CN1266343C - 由硬材料构成的路面结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种路面结构，它自上而下包括：-一层路面行驶层，-至少一层硬路面下层，具有高刚度系数并且支承路面行驶层，-地基，或者未处理材料，或者已损坏的路面。根据本发明，在路面下层的下面是一层与路面下层相粘附的粘附层，粘附层的厚度使得它为路面下层构成一个表面平滑的支承面。

Description

由硬材料构成的路面结构

技术领域

[01]本发明涉及一种由硬材料构成的新型路面结构。

背景技术

[02]公路路面一般由若干层形成：

[03]-一层上层，直接与公路车辆接触，可以用例如沥青混凝土这样的传统沥青混合料筑成；以下称为路面行驶层，

[04]-至少一层下层，有时若干下层，构成路面垫层，可以例如由带有水泥砂砾料或矿渣砂砾料这样的水硬性结合料的已处理材料筑成或者由沥青混合料筑成，以下称为路面下层。

[05]在路面施工方面，这些料层可以直接铺设在地基上，也可以铺设在未处理的材料上，例如铺设在未处理的砂砾上或加湿的砂砾上。

[06]在已损坏路面的加固方面，使一层或若干层新的已处理材料层直接同旧路面的上层相接触。

[07]人们知道，公路专家往往对利用具有很强结构能力因而具有高刚度的路面下层很干兴趣，这可以减小料层的厚度，从而降低路面施工的成本。

[08]不过，人们知道，在公路运输造成的张拉荷载作用下，在料层底部，主要在路面下层的底部产生变形和应力。所述变形和应力的重复发生造成机械疲劳，这是开裂现象的原因。

[09]这个众所周知的现象分若干阶段发生：

[10]-首先，路面下层底部局部产生变形和抗拉应力，在损坏的基础影响最大，

[11]-然后，造成细微裂纹，首先发生在损坏的基础，

[12]-最后，当应力大于材料的抗拉强度时，细微裂纹变成裂纹，裂纹向路面上部蔓延，最终导致路面开裂。

[13]人们也知道，如果是硬路面下层，也就是说，其刚度系数高，那么，发生裂纹的现象甚至更为严重。

[14]在解决由公路运输带来的发生裂纹的问题，文献中已提出各种延缓裂纹蔓延的方法。这些方法是在路面行驶层和路面下层之间铺设一种中间材料。所述方法列举如下：

[15]-铺一层交界面，构成沥青/橡胶薄膜，铺在路面下层上，使路面下层以及铺在它上面的路面行驶层不发生移动，

[16]-用具有足够机械特性的聚酯网加固沥青混凝土层的抗拉性能，聚酯网置于路面下层和路面行驶层之间，

[17]-铺一层非编织聚酯，在非编织聚酯上再覆盖一层约五厘米的沥青混凝土用作路面行驶层，

[18]-铺一层浸透沥青结合料的非编织地面纤维材料，构成借助于例如苯乙烯和丁二烯这样的共轭二烯的共聚物加以改进的沥青，如FR-A-2592411专利申请中所述，

[19]-铺一层浸透第一种沥青结合料的地面纤维材料，连接一层拌合第二种沥青结合料的碎石，如WO-94/01623专利申请所述。

[20]这些不同的解决办法都是主张在路面行驶层和路面下层之间铺一层交界面，以便延迟路面行驶层中裂纹的上升。

[21]因为路面已经具有裂纹，这些办法只适用于养护目的。

[22]此外，这些公知技术涉及半硬路面，也就是说，其路面下层由水硬性结合料处理过的材料例如水泥砂砾料或矿渣砂砾料构成。

[23]实际上，这些技术或多或少达到令人满意的效果。

[24]申请人根据这方面的研究工作，力求解决发生裂纹的原因，而不是象已有技术的办法那样解决发生裂纹的结果。

[25]因此，申请人确定，当路面下层的刚度系数高时，路面下层底部表面的状况，特别是其“空心”缺陷的减少，对细微裂纹的形成有影响，因而对发生开裂问题的路面的抗机械疲劳性有影响。

