CN115806409A - 一种富沥青骨架型路面及施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种富沥青骨架型路面及施工工艺，属于道路工程技术领域。所述富沥青骨架型路面每1000m2按以下重量的原料组成：集料50000kg～150000kg，沥青1500kg～6000kg，乳化沥青1250kg～6000kg。富沥青骨架型路面的施工工艺具体是：集料与沥青进行热拌形成沥青碎石混合料，然后运输至摊铺现场进行摊铺、碾压，形成沥青碎石骨架，当沥青碎石骨架的温度≤60℃时洒布乳化沥青，经真空吸水、养护，达到路面材料不粘轮，开放交通。该富沥青骨架型路面一是沥青路面形成骨架结构，保证沥青路面的高温稳定性；二是在不使用细集料和矿粉的情况下，使沥青路面的油石比大于等于6.5%，提高抗裂缝性能，使沥青路面在服役的早期不产生大量的裂缝，即提高低温稳定性。
Description
技术领域
本发明属于道路工程技术领域，尤其是涉及一种富沥青骨架型路面及施工工艺。
背景技术
热拌热铺沥青路面分为沥青碎石路面、沥青混凝土路面和沥青玛蹄脂碎石路面(SMA路面)，其中：沥青碎石路面是骨架空隙结构，耐久性差，目前已较少使用；沥青混凝土路面是悬浮密实结构，粗集料形不成骨架，抗车辙性能差；沥青玛蹄脂碎石路面是骨架密实结构，理论上讲其抗车辙性能和耐久性能都很好，但由于材料变异、离析、施工控制精度低等等因素的影响，往往形不成理想的骨架密实结构，形成骨架密实结构是特例，形不成骨架密实结构是常态，即沥青玛蹄脂用量少时做成沥青碎石路面，沥青玛蹄脂用量多时做成沥青混凝土路面，实践表明，在SMA路面中能够形成理想的骨架密实结构的只有30％～40％。
裂缝是沥青路面的早期最主要病害，裂缝过早、过多的产生，不仅会增加养护成本，而且会影响路面的使用品质和使用寿命。造成沥青路面裂缝的因素很多，其中与油石比和粉胶比有很好的相关性。油石比大则出现裂缝晚且少，反之亦然；粉胶比小则出现裂缝晚且少，反之亦然。
普通沥青(指不改性的沥青)碎石路面使用细集料少，不使用矿粉，其油石比一般不能大于5％，否则导致热拌沥青混合料运输时析漏，由于油石比小，导致这样的沥青路面早期很容易产生大量的裂缝。为了提高油石比，改善沥青路面的防裂性能，采取的办法是加大细集料用量，特别是加大矿粉用量(即加大粉胶比)，增加比表面积，以吸附沥青，这会导致沥青胶泥(沥青与矿粉的混合料)劲度模量增大，不利于预防裂缝产生。为此，不得不掺加纤维，或/和改性沥青，以提高沥青路面预防裂缝性能，沥青混凝土路面和沥青玛蹄脂碎石路面便是如此。这是沥青路面材料设计理论和工程实践中的悖论，产生了矛盾的事与愿违的结果，导致用其它办法再次补救，使细集料特别是矿粉地使用左右为难，另外，增加细集料特别是矿粉地使用导致另外的结果是：成本增加、或者施工的技术难度加大、或者使沥青路面的抗裂性能变差、或者兼而有之。
研究表明：沥青混凝土路面和沥青玛蹄脂碎石路面的油石比大于等于8％时，预防裂缝的性能很好，不会过早、过多地产生裂缝，即使在服役的中后期沥青路面产生了裂缝，在夏天高温时也很容易自己愈合，但其高温稳定性差，由此看来，在现有施工工艺条件下普遍保证沥青路面同时具有良好的高、低温性能是十分困难的。而对于只使用粗集料的沥青路面，油石比大于等于6.5％时，预防裂缝的性能就很好，不会过早、过多地产生裂缝，即使在服役的中后期沥青路面产生了裂缝，在夏天高温时也很容易自己愈合。
本发明所述富沥青骨架型路面是指油石比大于等于6.5％的只使用粗集料并形成骨架的沥青路面及施工工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种富沥青骨架型路面及施工工艺，一是沥青路面形成骨架结构，保证沥青路面的高温稳定性；二是在不使用细集料和矿粉的情况下，使沥青路面的油石比大于等于6.5％，提高抗裂缝性能，使沥青路面在服役的早期不产生大量的裂缝，即提高低温稳定性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种富沥青骨架型路面，每1000m2按以下重量的原料组成：集料50000kg～150000kg，沥青1500kg～6000kg，乳化沥青1250kg～6000kg。
