥青路面的第一种路面结构示意图；
图2为依据本发明的高等级公路超薄沥青路面的第二种路面结构示意图；
图3为依据本发明的高等级公路超薄沥青路面的第三种路面结构示意图；
图4为依据本发明的高等级公路超薄沥青路面的第四种路面结构示意图；
图5为依据本发明的高等级公路超薄沥青路面的第五种路面结构示意图；
图6为依据本发明的高等级公路超薄沥青路面的第六种路面结构示意图；
图7为依据本发明的高等级公路超薄沥青路面的第七种路面结构示意图；
图8为依据本发明的高等级公路超薄沥青路面的第八种路面结构示意图；
图9为依据本发明的高等级公路超薄沥青路面的第九种路面结构示意图；
图10为依据本发明的高等级公路超薄沥青路面的第十种路面结构示意图；
图11为依据本发明的高等级公路超薄沥青路面的第十一种路面结构示意图；
图12为依据本发明的高等级公路超薄沥青路面的第十二种路面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明专利实施例中的附图，对本发明专利实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明专利的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。
本发明提供一种高等级公路超薄沥青路面，其专用于高速公路和一级公路，其包括超薄沥青面层、粘结层、抗脆裂抗缩裂半刚性基层、底基层和土基，超薄沥青面层、粘结层、抗脆裂抗缩裂半刚性基层、底基层和土基自上而下排列，超薄沥青面层铺筑在抗脆裂抗缩裂半刚性基层上，超薄沥青面层与抗脆裂抗缩裂半刚性基层之间通过粘结层来结合。
本发明高等级公路超薄沥青路面的超薄沥青面层厚度与现行《公路沥青路面设计规范》JTG D50—2006(以下简称“规范”)完全不同，规范规定高速公路沥青面层最小厚度120mm，一级公路沥青面层最小厚度100mm，本发明高等级公路超薄沥青路面的适用于高速公路的超薄沥青面层厚度一般为60mm—119mm，适用于一级公路的超薄沥青面层厚度一般为60mm—99mm；本发明高等级公路超薄沥青路面的超薄沥青面层铺筑在抗脆裂抗缩裂半刚性基层上，与抗脆裂抗缩裂半刚性基层配合使用。
本发明高等级公路超薄沥青路面中的粘结层，所述粘结层包括AH90号沥青和粒径0.3cm—0.6cm碎石或粒径0.5cm—1.0cm碎石。形成或制作粘结层的工艺如下：将H90号沥青加温到140℃—180℃，撒布在抗脆裂抗缩裂半刚性基层上，用量为0.6Kg/m2—1.0Kg/m2；撒布粒径0.3cm—0.6cm碎石,用量为0.002m3/m2, 或者撒布粒径0.5cm—1.0cm碎石,用量为0.003m3/m2。所述碎石采用机械筛分设备进行筛分且去除杂物，优选地H90号沥青加温到140℃—180℃且保持温度恒定持续20分钟—30分钟，且使得H90号沥青稀化以便于撒布，H90号沥青撒布量与撒布厚度相关；本实施例中的碎石的粒径大小与撒布量相关。本实施例中的数值为精确实验计算得出数据。
在另外实施例中，本发明高等级公路超薄沥青路面中的粘结层，所述粘结层包括AH70号沥青或SBS和粒径0.3cm—0.6cm碎石或粒径0.5cm—1.0cm碎石。形成或制作粘结层的工艺如下：将AH70号沥青加温到140℃—180℃，撒布在抗脆裂抗缩裂半刚性基层上，用量为0.6Kg/m2—1.0Kg/m2；撒布0.3cm—0.6cm碎石,用量为0.002m3/m2,或者撒布0.5cm—1.0cm碎石,用量为0.003m3/m2。所述碎石采用机械筛分设备进行筛分且去除杂物，优选地H70号沥青加温到 140℃—180℃且保持温度恒定持续20分钟—30分钟，且使得H70号沥青稀化以便于撒布，H70号沥青撒布量与撒布厚度相关；本实施例中的碎石的粒径大小与撒布量相关。本实施例中的数值为精确实验计算得出数据。
在又一实施例中，本发明高等级公路超薄沥青路面中的粘结层，所述粘结层包括SBS改性沥青和粒径0.3cm—0.6cm碎石或0.5cm—1.0cm碎石。形成或制作粘结层的工艺如下：将SBS改性沥青加温到150℃—200℃，撒布在抗脆裂抗缩裂半刚性基层上，用量为0.8Kg/m2—1.2Kg/m2；撒布0.3cm—0.6cm碎石,用量为 0.002m3/m2；或者撒布0.5cm—1.0cm碎石,用量为0.003m3/m2。所述碎石采用机械筛分设备进行筛分且去除杂物，优选地SBS改性沥青加温到150℃—200℃且保持温度恒定持续20分钟—30分钟，且使得SBS改性沥青稀化以便于撒布，SBS 改性沥青撒布量与撒布厚度相关；本实施例中的碎石的粒径大小与撒布量相关。本实施例中的数值为精确实验计算得出数据。
