CN203373632U - 一种半刚性路面结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于道路工程技术领域，公开了一种半刚性路面结构，其使用的联结型级配碎石混合料。该半刚性路面结构，包括沥青面层和半钢性基层，其特征在于，所述沥青面层和半钢性基层之间铺设有级配碎石层；所述级配碎石层的集料为联结型石灰岩级配碎石，粘结剂为沥青；其使用的级配碎石层联结型级配碎石混合料。

Description

一种半刚性路面结构

技术领域

本实用新型属于道路工程技术领域，涉及一种半刚性路面结构。

背景技术

半刚性路面作为最重要的高等级公路路面结构形式，在公路建设中发挥了重要的作用。半刚性基层沥青路面结构、材料设计方法及施工技术规范日趋完善。但在使用过程中半刚性基层沥青路面也逐步显现出一些严重的问题。在交通荷载的重复作用下，半刚性基层将产生随机的、呈不规则周期变化的应力应变响应，使得材料受到疲劳损伤的作用，当疲劳损伤的累计达到材料的极限承受能力时，路面结构内部便产生细观裂纹，随着交通荷载作用次数的增加，裂纹将不断扩展，最终在路表形成荷载型反射裂缝。特别是新建公路普遍达不到路面设计所要求的设计年限。大量的应用与研究表明，因半刚性基层因素而引发的病害主要有：①路面反射裂缝；②密实的半刚性基层使水停留在基层顶面，导致车辆荷载作用下形成动水压力，造成基层的冲刷、唧泥等；③半刚性路面在重载、超载作用下极易出现早期疲劳破坏。

目前，国内外对减少半刚性路面裂缝的主要措施是：①从半刚性基层材料本身入手防止和减少半刚性基层沥青路面的反射裂缝，如调整结合料用量和比例，增加粗骨料含量并严格设计级配，以便尽可能的减少温缩和干缩效应，增加半刚性基层材料抗裂性能。但是这种方法仍不能从根本消除半刚性基层材料的开裂；②通过增加沥青面层厚度以防止基层反射裂缝；③从结构本身入手防止和减少半刚性沥青路面基层的反射裂缝。在沥青面层和半钢性基层之间铺级配碎石层，分散和减缓半刚性基层裂缝。

对比以上几种减少半刚性路面裂缝的措施，第一种方法不能从根本上消除半刚性基层材料的开裂。第二种方法在经济上不合理。第三种方法在减缓反射裂缝、排水方面优势明显；但是，级配碎石结构层存在强度低、永久变形大、通车后容易导致面层网裂和过大的车辙等问题，而且级配碎石碾压过程易松散不易成整体，从而限制了级配碎石在我国公路中的应用。因此，探索新型级配碎石结构层能有效提高级配碎石的刚度，从而在保持原有性能的基础上降低路表弯沉，同时满足施工和易性，成为促进联结型级配碎石在公路中应用的关键突破点。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种半刚性路面结构，采用联结型级配碎石层，有效提高级配碎石的刚度，从而在保持原有性能的基础上降低路表弯沉，同时满足施工和易性。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现。

一种半刚性路面结构，包括沥青面层和半钢性基层，其特征在于，所述沥青面层和半钢性基层之间铺设有级配碎石层；所述级配碎石层的集料为联结型石灰岩级配碎石，粘结剂为沥青。

优选地，所述联结型石灰岩级配碎石的级配为：粒径小于26.5mm的集料占级配集料总质量的100%；粒径小于16mm的集料占级配集料总质量的75%-95%；粒径小于9.5mm的集料占级配集料总质量的48%-64%；粒径小于4.75mm的集料占级配集料总质量的30%-38%；粒径小于2.36mm的集料占级配集料总质量的14%-24%；粒径小于0.6mm的集料占级配集料总质量的5%-15%；粒径小于0.075mm的集料占级配集料总质量的0%-5%。

优选地，作为粘结剂的沥青的油石比为1.4%-2.6%。

本实用新型的优点和有益效果为：（1）采用本实用新型的联结型级配碎石混合料可应用于现场施工，且有良好的路用性能，根据试验工程检测结果，本实用新型提出的联结型级配碎石混合料更容易在振动作用下被压实。（2）本实用新型采用联结型级配碎石混合料铺设的位于沥青面层和半钢性基层之间的级配碎石层，具有柔性中间层性能，能够与半刚性基层的最佳结合，使之既能充分发挥沥青路面的优势，又能弥补半刚性基层缺陷，提高道路承载力和延长使用寿命。（3）采用本实用新型设计的联结型级配碎石与相同振动成型方式下级配碎石结果比较，CBR强度提高10%-20%，无侧限抗压强度可以提高115%-170%，同时混合料马歇尔稳定度可以达到3kN以上。试验段结果表明以联结型级配碎石为中间层路面结构，其总体质量优于原有传统路面结构，路面性能进一步提高。