上述材料质量符合(JTG F40-2004)《公路沥青路面施工技术规范》的要求。
富沥青骨架型路面用FG表示，按粗集料最大公称粒径不同，富沥青骨架型路面区分为FG－13、FG－16、FG－20、FG－25。
一种富沥青骨架型路面的施工工艺是：集料与沥青进行热拌形成沥青碎石混合料，然后运输至摊铺现场进行摊铺、碾压，形成沥青碎石骨架，当沥青碎石骨架的温度≤60℃时洒布乳化沥青，经真空吸水、养护，达到路面材料不粘轮，开放交通。
上述技术要求能够使压实沥青碎石骨架混合料具有薄沥青膜和大空隙率的特点，保证压实的沥青碎石骨架混合料形成骨架，乃至保证富油骨架型沥青路面形成骨架。热拌沥青碎石骨架混合料的拌和、运输及碾压的施工工艺要求按(JTG F40-2004)《公路沥青路面施工技术规范》中的沥青碎石路面的要求执行。养护是指压实沥青碎石骨架混合料的温度降至小于等于60℃的过程。
进一步，乳化沥青洒布后，用带橡胶皮的平耙整修表面，去多填少，使乳化沥青分布均匀。
进一步，所述真空吸水在乳化沥青破乳后才能开始，具体是开动真空泵，路面中的真空度逐渐增加，水分吸出，吸水正常时真空度控制在0.08MPa，当吸不出水时再逐步加大真空度进行吸水，直至真空度加大到0.13MPa，当出现2min吸不出水时结束吸水。
进一步，所述集料由粒径大于4.75mm的碎石配合而成。
进一步，所述沥青碎石混合料的油石比a1的范围为：2.0％≤a1≤4.0％，此油石比称为第一油石比。沥青碎石混合料马歇尔试验配合比设计技术标准如表1所示。
第一油石比的选择方法是，以沥青析漏损失合格为原则，能大则大。
表1沥青碎石混合料马歇尔试验配合比设计技术标准
进一步，所述乳化沥青蒸发残留物含量≥60％，乳化沥青蒸发残留物和沥青碎石混合料中的沥青之和与集料即碎石的质量比称为第二油石比a2，其范围为：6.5％≤a2≤7.5％。
进一步，所述富沥青骨架型路面的空隙率为4.0％～6.5％。
进一步，富沥青骨架型路面混合料路用性能技术要求如表2所示。
表2富沥青骨架型路面混合料路用性能技术要求表
沥青碎石骨架混合料中不使用细集料，并且压实沥青碎石骨架混合料的空隙中灌注的是乳化沥青，其破乳后还原成沥青，水分吸出，结果是粗骨料的间隙填充的全部是沥青，而常规的沥青路面的粗骨料间隙填充的是沥青胶泥，与沥青胶泥相比，沥青的劲度模量小很多，能够明显提高沥青路面的抗裂缝性能。
真空吸水后，间隔2h用白色餐巾纸在路面上按压一次，然后取下餐巾纸，当餐巾纸上无黑色沾染物时，能够开放交通。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、沥青路面的抗裂缝性能主要是由沥青决定的，本发明的沥青路面富含沥青，最终油石比达到6.5％～7.5％，与常规的沥青路面相比，它不使用细集料，特别是不使用矿粉，沥青路面的劲度模量大幅度减小，明显提高抗裂缝性能。
2、沥青路面的高温稳定性主要是由粗集料形成骨架的状况以及沥青的存在状态决定的，本发明的沥青碎石骨架混合料首先在很大的空隙率即10.5％～12.0％的情况下碾压成型，能够保证粗集料充分形成骨架，然后再灌注乳化沥青，并且控制路面的空隙率为4.0％～6.5％，而常规的沥青路面的空隙率一般为3.5％～4.0％，它虽然富含沥青，但不会泛油，仍能保证沥青路面的高温稳定性。另外，沥青碎石骨架混合料的油石比即第一油石比只有2.0％～4.0％，沥青膜厚度薄，粘结力大，摩擦力大，会进一步大幅提高沥青路面的高温稳定性。
3、本发明使用的胶结料是普通沥青和乳化沥青蒸发残留物，不用改性，也不用掺加纤维，不增加施工难度，成本也较低。
4、本发明设计方法简单，施工技术容易掌握，方便推广应用。