[26]这就是为什么申请人致力于使路面下层底部的平面尽可能平滑，即使这一层铺在表面凹凸不平的材料如未处理材料上或者铺在损坏严重的支承面如待加固路面上，也是如此。

[27]本发明旨在获得一种具有一层硬路面下层的路面，路面具有改善的耐疲劳性，也就是说，路面很好地承受车辆对路面很大的外力作用。

[28]事实上，申请人证实，通过在硬路面下层的下面铺一层特殊料层，可以出人意料地获得一种优质、耐久的并且可以构筑在已损坏支承面上的路面。

发明内容

[29]因此，本发明第一个目的是提出一种路面结构，所述路面结构自上而下包括：

[30]-一层路面行驶层，

[31]-至少一层硬路面下层，所述路面下层具有高刚度系数并且支承路面行驶层，

[32]-地基，或者未处理材料，或者支承路面下层的已损坏路面，

[33]路面结构的特征在于，它在路面下层的下面包括一层与路面下层相粘附的粘附层，路面下层的刚度系数大于或等于14×10³兆帕，粘附层的厚度使得它为所述路面下层构成一个表面平滑的支承面。

[34]本发明所述的刚度系数根据TOTAL法762-94测得。

[35]本发明第二个目的是提出一种构筑路面结构的方法，其特征在于以下若干连续阶段：

[36]-用一层用于同路面下层相粘附的料层覆盖地基或者未处理材料或者受损严重的路面，料层的厚度是使得它为路面下层构成一层表面平滑的支承面，

[37]-在料层上铺设路面下层，路面下层的刚度系数大于14×10³兆帕，

[38]-用路面行驶层覆盖路面下层。

[39]根据本发明，铺设在硬路面下层上的路面行驶层最好是一种传统的沥青混合料，例如一种沥青混凝土。

[40]路面行驶层的作用是确保良好地保护路面结构，并且根据其凹凸不平情况，确保车辆的良好附着力。

[41]本发明路面结构的硬路面下层具有在15℃和10赫兹下大于或等于14×10³兆帕的刚度系数，可以由例如高系数的沥青混合料类型的沥青材料为主或者用例如水泥砂砾料或矿渣砂砾料这样的水硬性结合料处理的材料为主加以构筑。

[42]这一层的作用是构成路面的良好下层。

[43]在若干路面下层中，最好采用一层由一种刚度系数很高的沥青混合料构成的下层，这一点申请人已经说明，第9510097号法国专利申请中也予以涉及。沥青混合料由一种很坚固的结合料制成，根据法国标准化协会NFT标准66-004测得的它在25℃下的针入度为0至20，在沥青混合料中的含量大于6％(重量)。

[44]根据其很坚固的特性，沥青混合料在25℃和10赫兹下的刚度系数大于14×10³兆帕，可以达到与传统材料相同的结构上的效果，但是厚度薄得多，约为5至30厘米。

[45]铺设在路面下层之下的料层应填平它赖以支承的地基、未处理材料或待加固路面的凹凸不平的部分。因此，这一层应具有足以覆盖凹凸不平部分的厚度，以便为路面下层形成一个表面平滑的支承面。