本发明高等级公路超薄沥青路面中的抗脆裂抗缩裂半刚性基层，所述抗脆裂抗缩裂半刚性基层主要包括抗脆裂抗缩裂水泥稳定碎石、抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维水泥稳定碎石、抗脆裂抗缩裂二灰稳定碎石、抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维二灰稳定碎石、抗脆裂抗缩裂粉煤灰水泥稳定碎石或抗脆裂玄武岩纤维粉煤灰水泥稳定碎石中之任一碎石，在优化实施例中可以由抗脆裂抗缩裂水泥稳定碎石、抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维水泥稳定碎石、抗脆裂抗缩裂二灰稳定碎石、抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维二灰稳定碎石、抗脆裂抗缩裂粉煤灰水泥稳定碎石或抗脆裂玄武岩纤维粉煤灰水泥稳定碎石中之两种或三种碎石进行组合。当选定上述抗脆裂抗缩裂水泥稳定碎石、抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维水泥稳定碎石、抗脆裂抗缩裂二灰稳定碎石、抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维二灰稳定碎石、抗脆裂抗缩裂粉煤灰水泥稳定碎石或抗脆裂玄武岩纤维粉煤灰水泥稳定碎石中之任一碎石时，选择添加适当水泥作为粘合剂，以形成抗脆裂抗缩裂半刚性基层。
具体地，各种抗脆裂抗缩裂半刚性基层材料组成及制作实施过程如下：
(1)抗脆裂抗缩裂水泥稳定碎石，其中采用的碎石或砂砾级配如下表1：
表1
“筛孔尺寸”指代机械筛分的筛体筛孔的大小，“级配范围”是指碎石的集料各级粒径颗粒的分配情况，控制上述级配范围是为了碎石分级能从一定程度上解决碎石粉尘含量高、针片状颗粒、弱质、风化颗粒含量多，级配不均匀，规格不稳定，颗粒组成一致性差，变化大等问题，以保障工程施工质量。
在使用抗脆裂抗缩裂水泥稳定碎石作为主材的抗脆裂抗缩裂半刚性基层，采用上述表1中的碎石或沙砾级配，同时一层(整层)抗脆裂抗缩裂半刚性基层的压实厚度大于或等于300mm，施加占总材料质量比3.0％-4.0％的水泥进行拌合均匀，养生5-10天，优选7天实施无侧限抗压强度2.5MPa-4.0MPa的压力施工，同时碾压成型气温为-2℃-33℃。优选地，底基层厚度为180mm-360mm。
(2)抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维水泥稳定碎石，其中采用的碎石或砂砾级配如上表1：
在使用抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维水泥稳定碎石作为主材的抗脆裂抗缩裂半刚性基层，采用上述表1中的碎石或沙砾级配，同时抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维水泥稳定碎石的一层(整层)压实厚度大于或等于280mm，其中玄武岩纤维规格为纤维纱，用量2.6Kg/m3-3.8Kg/m3；施加占总材料质量比3.0％-4.0％的水泥进行拌合均匀，养生5-10天，优选7天实施无侧限抗压强度2.5MPa-4.0MPa的压力施工，同时碾压成型气温为-2℃-33℃。优选地，底基层厚度为180mm-360mm。
(3)抗脆裂抗缩裂二灰稳定碎石，其中采用的碎石或砂砾级配如下表2：
在使用抗脆裂抗缩裂二灰稳定碎石作为主材的抗脆裂抗缩裂半刚性基层，其包括碎石或沙砾、消石灰和粉煤灰，采用上述表2中的碎石或沙砾级配，同时抗脆裂抗缩裂二灰稳定碎石一层(整层)压实厚度大于或等于280mm，其中各成分的质量比为，消石灰占5份-9份；粉煤灰占10份-15份，碎石(或沙砾)占 70份-85份，优选消石灰：粉煤灰：碎石(或沙砾)＝7∶13∶80。将碎石或沙砾、消石灰和粉煤灰进行搅拌混合，并将占总材料质量比3.0％-4.0％的水泥进行拌合均匀，养生5-10天，优选7天实施无侧限抗压强度2.5MPa-4.0MPa的压力施工，同时碾压成型气温为-2℃-33℃。优选地，底基层厚度为180mm-360mm。
