CN114892465A - 一种功能可转换的沥青面层、路面结构及施工方法 - Google Patents

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CN114892465A CN202210491660.9A CN202210491660A CN114892465A CN 114892465 A CN114892465 A CN 114892465A CN 202210491660 A CN202210491660 A CN 202210491660A CN 114892465 A CN114892465 A CN 114892465A
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易善斌
刘小川
刘素华
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Abstract

本发明涉及一种功能可转换的沥青面层、路面结构及施工方法，属于交通路面技术领域，能够用于快速通车表面层和永久性应力吸收面层，具有抗变形、防水、抗裂的特点，能够实现功能转换，减少施工工序、节约材料；该沥青面层在应力吸收和表面耐磨之间功能可转换；所述沥青面层包括第一改性沥青层、碎石层和乳化沥青层；所述第一改性沥青层、所述碎石层和所述乳化沥青层从下向上依次设置；所述第一改性沥青层和所述碎石层之间还可以依次设有纤维层和第二改性沥青层；阶段性通车时，所述沥青面层先作为表面层通车，后在其上铺设中面层和上面层，其作为应力吸收层发挥作用。

Description

一种功能可转换的沥青面层、路面结构及施工方法
技术领域
本发明涉及交通路面技术领域，尤其涉及一种功能可转换的沥青面层、路面结构及施工方法。
背景技术
无论是白改黑还是半刚性基层路面，反射裂缝是道路的主要病害之一。因此多数新建或改扩建道路都需要设计应力吸收层来减少反射裂缝。应力吸收层是一种沥青混合料，铺设于水泥混凝土基层与沥青混合料磨耗面层之间，具有粘弹性高、抗疲劳抗塑性变形能力强以及密实、不透水等特点，能有效减少或缓解旧水泥混凝土板传递给沥青面层的反射裂缝，并能提高沥青路面的抗水害能力。因而，将应力吸收层应用于水泥混凝土路面上再加铺沥青混凝土的大修和改扩建工程的项目较多，但普遍的应力吸收层无法直接通车，其上面必须铺筑沥青混合料磨耗层。再者水泥路面变形较大，常规沥青混凝土无法解决这一问题，通过增加加铺厚度来改善，导致造价增加和工期变长。一般结构为旧水泥混凝土+应力吸收层+沥青面层，结构层多，工程量大，对于施工工期和施工进度都有一定影响。
我国路网里程越来越多，很多道路将逐渐进入大修、中修期，道路改扩建也越来越多，而迫于交通压力需要，不得不阶段性通车，同时阶段性通车产生的病害需要处理，而路面功能层和结构层由于材料和性能不同，无法兼具功能，往往采用单一的功能面层阶段性开放交通后再铣刨重新进行铺装，使原阶段性通车面层没有其他作用，造成施工量和材料的浪费。
因此亟需一种具有功能转化的沥青面层、结构和施工方法来实现既能处理阶段性通车的问题也能满足二期铺筑作为功能层的结构，解决现有矛盾。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种功能可转换的沥青面层、路面结构及施工方法，能够用于快速通车表面层和永久性应力吸收面层，具有抗变形、防水、抗裂的特点，能够实现功能转换，减少施工工序、节约材料。
一方面，本发明提供一种功能可转换的沥青面层，所述沥青面层在应力吸收和表面耐磨之间功能可转换；
所述沥青面层包括第一改性沥青层、碎石层和乳化沥青层；所述第一改性沥青层、所述碎石层和所述乳化沥青层从下向上依次设置；
所述乳化沥青层和所述第一改性沥青层部分连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述沥青面层为增强性能还包括纤维层和第二改性沥青层，所述纤维层和所述第二改性沥青层依次设置于所述第一改性沥青层和所述碎石层之间，且所述第二改性沥青层设于所述纤维层上方；