[46]此外，这一层应与路面下层相附着，以便铺设完毕的路面具有良好的机械性能，特别是抗机械疲劳的性能。

[47]如果这一层由具有充分沥青的材料所构成，则附着力可为正常状态。

[48]特别是，也可以通过一层由70/100型沥青铺设的连接层获得附着力。

[49]本发明铺设在路面下层之下的料层可由若干类型的材料构成。

[50]所使用的第一类材料包括沥青混合料，例如沥青砂、路面修整沥青混合料、冷拌沥青混合料或者沥青混凝土等。

[51]为了使本发明料层具有平滑表面的状态，这些材料一旦使用就应具有很小的宏观粗糙度以及良好的平整度。

[52]宏观粗糙度定义成砂高小于或等于4毫米，最好小于或等于2毫米，这是通过砂高试验根据法国标准NFP 98-216-1测得的。

[53]由上述沥青混合料构成的料层的铺设是根据法国NFP标准98-150进行的，同时使料层具有所需良好平整度的特性。

[54]料层例如可以用一层由70/100型沥青乳液铺的连接层同路面下层粘接，沥青乳液含剩余结合料300-400克/米²。

[55]用于构成铺设在路面下层之下的料层的第二类材料包括一些流动性沥青材料，例如冷铺沥青混合料、沥青砂浆或液态沥青等。

[56]为了使本发明料层具有平滑表面的状态，这些材料应该具有很小的宏观粗糙度，约为上述沥青混合料所具有的宏观粗糙度。

[57]由这些流动性沥青材料构成的料层也是按照法国标准NFP 98-150铺设的，使料层具有所需良好平整度的特性。

[58]通过铺设一层由例如70/100型沥青乳液构成的连接层确保与路面下层的粘接，沥青乳液含剩余结合料200-500克/米²。

[59]可用作铺设在路面下层之下的料层的第三类材料包括一些非沥青材料。

[60]例如地面纤维材料，即结构紧密的纤维性织物层，由通常用于道路施工和地面筑实作业的天然纤维或合成纤维构成。

[61]本发明所采用的地面纤维材料可以是一层非编织纤维层，它具有50-500克/米²的表面质量，由例如聚酯、全同聚丙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、醋酸纤维素、聚氯乙烯、聚氯亚乙烯、高密度聚乙烯等这样的聚合物连续性纤维所形成。

[62]构成结构紧密的非编织纤维层的特别适合的地面纤维材料是全同聚丙烯连续性纤维，较好的是聚酯连续性纤维，尤其是聚对苯二酸烷撑二醇酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯或者聚酰胺、尤其是聚己酰胺、或聚亚己基己二酰胺连续性纤维。特别是，由聚合物连续性纤维形成的非编织纤维层可以是出版物FR-A-1601049、FR-A-2108145和FR-A-2592411中所描述的纤维层，这些出版物指出铺设这种纤维层的一般方法。