(4)抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维二灰稳定碎石，其中采用的碎石或砂砾级配如上表2：
在使用抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维二灰稳定碎石作为主材的抗脆裂抗缩裂半刚性基层，其包括碎石或沙砾、消石灰和粉煤灰，采用上述表2中的碎石或沙砾级配，碎石或沙砾包括使用玄武岩纤维，玄武岩纤维规格为纤维纱。抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维二灰稳定碎石的一层(整层)压实厚度大于或等于260mm；玄武岩纤维规格为纤维纱，用量2.6Kg/m3-3.8Kg/m3；各成分的质量比为，消石灰占5 份-9份；粉煤灰占10份-15份，碎石(或沙砾)占70份-85份，优选消石灰：粉煤灰：碎石(或沙砾)＝5-7:13:80。将碎石或沙砾、消石灰和粉煤灰进行搅拌混合，并将占总材料质量比3.0％—4.0％的水泥进行拌合均匀，养生5-10天，优选7天实施无侧限抗压强度2.5MPa—4.0MPa的压力施工，同时碾压成型气温为 -2℃—33℃。优选地，底基层厚度为180mm—360mm。
(5)抗脆裂抗缩裂粉煤灰水泥稳定碎石，其中采用的碎石或砂砾级配如上表1：
在使用抗脆裂抗缩裂粉煤灰水泥稳定碎石作为主材的抗脆裂抗缩裂半刚性基层，其包括碎石或沙砾和粉煤灰，采用上表1中的碎石或沙砾级配；抗脆裂抗缩裂粉煤灰水泥稳定碎石一层(整层)压实厚度大于或等于280mm；其中各成分的质量比为，粉煤灰占2份-8份，碎石(或沙砾)占92份-98份，优选粉煤灰：碎石(或沙砾)＝4:96。将碎石或沙砾和粉煤灰进行搅拌混合，并将占总材料质量比3.0％—4.0％的水泥进行拌合均匀，养生5-10天，优选7天实施无侧限抗压强度2.5MPa—4.0MPa的压力施工，同时碾压成型气温为-2℃—33℃。优选地，底基层厚度为180mm—360mm。
(6)、抗脆裂玄武岩纤维粉煤灰水泥稳定碎石，其中采用的碎石或砂砾级配如上表1：
在使用抗脆裂玄武岩纤维粉煤灰水泥稳定碎石作为主材的抗脆裂抗缩裂半刚性基层，其包括玄武岩纤维、碎石或沙砾和粉煤灰，采用上表1中的碎石或沙砾级配；抗脆裂抗缩裂粉煤灰水泥稳定碎石一层(整层)压实厚度大于或等于 260mm；优选地，底基层厚度为180mm—360mm。
其中各成分的质量比为，粉煤灰占2份-8份，碎石(或沙砾)占92份-98 份，玄武岩纤维规格为纤维纱，纤维纱用量2.6Kg/m3—3.8Kg/m3；优选粉煤灰：碎石(或沙砾)＝4:96。将纤维纱、碎石或沙砾和粉煤灰进行搅拌混合，并将占总材料质量比3.0％—4.0％的水泥进行拌合均匀，养生5-10天，优选7天实施无侧限抗压强度2.5MPa—4.0MPa的压力施工，同时碾压成型气温为-2℃—33℃。
本发明高等级公路超薄沥青路面中的沥青路面厚度依据公路等级来确定，高速公路为60mm—119mm，一级公路60mm--99mm。
如图1所示，提供一种适用于高速公路的高等级公路超薄沥青路面，其包括超薄沥青面层、粘结层、抗脆裂抗缩裂半刚性基层、底基层和土基，超薄沥青面层、粘结层、抗脆裂抗缩裂半刚性基层、底基层和土基自上而下排列，超薄沥青面层铺筑在抗脆裂抗缩裂半刚性基层上，超薄沥青面层与抗脆裂抗缩裂半刚性基层之间通过粘结层来结合；超薄沥青面层厚度60mm—119mm，所述抗脆裂抗缩裂半刚性基层为抗脆裂抗缩裂水泥稳定碎石，使用粘结层将沥青面层与使用抗脆裂抗缩裂水泥稳定碎石的抗脆裂抗缩裂半刚性基层粘结在一起，其底基层使用厚度大于160mm的石灰或水泥或二灰稳定粉料或粒料。
如图2所示，适用于高速公路的高等级公路超薄沥青路面，其包括超薄沥青面层、粘结层、抗脆裂抗缩裂半刚性基层、底基层和土基，超薄沥青面层、粘结层、抗脆裂抗缩裂半刚性基层、底基层和土基自上而下排列，超薄沥青面层铺筑在抗脆裂抗缩裂半刚性基层上，超薄沥青面层与抗脆裂抗缩裂半刚性基层之间通过粘结层来结合；超薄沥青面层厚度60mm—119mm，所述抗脆裂抗缩裂半刚性基层为抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维水泥稳定碎石，使用粘结层将沥青面层与使用抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维水泥稳定碎石的抗脆裂抗缩裂半刚性基层粘结在一起，其底基层使用厚度大于160mm的石灰或水泥或二灰稳定粉料或粒料。