5、解决了沥青路面材料设计理论和工程实践中的悖论。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案及效果做进一步描述，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
例如做6cm厚富沥青骨架型路面。
做6cm厚富沥青骨架型路面，包括如下步骤：
一、6cm厚富沥青骨架型路面用料设计
富沥青骨架型路面用“FG”表示，按粗集料最大公称粒径不同，富油骨架型沥青路面区分为FG－13、FG－16、FG－20、FG－25。
材料质量符合(JTG F40-2004)《公路沥青路面施工技术规范》的要求。
材料重量组份为：集料50000kg/1000m2～150000kg/1000m2，沥青1500kg/1000m2～6000kg/1000m2，乳化沥青1250kg/1000m2～6000kg/1000m2。
一种富沥青骨架型路面，它的用料设计方法包括如下步骤：
1.选择富沥青骨架型路面型号和碎石规格
富沥青骨架型路面厚度为6cm，选择FG－20型。则本例集料由10mm～19mm碎石和4.75mm～9.5mm碎石配合而成。
FG－13、FG－16、FG－20、FG－25富沥青骨架型路面所用粗集料都由两个规格的碎石组成，其中一种都用4.75mm～9.5mm碎石，另一种碎石的型号分别是9.5mm～13.2mm碎石、9.5mm～16mm碎石、9.5mm～19mm碎石、9.5mm～26.5mm碎石。大粒径规格碎石的用量为60％～70％，小粒径规格即4.75mm～9.5mm碎石的用量为30％～40％。两种碎石的用量根据经验选择。本例确定9.5mm～19mm碎石用量为65％，4.75mm～9.5mm碎石的用量为35％。
2.选择热拌沥青碎石骨架混合料的油石比
热拌沥青碎石骨架混合料的油石比根据经验选择，其范围为2.0％～4.0％。本例确定热拌沥青碎石骨架混合料的油石比即第一油石比为4.0％。
3.进行沥青碎石骨架混合料马歇尔试验
集料按100kg计，则9.5mm～19mm碎石用量为65kg，4.75mm～9.5mm碎石的用量为35kg，沥青用量为4.0kg，然后进行沥青碎石骨架混合料马歇尔试验。试验结果：空隙率(VV)为10.5％，集料间隙率(VMA)为12.4％，毛体积密度为2.143g/cm3，符合表1要求。
4.进行沥青析漏试验
按照(T0732-2011)《沥青混合料谢仑堡沥青析漏试验》进行试验，沥青析漏损失为0.15％，符合要求。
5.确定乳化沥青用量
1m26cm厚富沥青骨架型路面中沥青碎石骨架混合料的质量为：2.143t/m3×1m2×0.06m＝128.58kg，其中沥青用量为：128.58kg÷(1+1/0.04)≈4.95kg。
第二油石比根据经验在6.5％～7.5％的范围内选择。本例确定第二油石比为7.0％。则1m26cm厚富沥青骨架型路面需要乳化沥青蒸发残留物用量为：128.58kg÷(1+1/0.07)－4.95kg≈2.43kg，蒸发残留物含量60％的乳化沥青的用量为：2.43kg÷60％≈4.05kg，即每平方米需要洒布蒸发残留物含量为60％的乳化沥青4.05kg。
乳化沥青密度为1000kg/m3，则：
4.05kg乳化沥青的体积为4.05kg÷1000kg/m3＝0.00405m3；1m26cm沥青碎石骨架中空隙体积为1m2×0.06m×10.5％＝0.063m3。空隙体积大于乳化沥青体积，表明沥青碎石骨架中的空隙能够容纳4.05kg乳化沥青。
6.验证空隙率
乳化沥青蒸发残留物密度为1000kg/m3，则：
1m26cm厚富沥青骨架型路面中，2.43kg乳化沥青蒸发残留物所占体积率＝2.43kg÷1000kg/m3÷(1m2×0.06m)＝4.05％。
富沥青骨架型路面空隙率＝沥青碎石骨架空隙率－乳化沥青蒸发残留物所占体积率＝10.5％－4.05％＝6.45％。符合要求
7.验证富沥青骨架型路面混合料路用性能