[63]地面纤维材料也可以是一层表面质量为50-500克/米²和网眼直径小于或等于5毫米的编织纤维层，以获得平滑特性。

[64]不论是编织的还是非编织的地面纤维材料，都不是自然地同铺设在它上面的路面下层相附着。因此，将它铺设在路面下层之下以前，必须用沥青使之浸透。

[65]浸透率为200-800克/米²。用热沥青或者乳液状沥青浸透，沥青在25℃下的针入度为180-220(1/10毫米)。

[66]还可以列举的有：例如聚合薄膜的地膜，水硬性结合料砂浆，用有机结合料或矿物结合料粘合的碎料铺层，或者用水硬性结合料处理的料层。

[67]为了使本发明料层具有表面平滑的状态，这些非沥青材料应具有很小的宏观粗糙度，约为上述沥青混合料所具有的宏观粗糙度。

[68]还可通过一层阳离子型乳液类连接层铺设，使之同硬路面下层相附着。

[69]在乳液铺设完毕后，连接层含剩余结合料200-500克/米²。

[70]不管选择用来起铺设在路面下层之下的料层作用的材料是什么，其性能完全可经受在使用硬沥青混合料尤其是在约170至200℃的机械条件和温度条件。

[71]该材料也完全适用于新路面的施工以及现有路面的加固。

[72]就新路面的施工而言，铺在路面下层之下的料层可以直接铺设在地基上，或者铺设在例如未处理砂砾料或加湿砂砾料之类的未处理材料上。

[73]就现有路面的加固而言，当路面状况严重破损时，料层直接铺在旧路面上。

[74]因此，根据本发明，新路面自上而下具有如下结构：

[75]-一层路面行驶层，

[76]-至少一层路面下层，

[77]-与路面下层相附着的料层，其厚度是使得它为路面下层构成一个平滑的支承面，

[78]-地基或者未处理材料。

[79]加固的路面自上而下具有如下结构：

[80]-一层路面行驶层，

[81]-至少一层路面下层，

[82]-与路面下层相附着的料层，其厚度是使得它为路面下层构成一个平滑的支承面，

[83]-待加固的旧路面。

[84]这些路面结构不仅具有比已有技术的结构改进非常明显的抗疲劳特性，而且也具有实施简单和成本不高的优点，因为它们可以用公知的传统设备进行铺设。

[85]另外，它们可以在很不规则甚至高低不平的支承面上进行铺设。

具体实施方式

[86]下面描述本发明的若干非限制性实施例。

[87]

[88]实施例1

[89]

[90]该实施例涉及一种沥青混合料类型的材料，申请人推荐将它用于路面施工，用作铺设在路面的硬路面下层之下的料层。

[91]它涉及一种以热铺沥青混合料形式使用的沥青砂，由一种起结合料作用的沥青制备而成，其针入度在25℃下为35至50(1/10毫米)。

[92]针入度根据法国标准化协会标准NFT 66-004测得。

[93]沥青砂的宏观粗糙度按法国标准NFP 98-216-1由砂高确定，约为3毫米。

[94]沥青砂的沥青拌合浓度为2.8至3.0，沥青含量为5.2％(重量)，粒度测定为0至6毫米或者0至10毫米，列表如下：

[95]筛孔通过量(％)        筛孔直径

[96]15                    0.08毫米

[97]64                    0.2毫米

[98]77                    0.717毫米

[99]91                    0.5毫米

[100]97                   1毫米

[101]100                  2毫米

[102]沥青砂料层采用法国标准NFP-98-150，在剩余结合料为250-300克/米²的沥青乳液类连接层铺设冷却后，它具有良好的平整度，最终厚度为2厘米。

[103]

[104]实施例2

[105]

[106]该实施例涉及一种沥青混合料类型的材料，申请人推荐将它用于路面加固，用作铺设在新路面的硬路面下层之下和待加固路面之上的料层。

[107]它涉及一种路面修整混合料，即涉及一种由25℃下针入度为35至50(1/10毫米)的沥青制备的热铺混合料。

[108]混合料具有砂石特性，粒度测定为0至6毫米或者0至10毫米，列表如下：

[109]筛孔通过量(％)        筛孔直径

[110]0/6   0/10

[111]12    10              0.08毫米

[112]60    50              2毫米

[113]100   80              6.3毫米

[114]如果混合料的粒度测定为0至6毫米，那么混合料的沥青拌合浓度K大于或等于3.0，如果混合料的粒度测定为0至10毫米，那么混合料的沥青拌合浓度K大于或等于2.8。

[115]它也具有宏观粗糙度，根据法国标准NFP 98-216-1由砂高确定，约为3.5毫米。

[116]混合料根据法国标准NFP-98-150而实施，它具有良好的平整度，与一层剩余结合料为250-300克/米²的沥青乳液类连接层一起使用。

[117]

[118]实施例3

[119]

[120]该实施例涉及一种流动性沥青材料类型的材料，申请人推荐将它用于新路面的施工，用作铺设在路面的硬路面下层之下的料层。

[121]它涉及一种冷铺混合料，沥青含量为5-8％(重量)，粒度测定为0至4毫米或0至10毫米。

[122]混合料具有宏观粗糙度，根据法国标准NFP-98-216-1由砂高确定，约为4毫米。

[123]料层根据法国标准NFP-98-150而实施，它具有良好的平整度，与一层阳离子型乳液类连接层一起使用，乳液由一种针入度为70至100(1/10毫米)、剩余结合料为200-500克/米²的沥青制备而成。

[124]

[125]实施例4

[126]