如图3所示，提出一种适用于高速公路的高等级公路超薄沥青路面，其与图1所示适用于高速公路的高等级公路超薄沥青路面的结构类似且所使用的材料基本一致，其与图1所示适用于高速公路的高等级公路超薄沥青路面的区别在于，抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用抗脆裂抗缩裂二灰稳定碎石。
如图4所示，提出一种适用于高速公路的高等级公路超薄沥青路面，其与图1所示适用于高速公路的高等级公路超薄沥青路面的结构类似且所使用的材料基本一致，其与图1所示适用于高速公路的高等级公路超薄沥青路面的区别在于，抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维二灰稳定碎石。
如图5所示，提出一种适用于高速公路的高等级公路超薄沥青路面，其与图1所示适用于高速公路的高等级公路超薄沥青路面的结构类似且所使用的材料基本一致，其与图1所示适用于高速公路的高等级公路超薄沥青路面的区别在于，抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用抗脆裂抗缩裂粉煤灰水泥稳定碎石。
如图6所示，提出一种适用于高速公路的高等级公路超薄沥青路面，其与图 1所示适用于高速公路的高等级公路超薄沥青路面的结构类似且所使用的材料基本一致，其与图1所示适用于高速公路的高等级公路超薄沥青路面的区别在于，抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维粉煤灰水泥稳定碎石。
如图7所示，提供一种适用于一级公路的高等级公路超薄沥青路面，其包括超薄沥青面层、粘结层、抗脆裂抗缩裂半刚性基层、底基层和土基，超薄沥青面层、粘结层、抗脆裂抗缩裂半刚性基层、底基层和土基自上而下排列，超薄沥青面层铺筑在抗脆裂抗缩裂半刚性基层上，超薄沥青面层与抗脆裂抗缩裂半刚性基层之间通过粘结层来结合；超薄沥青面层厚度60mm—99mm，所述抗脆裂抗缩裂半刚性基层为抗脆裂抗缩裂水泥稳定碎石，使用粘结层将沥青面层与使用抗脆裂抗缩裂水泥稳定碎石的抗脆裂抗缩裂半刚性基层粘结在一起，其底基层使用厚度大于160mm的石灰或水泥或二灰稳定粉料或粒料。
如图8所示，提出一种适用于一级公路的高等级公路超薄沥青路面，其与图 7所示适用于一级公路的高等级公路超薄沥青路面的结构类似且所使用的材料基本一致，其与图7所示适用于一级公路的高等级公路超薄沥青路面的区别在于，抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维水泥稳定碎石。
如图9所示，提出一种适用于一级公路的高等级公路超薄沥青路面，其与图 7所示适用于一级公路的高等级公路超薄沥青路面的结构类似且所使用的材料基本一致，其与图7所示适用于一级公路的高等级公路超薄沥青路面的区别在于，抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用抗脆裂抗缩裂二灰稳定碎石。
如图10所示，提出一种适用于一级公路的高等级公路超薄沥青路面，其与图7所示适用于一级公路的高等级公路超薄沥青路面的结构类似且所使用的材料基本一致，其与图7所示适用于一级公路的高等级公路超薄沥青路面的区别在于，抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维二灰稳定碎石。
如图11所示，提出一种适用于一级公路的高等级公路超薄沥青路面，其与图7所示适用于一级公路的高等级公路超薄沥青路面的结构类似且所使用的材料基本一致，其与图7所示适用于一级公路的高等级公路超薄沥青路面的区别在于，抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用抗脆裂抗缩裂粉煤灰水泥稳定碎石。
如图12所示，提出一种适用于一级公路的高等级公路超薄沥青路面，其与图7所示适用于一级公路的高等级公路超薄沥青路面的结构类似且所使用的材料基本一致，其与图7所示适用于一级公路的高等级公路超薄沥青路面的区别在于，抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维粉煤灰水泥稳定碎石。