此结构下，所述乳化沥青层与所述第二改性沥青层部分连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述沥青面层的厚度为5～25mm。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一改性沥青层和/或所述第二改性沥青层的沥青为橡胶改性沥青、SBS改性沥青或复合改性沥青。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述碎石层的碎石粒径为2.36～4.75mm、4.75～9.5mm和9.5～13.2mm中的任意一种；
碎石粒径为2.36～4.75mm时，洒布量为6～8kg/m2；
碎石粒径为4.75～9.5mm时，洒布量为8～10kg/m2；
碎石粒径为9.5～13.2mm时，洒布量为8～14kg/m2。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述碎石层中碎石嵌入所述第一改性沥青层或所述第二改性沥青层的深度为所述碎石粒径的60％～70％。所述碎石或包覆有沥青的碎石的上部间隙(即碎石粒径30％～40％的上部区域)充斥有乳化沥青层的沥青材质，即所述乳化沥青层和所述第一改性沥青层或第二改性沥青层部分连接。
另一方面，一种功能可转换的沥青面层用于第一场景常规路面表面层或第二场景阶段性通车路面表面层结构，
所述用于第一场景常规路面表面层时，可直接在水泥混凝土路面上加铺作为表面层或者是作为沥青路面表面层使用。
所述第二场景阶段性通车路面结构，所述路面结构以施工验收为分界点分为验收前的第一通车路面结构和验收后的第二通车路面结构；
所述第一通车路面结构包括从下往上依次设置的混凝土面层和作为表面层的如上任一所述的沥青面层；
所述第二通车路面结构包括从下往上依次设置的混凝土面层、作为应力吸收层的如上任一所述的沥青面层、沥青混凝土面层。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述沥青面层的厚度为5～25mm。
再一方面，本发明提供一种如上任一所述功能可转换的沥青面层的施工方法，所述施工方法的步骤包括：
S1、待铺面层整理，保证待铺面层符合规范指标的要求；
S2、铺施第一改性沥青层：铺施温度为170℃～190℃，铺施量为1.5～2.6kg/m2；
S3、洒布碎石层：先对碎石进行加热除尘和/或沥青预裹附，然后在120℃以上的温度条件下洒布碎石；
S4、碾压：压路机碾压速度应采用6～10km/h，避免碎石推移，碾压遍数为2～4遍，碾压施工时间为10～20min内完成。
S5、铺施乳化沥青层：铺施温度为70℃以下，铺施量为0.36～0.44L/m2。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述施工方法的步骤S2和步骤S3之间还包括以下两个步骤：
S23-1、在第一改性沥青层上铺设纤维层；
S23-2、在纤维层上铺施第二改性沥青层：铺施温度为170℃～190℃，铺施量为1.5～2.6kg/m2。
与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：本发明的面层既适用于沥青路面磨耗又具有应力吸收的作用，是集磨耗层功能和应力吸收功能于一体的沥青面层结构，也能用于水泥混凝土路面的改造，减少其改造工期和成本；
上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：本发明的面层能用于快速通车表面层或者沥青路面永久性应力吸收面层或者水泥混凝土路面加铺表面层，具有抗变形、防水、抗裂的特点，作为快速通车路面后，上层可进行二期铺筑，具有应力吸收作用，从而该层由原来面层变为应力吸收层，实现功能转换；解决应力吸收层无法用作面层通车，而常规沥青面层不抗变形抗裂之间的矛盾；
上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：本发明沥青面层功能可转换，减少施工工序，节约材料，节约时间，节约成本，过程中无材料浪费。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一个实施例提供的功能可转换的沥青面层的结构示意图；
图2是本发明另一个实施例提供的功能可转换的沥青面层的结构示意图；