[127]该实施例涉及一种地面纤维材料类型的材料，申请人推荐将它用于新路面施工，用作铺设在新路面的硬路面下层之下的料层。

[128]它涉及一种由聚酯纤维和玻璃纤维网实施的地面纤维材料，其总重为135克/米²，沥青的浸透率为460克/米²。

[129]聚酯纤维重80克/米²，机械强度为2千牛顿/米，延伸率为40％。

[130]玻璃纤维网重55克/米²，机械强度为14千牛顿/米，延伸率为3％。

[131]地面纤维材料的浸透率为600克/米²，与一种针入度为180至220(1/10毫米)的沥青乳液一起使用。

Claims (13)

1.路面结构，所述路面结构自上而下包括：

-一层路面行驶层，

-至少一层硬路面下层，支承所述路面行驶层，

-支承所述路面下层的地基、或者未处理材料、或者已损坏路面，

在所述路面下层的下面包括一层与所述路面下层相粘附的料层，其特征在于，位于路面下层之下的所述料层的厚度足以覆盖支承它的表面的不规则性，以便为刚度系数大于或等于14×10³兆帕的所述路面下层构成一个平滑表面，所述料层具有一个宏观粗糙度，由根据标准NFP 98-216-1的砂高测试来测量，对应一个小于或等于4毫米的砂高。

2.根据权利要求1所述的路面结构，其特征在于，铺设在所述路面下层之下的料层由沥青混合料构成。

3.根据权利要求1或2所述的路面结构，其特征在于，铺设在所述路面下层之下的料层由沥青砂、路面修整沥青混合料、冷铺混合料或者沥青混凝土构成。

4.根据权利要求1所述的路面结构，其特征在于，铺设在所述路面下层之下的料层由流动性沥青材料构成。

5.根据权利要求1或4所述的路面结构，其特征在于，铺设在所述路面下层之下的料层由冷铺混合料、沥青砂浆或者液态沥青构成。

6.根据权利要求1所述的路面结构，其特征在于，铺设在所述路面下层之下的料层由非沥青材料构成，所述非沥青材料属于包括地面纤维材料、聚合薄膜地膜、水硬性结合料砂浆、用有机结合料或矿物结合料粘合的碎料铺层，以及用水硬性结合料处理的料层的这一类材料。

7.根据权利要求1所述的路面结构，其特征在于，铺设在所述路面下层之下的料层具有宏观粗糙度，所述宏观粗糙度根据标准NFP-98-216-1由砂高确定，小于4毫米。

8.根据权利要求1所述的路面结构，其特征在于，铺设在所述路面下层之下的料层通过一层呈沥青乳液状态的连接层与所述路面下层相附着。

9.根据权利要求1所述的路面结构，其特征在于，所述路面行驶层是一种沥青混凝土。

10.根据权利要求1所述的路面结构，其特征在于，所述路面下层是一种沥青混合料，所述沥青混合料由一种在25℃下针入度为0至20的结合料所制成。

11.根据权利要求10所述的路面结构，其特征在于，所述路面下层是一种沥青混合料，所述沥青混合料由一种在所述混合料中的重量含量大于6％的结合料所制成。

12.根据权利要求10或11所述的路面结构，其特征在于，所述路面下层具有5至30厘米的厚度。

13.根据权利要求1至12所述的路面结构的构筑方法，其特征在于它包括以下若干连续阶段：

-用一料层覆盖所述地基或者未处理材料或者受损严重的路面，所述料层用于同一沥青刚性的路面下层相粘附，所述路面下层具有一大于或等于14×10³兆帕的刚度系数，其特征在于，所述路面下层会铺设在所述料层的上面，所述料层的厚度是使得它构成一支承部，从而为所述路面下层提供一支承表面；而且所述料层具有一小的宏观粗糙度和一高的表面平滑性：所述宏观粗糙度根据标准NFP 98-216-1确定为一小于或等于4毫米的砂高，所述支承表面足够平滑，以便通过减少由于机械疲劳性造成的裂纹从而延长使用寿命，若缺少所述料层，则会出现所述机械疲劳从而造成裂纹，

-在所述料层的所述平滑支承表面上铺设所述路面下层，

-用一路面行驶层覆盖所述路面下层。