采用本发明高等级公路超薄沥青路面的高速公路和一级公路具有彻底消除弯拉疲劳破坏和车辙病害、减少或消除沥青面层自身温度裂缝病害的优越性，以及修建成本低、养护费用低等优点，大大提高了经济效益。
通过实验可以明确得知，采用本发明高等级公路超薄沥青路面的高速公路和一级公路相比较于现有技术的优势。使用有限元法计算，结果显示现有沥青路面的车辙深度随沥青路面的厚度增加而增加，见表3：
表3 375万次交通荷载下不同面层厚度车辙深度统计
| 面层厚度(mm) | 轮中位移(mm) | 轮侧位移(mm) | 车辙深度(mm) |
| 3 | -0.12 | 0.05 | 0.16 |
| 5 | -0.13 | 0.08 | 0.27 |
| 8 | -0.31 | 0.13 | 0.44 |
| 10 | -0.38 | 0.16 | 0.55 |
| 30 | -1.15 | 0.49 | 1.64 |
| 50 | -1.92 | 0.82 | 2.74 |
| 100 | -3.84 | 1.63 | 5.47 |
| 150 | -7.50 | 2.21 | 9.71 |
| 200 | -10.92 | 2.64 | 13.56 |
| 250 | -14.41 | 2.96 | 17.37 |
| 300 | -17.52 | 3.23 | 20.75 |
实验路检测结果证明，由于汽车轮胎的摩擦力和层底的粘结力和摩擦力，限制了沥青面层上下两面的水平塑性变形，在沥青面层厚度不大于50mm时，不会出现车辙。
针对采用本发明高等级公路超薄沥青路面的高速公路和一级公路，实验数据见表4：
表4温度梯度应力计算结果
注：1、线胀系数参见《工程材料》长安大学主编，人民交通出版社。
2、温度梯度参见JTG D40—2002《公路水泥路面设计规范》。
3、弹性模量参见JTG D50—2006《公路沥青路面设计规范》。
由上表4可以看出，沥青路面表面温度应力随其厚度增大而增大，沥青面层越薄，表面温度应力越小，出现裂缝的可能性越小。
本发明高等级公路超薄沥青路面中的沥青面层厚度是由泌水性(透水系数不大于30mml/min)、平整度(符合部颁标准要求)、纹理深度(符合部颁标准要求)来确定的最小厚度。所述部颁标准为《公路沥青路面设计规范》JTG D50—2006 条文。
本发明高等级公路超薄沥青路面通过减小沥青面层厚度和抗脆裂抗缩裂半刚性基层粘结，使沥青面层保证处在路面结构抗弯断面的受压区，不产生弯拉应力，从而消除弯拉疲劳破坏。
实验路检测结果显示，沥青面层厚30mm时，各项指标超过部颁二级路标准；沥青面层厚40mm时，各项指标超过部颁高速公路标准。
实验路检测结果显示，抗脆裂抗缩裂半刚性基层粘结强度达到 0.8MPa—1.1MPa，实际层底剪应力只有0.1MPa至0.3MPa，保证不会出现推移病害。
本发明高等级公路超薄沥青路面试验时粘结层使用的粘结剂与本发明高等级公路超薄沥青路面实施例中采用的粘结剂相同，优选用AH70#、AH90#沥青或 SBS改性沥青或硫磺改性沥青，能保证或高于上述的技术效果。
具体实施例1
邢临高速公路K11+000—K14+000上行路段实验施工，沥青面层厚度 90mm；同时使用粘结层；同时抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用抗脆裂抗缩裂水泥稳定碎石；同时抗脆裂抗缩裂水泥稳定碎石整层压实厚度大于或等于300mm；同时水泥用量3.0—4.0％(占总质量比重)，7天无侧限抗压强度2.5MPa—4.0MPa；同时在气温20℃--30℃下碾压成型，优选25℃下碾压成型；同时底基层厚度>360mm；矿料级配矿料级配采用表1中的级配。
具体实施例2
邢临高速公路K11+000—k14+000下行路段实验施工。沥青面层厚度90mm；同时使用粘结层；同时抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维水泥稳定碎石；同时抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维水泥稳定碎石整层压实厚度大于或等于280mm；同时玄武岩纤维用量3.2Kg—6.0Kg/m3；同时水泥用量3.0—4.0％(占总质量比重)，7天无侧限抗压强度2.5MPa—4.0MPa；同时在气温20℃--30℃下碾压成型，优选25℃下碾压成型；同时底基层厚度大于或等于360mm；矿料级配矿料级配采用表1中的级配。