集料按100kg计，即9.5mm～19mm碎石用量为65kg，4.75mm～9.5mm碎石的用量为35kg，沥青用量为4.0kg，乳化沥青蒸发残留物用量为2.43kg，进行热拌后试验，则富沥青骨架型路面混合料路用性能试验结果如表3所示。
表3富沥青骨架型路面混合料路用性能试验结果表
富沥青骨架型路面的施工方法如下：
一)沥青骨架施工
1)按9.5mm～19mm碎石∶4.75mm～9.5mm碎石＝65∶35的比例混合均匀形成集料。
2)集料与沥青进行热拌形成沥青碎石骨架混合料，第一油石比为4％。运输沥青碎石骨架混合料至摊铺现场。
3)摊铺沥青碎石骨架混合料。
4)碾压沥青碎石骨架混合料。
5)养护，使压实沥青碎石骨架混合料的温度降至小于等于60℃。
热拌沥青碎石骨架混合料的拌和、运输及碾压的施工工艺要求按(JTG F40-2004)《公路沥青路面施工技术规范》中的沥青碎石路面的要求执行。
二)洒布乳化沥青
当沥青碎石骨架混合料的温度小于等于60℃时按4.05kg/m2的用量洒布乳化沥青。
三)真空吸水
真空吸水设备有：真空吸水虑布、真空吸水垫、真空吸水管和真空泵。
真空吸水虑布铺设在已经洒布乳化沥青的路面上，其上铺设真空吸水垫，真空吸水垫通过真空吸水管和真空泵相连，真空吸水垫铺设时，四周与路面之间填5mm厚、30mm～50mm宽的乳化沥青水泥浆，并且压紧密封；乳化沥青水泥浆由水泥与乳化沥青拌和而成，其稠度要求为0.5cm～1cm，本例为0.5cm。
真空吸水在乳化沥青破乳后进行。参考(T 0658-1993)《乳化沥青破乳速度试验》，乳化沥青破乳的判断方法是：乳化沥青洒布后，每隔5min用一张吸水白纸轻轻按压在路表面，每次按压的位置不重复，当白纸上没有见到褐色的斑点，即乳化沥青已经破乳。本例中，乳化沥青洒布后第5次按压吸水白纸上没有见到褐色的斑点，即乳化沥青洒布后25min破乳。
开动真空泵路面中的真空度逐渐增加水分吸出，吸水正常时真空度控制在0.08MPa，当吸不出水时再逐步加大真空度进行吸水，直至真空度加大到0.13MPa，当出现2min吸不出水时结束吸水。
真空吸水完成后，清除乳化沥青水泥浆。
四)养护和开放交通
真空吸水后，静置一段时间，当路面沥青不粘轮之后开放交通。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种富沥青骨架型路面，其特征在于，所述富沥青骨架型路面每1000m2按以下重量的原料组成：集料50000kg～150000kg，沥青1500kg～6000kg，乳化沥青1250kg～6000kg。
2.一种富沥青骨架型路面的施工工艺，其特征在于，该施工工艺具体是：集料与沥青进行热拌形成沥青碎石混合料，然后运输至摊铺现场进行摊铺、碾压，形成沥青碎石骨架，当沥青碎石骨架的温度≤60℃时洒布乳化沥青，经真空吸水、养护，达到路面材料不粘轮，开放交通。
3.根据权利要求2所述的富沥青骨架型路面的施工工艺，其特征在于，所述集料由粒径大于4.75mm的碎石配合而成。
4.根据权利要求2所述的富沥青骨架型路面的施工工艺，其特征在于，所述沥青碎石混合料的油石比a1的范围为：2.0%≤a1≤4.0%，此油石比称为第一油石比。
5.根据权利要求2所述的富沥青骨架型路面的施工工艺，其特征在于，所述乳化沥青蒸发残留物含量≥60%，乳化沥青蒸发残留物和沥青碎石混合料中的沥青之和与集料即碎石的质量比称为第二油石比a2，其范围为：6.5%≤a2≤7.5%。
6.根据权利要求2所述的富沥青骨架型路面的施工工艺，其特征在于，所述富沥青骨架型路面的空隙率为4.0%～6.5%。
7.根据权利要求2所述的富沥青骨架型路面的施工工艺，其特征在于，所述真空吸水在乳化沥青破乳后才能开始，具体是开动真空泵，路面中的真空度逐渐增加，水分吸出，吸水正常时真空度控制在0.08MPa，当吸不出水时再逐步加大真空度进行吸水，直至真空度加大到0.13MPa，当出现2min吸不出水时结束吸水。
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