图3是本发明一个实施例提供的沥青不同洒布量效果示意图；
图4是本发明一个实施例提供的碎石不同洒布量效果示意图；
图5是本发明一个实施例提供的功能可转换的沥青面层施工流程图。
其中，图中：
1、混凝土层；2、第一改性沥青层；3、纤维层；4、第二改性沥青层；5、石料层；6、乳化沥青层。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种功能可转换的具有应力吸收功能、抗裂防水防变形的面层结构，该沥青路面薄层的结构为沥青+纤维+沥青+石料+沥青或者沥青+石料+沥青结构，用于表面层铺装，解决现有应力吸收层无法用作表面层通车与常规沥青表面层抗变形抗裂性能差之间的矛盾。
本发明路面结构有两种，如图1所示的结构一，由下到上依次为：第一改性沥青层2(橡胶改性沥青或SBS改性沥青)+纤维层3+第二改性沥青层4(橡胶改性沥青或SBS改性沥青)+石料层5+乳化沥青层6。如图2所示的结构二：第一改性沥青层2(橡胶改性沥青或SBS改性沥青)+石料层5+乳化沥青层6。作为表面磨耗层，在较大变形下不破坏、同时兼具抗滑、耐磨、防水雾功能；作为应力吸收层具有应力吸收，防止反射裂缝的作用。
上述两种面层为功能可转化沥青面层，该面层的底部为混凝土层1，可以是水泥混凝土层或者沥青混凝土层，作为永久表面层时该功能可转化沥青面层上方不铺设其他面层，作为阶段性通车表面层时其上方也不铺设其他面层，阶段性通车结束后在其上铺设磨耗层，保证该路段与其他衔接路段的整体路面厚度匹配，此状况下，该面层功能转换为应力吸收层。
常规水泥混凝土加铺层无法抗大变形，或通过增加加铺层厚度实现，一般加铺层的厚度至少200mm，本发明的沥青面层可作为水泥路面加铺层，厚度范围5mm至25mm之间，使表面层具有抗大变形特点；作为沥青路面表面层，具有防水抗裂抗变形等多重功能。
功能可转化沥青面层的设计方法及材料要求如下：
1、结合沥青路面面层和应力吸收层的设计方法，从功能出发，抗开裂，抗大变形防水出发，通过增加沥青含量抗开裂，抗大变形，既能够作为表面层也可作为应力吸收功能层，还可以作为快速通车一期工程的面层，二期路面可直接在其上加铺面层。结构为沥青+纤维+沥青+石料+沥青或者沥青+石料+沥青结构。结构一较结构二多纤维+第三沥青，是工程中对抗裂或抗大变形要求大时采用，物理上有效提升抗裂性能。
材料要求：与常规应力吸收层不同，本发明面层的石料采用硬度高的石料玄武岩或辉绿岩等，有两种结构可选，结构一：第一沥青+纤维+第三沥青+石料+第二沥青；结构二：第一沥青+石料+第二沥青。其中，第一沥青和第三沥青均为橡胶改性沥青或SBS改性沥青，第二沥青为乳化沥青(纤维采用无碱玻璃纤维或者玄武岩纤维或两者的混合纤维，两种纤维用量均在100-130g/m2。
2、改性沥青的洒布量和喷洒
改性沥青的洒布量应根据交通量、洒布层位、集料规格等因素综合确定，宜为1.5～2.6kg/m2之间，以石料嵌入沥青大约60～70％为宜。重载、特重交通路段，为避免日后泛油，洒布量不宜过大。沥青洒布量的最大偏差不应超过设计值的±0.2kg/m2。沥青洒布量过大和过小都存在不足，如图3所示，洒布量过小时会导致石料与沥青的抓紧力不足，容易脱落，严重影响面层的性能。采用橡胶改性沥青指标满足表3，采用SBS改性沥青等级不宜低于PG76。
改性沥青的洒布过程需满足以下几个条件：
1)温度一般控制在170℃～190℃范围内。2)洒布过程中，撒部车应保持匀速行驶，确保均匀洒布。3)注重接头处的施工处理，横向接头位置，再次施工既要与前次施工紧密衔接，又要避免断面重叠。可在每次横向接头洒布前以油毛毡或铁皮覆盖住已洒布的路段，洒布车经过后应及时取走油毛毡或铁皮。4)应调整洒布宽度，使纵向接缝(搭接线)处于中线上或者行车道的中部或边缘，纵向衔接应与已洒布部分重叠10cm左右。5)沥青洒布后、撒布碎石前禁止任何车辆、行人通过沥青洒布层。
3、碎石的撒布
撒布的碎石宜为2.36～4.75mm、4.75～9.5mm、9.5～13.2mm的单粒级。为了确保碎石干燥无尘，并有利与沥青结合，碎石洒铺前宜通过拌和楼进行加热除尘或预拌，加热温度为150℃-170℃。有条件时建议采用0.3～0.5％(按碎石重量计)的70#或90#道路石油沥青进行预裹附，裹附温度在120℃以上，拌和时间为20s左右。另外，高温石料撒布也有利于粘结。