附图说明

图1为本实用新型的半刚性路面结构的断面示意图。

图中：1、沥青面层；2、级配碎石层；3、半钢性基层。

具体实施方法

下面通过附图和具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

一、联结型级配碎石混合料配合比设计，其具体步骤为：

（1）原材料选择：

选择碎石原料：采用石灰岩。石灰岩中粗集料具有一定的韧性，而且石灰岩与沥青的粘结型较好，施工的和易性较好，易于碾压成型，不宜离析。粗集料技术参数如表1所示，细集料技术参数如表2所示。

表1粗集料技术参数表

表2细集料技术参数表

选择粘结剂原料：联结型级配碎石混合料的粘结剂采用90号A级道路石油沥青，产地为克拉玛依油田。沥青技术参数如表3所示。

表3沥青技术参数表

（2）配置优化的联结型级配碎石：

该优化的联结型级配碎石的级配为：集料粒径小于26.5mm的集料占级配集料总质量的100%；集料粒径小于16mm的集料占级配集料总质量的75%-95%；集料粒径小于9.5mm的集料占级配集料总质量的48%-64%；集料粒径小于4.75mm的集料占级配集料总质量的30%-38%；集料粒径小于2.36mm的集料占级配集料总质量的14%-24%；集料粒径小于0.6mm的集料占级配集料总质量的5%-15%；集料粒径小于0.075mm的集料占级配集料总质量的0%-5%。集料筛分结果及合成级配结果如表1所示。

表4矿料筛分及合成级配计算结果

（3）在步骤（2）的级配中逐渐添加粘结剂，双面击实75次进行马歇尔成型试验确定最小粘结剂用量，保证混合料可以完整成型并脱模的最小油石比约为1.2%-1.5%之间；优选最小油石比取1.4%。油石比是指沥青与集料质量比的百分数，它是沥青用量的指标之一。它的用量高低直接影响路面质量，油石比大则路面容易泛油，反之则影响强度和防水效果。

（4）在步骤（3）中的级配与最小粘结剂用量，将油石比为1.4%、1.7%、2.0%、2.3%与2.6%的沥青加入集料中。制的多组联结型级配碎石，进行马歇尔试件成型测定马歇尔稳定度。建立马歇尔试件与振动成型试件密度关系，通过数据分析，振动时间为75S时，两者密度接近，因此，在以后进行试验分析时采用振动时间为75S。

（5）将步骤（4）所得多组联结型级配碎石混合料按着步骤（5）确定的振动时间进行振动击实，在振动击实试验方式下，制备多组尺寸为Φ15cm×H15cm圆柱形试件，测定45℃试件CBR与无侧限抗压强度。振动击实机参数如表5所示。

表5集料筛分及合成级配计算结果

振动频率	偏心块夹角	激振力	静面压力	振幅
					30HZ	30°	7615N	140Kpa	1.4mm

（6）设计时，可以采用45℃试件CBR最大值对应的油石比a1，45℃无侧限抗压强度最大值对应的油石比a2，计算联结型级配碎石混合料的最佳油石比取为取二者的平均值A1，即A1=（a1+a2）/2。

试验例中，油石比为1.4%、1.7%、2.0%、2.3%与2.6%的沥青加入集料中，获得的级配碎石层，其性能均满足表6的技术要求。

表6联结型级配碎石层的技术要求

总之，采用步骤（5）的振动成型试验法制备联结型级配碎石圆柱形试件参数为：振动频率30-40Hz，偏心块夹角30°，激振力7610-7650N，静面压力140-180KPa，振幅1.4-2.0mm，以马歇尔试件密度为标准确定试件振动成型时间60-80s。

二、半刚性路面结构，如图1所示，在沥青面层1和半钢性基层3之间铺设有级配碎石层2；其级配碎石层2的集料为联结型石灰岩级配碎石，粘结剂为沥青。

其中，联结型石灰岩级配碎石的级配为：粒径小于26.5mm的集料占级配集料总质量的100%；粒径小于16mm的集料占级配集料总质量的75%-95%；粒径小于9.5mm的集料占级配集料总质量的48%-64%；粒径小于4.75mm的集料占级配集料总质量的30%-38%；粒径小于2.36mm的集料占级配集料总质量的14%-24%；粒径小于0.6mm的集料占级配集料总质量的5%-15%；粒径小于0.075mm的集料占级配集料总质量的0%-5%。其中，作为粘结剂的沥青的油石比为1.4%-2.6%。

按照上述半刚性路面结构，使用联结型级配碎石混合料铺筑道路试验段，结果表明，以联结型级配碎石层为中间层路面结构，其总体质量优于原有传统路面结构，路面性能得到进一步提高。

Claims (1)

1.一种半刚性路面结构，包括沥青面层和半钢性基层，其特征在于，所述沥青面层和半钢性基层之间铺设有级配碎石层；所述级配碎石层的集料为联结型石灰岩级配碎石，粘结剂为沥青。 

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