具体实施例3
邢临高速公路K14+000—K17+000上行路段实验施工，沥青面层厚度 100mm；同时使用粘结层；同时抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用抗脆裂抗缩裂二灰稳定碎石；同时抗脆裂抗缩裂二灰稳定碎石整层压实厚度大于或等于280mm；同时消石灰:粉煤灰:碎石＝7:13:80；同时在气温20℃--30℃下碾压成型，优选25℃下碾压成型；同时底基层厚度大于或等于360mm；矿料级配矿料级配采用表2 中的级配。
具体实施例4
邢临高速公路K14+000—K17+000下行路段实验施工。沥青面层厚度 60mm—119mm；同时使用粘结层；同时抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用玄武岩纤维二灰稳定碎石；同时玄武岩纤维二灰稳定碎石整层压实厚度大于或等于300mm；同时玄武岩纤维用量3.2Kg—6.0Kg/m3；同时二灰碎石配比：消石灰:粉煤灰:碎石＝7:13:80，同时在气温20℃--30℃下碾压成型，优选25℃下碾压成型；同时底基层厚度大于或等于360mm；矿料级配矿料级配采用表2中的级配。
具体实施例5
邢临高速公路K17+000—K20+000上行路段实验施工。沥青面层厚度 80mm；同时使用粘结层；同时抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用粉煤灰水泥稳定碎石；同时粉煤灰水泥稳定碎石整层压实厚度280mm；同时粉煤灰：碎石＝4：96；同时水泥用量3.0—4.0％(占总质量比重)，7天无侧限抗压强度2.5MPa—4.0MP；同时，在气温20℃--30℃下碾压成型，优选25℃下碾压成型；同时底基层厚度大于或等于360mm；矿料级配矿料级配采用表1中的级配。
具体实施例6
邢临高速公路K17+000—K20+000下行路段实验施工。青面层厚度80mm；同时使用粘结层；同时抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用玄武岩纤维粉煤灰水泥稳定碎石；同时玄武岩纤维粉煤灰水泥稳定碎石整层压实厚度260mm；同时粉煤灰: 碎石＝4:96；同时玄武岩纤维用量3.2Kg—6.0Kg/m3；同时水泥用量3.0—4.0％(占总质量比重)，7天无侧限抗压强度2.5MPa—4.0MPa同时在气温20℃--30℃下碾压成型，优选25℃下碾压成型；同时底基层厚度大于或等于360mm；矿料级配矿料级配采用表1中的级配。
具体实施例7
国道107线一级公路K385+000—K388+000上行路段实验施工。沥青面层厚度60mm；同时使用粘结层；同时抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用抗脆裂抗缩裂水泥稳定碎石；同时抗脆裂抗缩裂水泥稳定碎石整层压实厚度300mm；同时水泥用量3.0—4.0％(占总质量比重)，7天无侧限抗压强度2.5MPa—4.0MPa；同时，在气温0℃---8℃下碾压成型，优选-1℃下碾压成型；同时底基层石灰土厚度大于或等于180mm；矿料级配矿料级配采用表1中的级配。
具体实施例8
国道107线一级公路K385+000—K388+000下行路段实验施工。沥青面层厚度60mm；同时使用粘结层；同时抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维水泥稳定碎石；同时抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维水泥稳定碎石整层压实厚度280mm；同时玄武岩纤维用量3.2Kg—6.0Kg/m3；同时水泥用量3.0—4.0％(占总质量比重)，7天无侧限抗压强度2.5MPa—4.0MPa；在气温0℃---8℃下碾压成型，优选-2℃下碾压成型；底基层石灰土厚度大于或等于180mm；矿料级配矿料级配采用表1中的级配。
具体实施例9
国道107线一级公路K388+000—K391+000上行路段实验施工。沥青面层厚度60mm；同时使用粘结层；同时抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用抗脆裂抗缩裂二灰稳定碎石；同时抗脆裂抗缩裂二灰稳定碎石整层压实厚度280mm；同时消石灰:粉煤灰:碎石＝7:13:80；在气温0℃---8℃下碾压成型，优选-2℃下碾压成型；底基层石灰土厚度大于或等于180mm；矿料级配矿料级配采用表2中的级配。