碎石的试撒主要确定撒布车料斗的倾角、车速和标准的撒布量。一般设计中，碎石的撒布要求时按照面积的标准给出的，宜满铺的80％以上，这一标准是最有利于实际工程使用的，这是通过实际工程中试撒得到的，能够作为实际工程计量的标准。石料规格为2.36～4.75mm时，撒布量一般为6～8kg/m2；4.75～9.5mm时，撒布量一般为8～10kg/m2；9.5～13.2mm时，撒布量一般为8～14kg/m2。撒布的最大偏差量不应超过设计量的±2kg/m2。
每台碎石撒布车应再配备1～2名施工人员，跟随在撒布车后，对多撒或撒布不足处进行处理。
表1纤维技术指标
指标 Tex 灼烧损失 含水率 硬挺度 分散性
要求 2400+10％ 0.8 0.1％ ＞140 ≥95％
表2集料技术指标
检测项目 技术标准 检测方法
石料压碎值(％) ≤16 T 0316-2005
洛杉矶磨耗损失(％) ≤20 T 0317-2005
磨光值(PSV) ≥45 T 0321-2005
视密度(t/m<sup>3</sup>) ≥2.70 T 0304-2005
吸水率(％) ≤2.0 T 0304-2005
对沥青的黏附性 5级 T 0616-1993
坚固性(％) ≤12 T 0314-2000
针片状颗粒(混合料)含量(％) ≤10 T 0312-2005
水洗法<0.075mm颗粒含量(％) ≤1 T 0310-2005
软石含量(％) ≤3 T 0320-2000
表3橡胶改性沥青技术指标
Figure BDA0003625505300000091
乳化沥青可采用SBS或SBR改性乳化沥青，洒布量一般为0.4L/m2，具体根据交通量、洒布层位、集料规格和用量等因素综合确定，最大偏差不应超过设计值的10％。撒布温度小于70℃，其中SBS改性沥青指标如表4。
表4 SBS改性沥青技术指标
Figure BDA0003625505300000092
4、铺装方法及工艺
针对结构为沥青+纤维+沥青+石料+沥青或者沥青+石料+沥青面层结构的施工工艺流程如图5所示，包括：
步骤1、施工断面处理或待铺面层整理，保证平整度和相应规范指标要求；
步骤2、施工准备，采用相应橡胶改性沥青或SBS改性沥青或者复合改性沥青，这里复合改性沥青是在橡胶改性或者SBS改性的基础上再进行改性得到的沥青。碎石符合4.4中材料要求。
步骤3、撒布第一层沥青后再撒布碎石，或者可在撒布碎石前选择撒布纤维，纤维规格符合表1要求，进行纤维撒布后应再撒布一层与第一层同样规格的沥青，然后其上在撒布碎石；
步骤4、石撒布完成后，为保证碎石与橡胶复合改性沥青之间的粘结，应在碎石撒布后90s内的较高温度下进行碾压，碾压时采用胶轮压路机紧跟撒布车进行；
步骤5、压路机应采用慢速，速度为6～10km/h，避免碎石推移，碾压遍数为2～4遍。沥青温度越高，碾压次数越少，但不得大于4遍。碾压为了将石料和沥青相互粘结，因石料为单粒径单层铺装，只控制碾压次数过多碾压会导致石料本身破碎，过少碾压导致压不实。碾压应在较短的时间内完成，以防止温度下降难于压实，从改性沥青的洒布到碾压完成的时间要求如表5所示。
表5碾压施工时间要求
Figure BDA0003625505300000101
步骤6、碾压完毕，待碎石粘附在沥青层中后，应清除多余的未粘结碎石，减少飞石的可能性及避免多余的石料形成软弱夹层影响与上层的粘结性；撒布完成后应尽快扫除，宜在半小时内完成；
步骤7、待清扫完成后，再撒布一层乳化沥青，撒布的最大偏差量不应超过设计量的10％。
实例1)在某水泥混凝土路面上(病害已处理)直接加铺本发明功能可转换的沥青面层。
实例2)在沥青混凝土上直接加铺本发明功能可转换的沥青面层。
实例3)某路下面层采用粗粒式沥青混凝土AC-25，采用重交90号沥青。厚度8cm。在下面层上铺筑0.8cm本发明功能可转换的沥青面层，进行阶段性通车。阶段性通车结束后，无需铣刨，在该功能可转换的沥青面层上直接撒布粘层油，并铺筑中面层和上面层，调整厚度至设计标高。在加铺中面层和上面层的该路面整体层状结构中，所述的沥青面层作为应力吸收层而存在，由阶段性通车时的表面层转换为应力吸收层。