具体实施例10
国道107线一级公路K388+000—K391+000下行路段实验施工，沥青面层厚度60mm；同时使用粘结层；同时抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用玄武岩纤维二灰稳定碎石；同时玄武岩纤维二灰稳定碎石整层压实厚度260mm；同时玄武岩纤维用量3.2Kg—6.0Kg/m3；同时二灰碎石配比：消石灰:粉煤灰:碎石＝7:13:80，在气温0℃---8℃下碾压成型，优选-2℃下碾压成型；底基层石灰土厚度大于或等于180mm；矿料级配矿料级配采用表2中的级配。
具体实施例11
国道107线一级公路K391+000—K394+000上行路段实验施工。沥青面层厚度60mm；同时使用粘结层；同时抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用粉煤灰水泥稳定碎石；同时粉煤灰水泥稳定碎石整层压实厚度280mm；同时粉煤灰:碎石＝4:96；同时水泥用量3.0—4.0％(占总质量比重)，7天无侧限抗压强度2.5MPa—4.0MP；同时，在气温-2℃—33℃下碾压成型，优选12℃下碾压成型；同时底基层灰土厚度大于或等于180mm；矿料级配矿料级配采用表1中的级配。
具体实施例12
国道107线一级公路K391+000—K394+000下行路段实验施工。沥青面层厚度60mm；同时使用粘结层；同时抗脆裂抗缩裂半刚性基层使用玄武岩纤维粉煤灰水泥稳定碎石；同时玄武岩纤维粉煤灰水泥稳定碎石整层压实厚度260mm；同时粉煤灰:碎石＝4:96；同时玄武岩纤维用量3.2Kg—6.0Kg/m3；同时水泥用量3.0—4.0％(占总质量比重)，7天无侧限抗压强度2.5MPa—4.0MPa同时，在气温-2℃—33℃下碾压成型，优选12℃下碾压成型；底基层石灰土厚度>180mm；矿料级配矿料级配采用表1中的级配。
对本发明进一步说明的是，众所周知，沥青路面的设计方法是在路面弹性层状体系理论的基础上，依据车辆荷载的反复作用使结构层产生疲劳破坏的原理来决定路面的设计使用年限，即耐久性设计；通过对沥青路面使用现状的大量调查研究，发现绝大部分沥青路面，普遍没有达到设计使用年限就发生了早期破坏，破坏的主要形式就是车辙和反射裂缝。车辙是因为沥青面层太厚，未能充分发挥限流效应的作用。反射裂缝是半刚性基层的裂缝反射到沥青面层上，造成路面漏水而破坏。半刚性基层的裂缝有抗折疲劳裂缝、收缩裂缝和脆性疲劳裂缝(脆裂)，最主要的原因是半刚性基层的脆裂和缩裂(收缩裂缝)。
本发明提出的高等级公路超薄沥青路面中使用的抗脆裂抗缩裂半刚性基层能够消除脆性疲劳裂缝(脆裂)和收缩裂缝；半刚性基层厚度达到抗脆裂要求时，同时也满足抗折疲劳要求，没有抗折疲劳裂缝。本发明提出的抗脆裂抗缩裂半刚性基层很好地解决了现有技术中存在的半刚性基层的脆裂和缩裂(收缩裂缝)技术问题。
针对于现有技术中的半刚性基层的的脆性疲劳(脆裂)而言，本发明提出的高等级公路超薄沥青路面具有非常明显的技术优势。
此外，本发明提出的高等级公路超薄沥青路面能够在不使用改性沥青，不添加抗车辙剂的情况下，使用超薄沥青路面，充分发挥限流效应的作用，消除车辙病害；本发明使用的抗缩裂抗脆裂半刚性基层能够消除半刚性基层的脆性疲劳裂缝(脆裂)、温度收缩、干燥收缩裂缝和抗折疲劳裂缝，从而消除沥青路面早起破坏现象，修筑长寿命沥青路面，还能大幅度降低修建成本。
本发明提出的高等级公路超薄沥青路面相比较于现有技术，本发明的高等级公路超薄沥青路面具有非常明显的自身技术优势，具体如下：
1、较薄的沥青面层通过粘结层与抗脆裂抗缩裂半刚性基层粘结，使沥青面层处在路面结构抗弯断面的受压区，不存在弯拉应力，完全消除沥青面层的弯拉疲劳破坏；超薄沥青层能够充分发挥沥青路面的“限流效应”，彻底消除车辙病害；减少或消除路面温度梯度裂缝。
2、大幅度减低路面修建成本和养护成本：高速公路每公里降低修建成本约 430万元，一级公路每公里降低修建成本约200万元，大大提高了经济效益，符合我低碳经济的发展战略。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高等级公路超薄沥青路面，其特征在于，其专用于高速公路和一级公路，其包括超薄沥青面层、粘结层、抗脆裂抗缩裂半刚性基层、底基层和土基，超薄沥青面层、粘结层、抗脆裂抗缩裂半刚性基层、底基层和土基自上而下排列，超薄沥青面层铺筑在抗脆裂抗缩裂半刚性基层上，超薄沥青面层与抗脆裂抗缩裂半刚性基层之间通过粘结层来结合。