目前沥青层功能单一，结构层和功能层承接功能边界化明显，由于所用材料差异无法相互转换。对于阶段性通车来说通常做法是微表处或者临时面层，面层的平整度、构造深度等指标很难达到要求，并且还会有细微裂缝等小的病害，无法达到应力吸收的效果，也需要铣刨后再重新铺筑其他面层，二期工程铣刨加铺。对于永久面层来说，现有的最新技术，面层抗变形和抗裂性均不足。而本发明的面层既可以用作永久性沥青面层使用，也可以用作阶段性通车面层，后二期工程直接在其上加铺面层保证整体路面的高度的统一，此时该层还能作为应力吸收层来使用。
以上对本申请实施例所提供的一种功能可转换的沥青面层、路面结构及施工方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

Claims (10)

1.一种功能可转换的沥青面层，其特征在于，所述沥青面层在应力吸收和表面耐磨之间功能可转换；
所述沥青面层包括第一改性沥青层、碎石层和乳化沥青层；所述第一改性沥青层、所述碎石层和所述乳化沥青层从下向上依次设置；
所述乳化沥青层和所述第一改性沥青层部分连接。
2.根据权利要求1所述的功能可转换的沥青面层，其特征在于，所述沥青面层还包括纤维层和第二改性沥青层，所述纤维层和所述第二改性沥青层依次设置于所述第一改性沥青层和所述碎石层之间，且所述第二改性沥青层设于所述纤维层上方；
此结构下，所述乳化沥青层与所述第二改性沥青层部分连接。
3.根据权利要求1或2任一所述的功能可转换的沥青面层，其特征在于，所述沥青面层的厚度为5～25mm。
4.根据权利要求2所述的功能可转换的沥青面层，其特征在于，所述第一改性沥青层和/或所述第二改性沥青层的沥青为橡胶改性沥青、SBS改性沥青或复合改性沥青。
5.根据权利要求1所述的功能可转换的沥青面层，其特征在于，所述碎石层的碎石粒径为2.36～4.75mm、4.75～9.5mm和9.5～13.2mm中的任意一种；
碎石粒径为2.36～4.75mm时，洒布量为6～8kg/m2；
碎石粒径为4.75～9.5mm时，洒布量为8～10kg/m2；
碎石粒径为9.5～13.2mm时，洒布量为8～14kg/m2。
6.根据权利要求2所述的功能可转换的沥青面层，其特征在于，所述碎石层中碎石嵌入所述第一改性沥青层或所述第二改性沥青层的深度为所述碎石粒径的60％～70％。
7.一种阶段性通车路面结构，其特征在于，所述路面结构以竣工验收为分界点分为验收前的第一通车路面结构和验收后的第二通车路面结构；
所述第一通车路面结构包括从下往上依次设置的混凝土层和作为表面层的权利要求1-6任一所述的沥青面层；
所述第二通车路面结构包括从下往上依次设置的混凝土层、作为应力吸收层的权利要求1-6任一所述的沥青面层、沥青混凝土面层。
8.根据权利要求7所述的阶段性通车路面结构，其特征在于，所述沥青面层的厚度为5～25mm。
9.一种权利要求1-6任一所述功能可转换的沥青面层的施工方法，其特征在于，所述施工方法的步骤包括：
S1、待铺面层整理，保证待铺面层符合规范指标的要求；
S2、铺施第一改性沥青层：铺施温度为170℃～190℃，铺施量为1.5～2.6kg/m2；
S3、洒布碎石层：先对碎石进行加热除尘和/或沥青预裹附，然后在120℃以上的温度条件下洒布碎石；
S4、碾压：压路机碾压速度采用6～10km/h，避免碎石推移，碾压遍数为2～4遍，碾压施工时间为10～20min；
S5、铺施乳化沥青层：铺施温度为70℃以下，铺施量为0.36～0.44L/m2。
10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于，所述施工方法的步骤S2和步骤S3之间还包括以下两个步骤：
S23-1、在第一改性沥青层上铺设纤维层；
S23-2、在纤维层上铺施第二改性沥青层：铺施温度为170℃～190℃，铺施量为1.5～2.6kg/m2。
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CN116005509A (zh) * 2022-12-19 2023-04-25 河南光大路建工程管理有限公司 一种低噪音抗裂沥青碎石封层及施工工艺

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