2.根据权利要求1所述的高等级公路超薄沥青路面，其特征在于，所述粘结层包括AH90号沥青或AH70号沥青或SBS改性沥青和粒径0.3cm—0.6cm碎石或粒径0.5cm—1.0cm碎石。
3.根据权利要求2所述的高等级公路超薄沥青路面，其特征在于，形成或制作粘结层的工艺如下：将H90号沥青加温到140℃—180℃，洒布在抗脆裂抗缩裂半刚性基层上，用量为0.6Kg/m2—1.0Kg/m2；撒布粒径0.3cm—0.6cm碎石,用量为0.002m3/m2,或者撒布粒径0.5cm—1.0cm碎石,用量为0.003m3/m2。
4.根据权利要求3所述的高等级公路超薄沥青路面，其特征在于，所述碎石采用机械筛分设备进行筛分且去除杂物，将H90号沥青加温到140℃—180℃且保持温度恒定持续20分钟—30分钟，且使得H90号沥青稀化以便于撒布，H90号沥青撒布量与撒布厚度相关，碎石的粒径大小与撒布量相关。
5.根据权利要求2所述的高等级公路超薄沥青路面，其特征在于，所述粘结层包括AH70号沥青或SBS改性沥青和粒径0.3cm—0.6cm碎石或粒径0.5cm—1.0cm碎石。
6.根据权利要求1所述的高等级公路超薄沥青路面，其特征在于，所述抗脆裂抗缩裂半刚性基层主要包括抗脆裂抗缩裂水泥稳定碎石、抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维水泥稳定碎石、抗脆裂抗缩裂二灰稳定碎石、抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维二灰稳定碎石、抗脆裂抗缩裂粉煤灰水泥稳定碎石或抗脆裂玄武岩纤维粉煤灰水泥稳定碎石中之任一碎石。
7.根据权利要求2所述的高等级公路超薄沥青路面，其特征在于，在使用抗脆裂抗缩裂水泥稳定碎石作为主材的抗脆裂抗缩裂半刚性基层，同时一整层抗脆裂抗缩裂半刚性基层的压实厚度大于或等于300mm，施加占总材料质量比3.0％—4.0％的水泥进行拌合均匀，养生5-10天，7天实施无侧限抗压强度2.5MPa—4.0MPa的压力施工，同时碾压成型气温为-2℃—33℃。
8.根据权利要求2所述的高等级公路超薄沥青路面，其特征在于，在使用抗脆裂抗缩裂二灰稳定碎石作为主材的抗脆裂抗缩裂半刚性基层，其包括碎石或沙砾、消石灰和粉煤灰，同时抗脆裂抗缩裂二灰稳定碎石一整层压实厚度大于或等于280mm，其中各成分的质量比为：消石灰占5份-9份，粉煤灰占10份-15份，碎石(或沙砾)占70份-85份，将碎石或沙砾、消石灰和粉煤灰进行搅拌混合，并将占总材料质量比3.0％—4.0％的水泥进行拌合均匀，持续5-10天，7天实施无侧限抗压强度2.5MPa—4.0MPa的压力施工，同时碾压成型气温为-2℃—33℃。
9.根据权利要求2所述的高等级公路超薄沥青路面，其特征在于，在使用抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维二灰稳定碎石作为主材的抗脆裂抗缩裂半刚性基层，其包括碎石或沙砾、消石灰和粉煤灰，碎石或沙砾包括使用玄武岩纤维，玄武岩纤维规格为纤维纱。抗脆裂抗缩裂玄武岩纤维二灰稳定碎石的一整层压实厚度大于或等于260mm；玄武岩纤维规格为纤维纱，用量3.2Kg—6.0Kg/m3；各成分的质量比为：消石灰占5份-9份，粉煤灰占10份-15份，碎石(或沙砾)占70份-85份，将碎石或沙砾、消石灰和粉煤灰进行搅拌混合，并将占总材料质量比3.0％—4.0％的水泥进行拌合均匀，养生5-10天，7天实施无侧限抗压强度2.5MPa—4.0MPa的压力施工，同时碾压成型气温为-2℃—33℃。
10.根据权利要求2所述的高等级公路超薄沥青路面，其特征在于，高速公路沥青路面厚度为60mm—119mm，一级公路沥青路面厚度为60mm--99mm。
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| CN217378443U (zh) * | 2021-11-02 | 2022-09-06 | 张靖 | 一种高等级公路超薄沥青路面 |
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