CN205115946U - 一种路面结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及公路工程技术领域，提供一种路面结构，包括抗磨耗层、抗车辙层、抗疲劳层和路基，所述抗磨耗层、抗车辙层和抗疲劳层自上而下铺设于所述路基上；其中，所述抗磨耗层的厚度为3-7cm，其结构采用断级配结构；所述抗车辙层的厚度为10-20cm，其结构采用密级配结构，其采用的混合料最大公称粒径分别为19mm和26.5mm；所述抗疲劳层的厚度为3-8cm，其结构采用密级配结构。本实用新型所述的路面结构，其抗疲劳层具有显著的抗疲劳性能，具有提高沥青路面疲劳寿命，降低沥青层整体厚度及降低寿命周期费用的优点。

Description

一种路面结构

技术领域

本实用新型涉及公路工程技术领域，尤其涉及一种耐久型公路沥青路面结构，更具体地涉及一种适用于抗疲劳开裂、提高沥青路面抗疲劳性能的长寿命公路沥青路面结构。

背景技术

随着国民经济的飞速发展，我国交通的特点发生了重大变化，交通量不断增大，而多轴次、重轴载、高轮压在交通组成中比重越来越大，且超载现象突出，对路面结构提出了更高要求。

目前，我国新建道路中，早期病害严重，已建道路在未达到设计年限时出现结构性破坏的现象频发，这也增加了道路在使用年限内的维修次数与寿命周期成本。

为了提高沥青路面的耐久性，减少路面病害，欧美等国研究设计出了长寿命路面结构。长寿命路面结构具有高耐久性、低寿命周期费用且不会发生结构性破坏的特点，对减少早期破坏的发生、延长路面使用寿命以及应对交通特点的变化意义重大。

欧美等研究者发现，沥青混合料存在一个弯拉应变临界点，在重复荷载的作用下，当沥青层所受的弯拉应变低于此值时，沥青混合料面层就不会产生疲劳损伤破坏。传统的长寿命沥青路面的设计理念便是在疲劳极限基础上进行厚度设计，而疲劳极限的存在，使得路面厚度存在一个极限值，即在保证沥青层底拉应变小于沥青层的疲劳极限时，得到最佳的沥青层厚度。

在美国，为提高路面结构的疲劳寿命，于是在传统的长寿命沥青路面上进行改善，常设置高柔性抗疲劳层，其通常是在热拌沥青混合料(英文名称“HotMixtureAsphalt”，缩写HMA)的基础上增加沥青的含量，但采用改性沥青的较少。

针对目前传统的长寿命路面结构，只有当抗疲劳层材料具有较好的抗疲劳性能、较大的疲劳极限时，方可增加长寿命沥青路面的疲劳寿命，同时也可采用一个较薄的沥青层厚度使前期投资费用降低。那么如何选择更好的新型抗疲劳层材料并进行混合料设计是改善和提高传统长寿命路面结构的抗疲劳层性能的关键。

因此，结合我国路面结构使用寿命短、周期费用高及应对日益增加的交通量，需要提供一种适用于更加耐久、提高抗疲劳性能的路面结构。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是提供一种耐久性更好的沥青路面结构，其技术关键是采用高性能热固性沥青混合料或高柔性可卷曲的沥青混合料作为抗疲劳层，可具有非常优良的抗疲劳性能和较大的疲劳极限，解决路面结构的疲劳寿命低、路面病害严重尤其是早期病害的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种路面结构，包括抗磨耗层、抗车辙层、抗疲劳层和路基，所述抗磨耗层、抗车辙层和抗疲劳层自上而下铺设于所述路基上；

其中，所述抗磨耗层的厚度为3-7cm，其结构采用断级配结构；所述抗车辙层的厚度为10-20cm，其结构采用密级配结构，其采用的混合料最大公称粒径分别为19mm和26.5mm；所述抗疲劳层的厚度为3-8cm，其结构采用密级配结构。

进一步的，前述抗疲劳层是高性能热固性沥青混合料或高柔性可卷曲的沥青混合料。

进一步的，前述高柔性可卷曲的沥青混合料指标满足以下要求：动稳定度≥2700次/mm，-10℃弯曲破坏应变≥6000με。

进一步的，前述高柔性可卷曲的沥青混合料的最大公称粒径为9.5mm。

进一步的，前述的高性能热固性沥青混合料是增韧型环氧沥青混合料。

进一步的，前述增韧型环氧沥青混合料的指标满足以下要求：25℃抗拉强度≥1.5MPa；25℃断裂≥200％；300℃热固性不熔化；120℃黏度增加至1Pa.s的时间≥50min。

进一步的，前述增韧型环氧沥青混合料的最大公称粒径为9.5或13.2mm。

进一步的，当原有路基强度不足时，还包括设置于抗疲劳层与路基之间的基层或采用改善土路基。

进一步的，前述基层是级配碎石类粒料型基层，厚度为15-30cm。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

本实用新型提供了一种耐久性非常优良的路面结构，包括自上而下铺设于路基上的抗磨耗层、抗车辙层和抗疲劳层，当原有路基强度不足时，还可增设基层或者改善土路基，其中，本实用新型采用了增韧型环氧沥青混合料或高柔性可卷曲的沥青混合料。作为新型抗疲劳层，适用于各种因疲劳开裂的沥青路面。

本实用新型采用的增韧型环氧沥青混合料，具有很好的抗疲劳性能、高低温性能和水稳定性能。在重复荷载的作用下，能够实现抗疲劳层底的弯拉应变小于其材料的疲劳极限，抗疲劳层将不会产生疲劳损伤破坏，进一步防止了沥青路面的结构性破坏，从而提高沥青路面的性能，延长沥青路面使用寿命，降低寿命周期费用。

本实用新型的抗疲劳层具有较大的疲劳极限，可降低沥青路面的整体厚度，进而可采用较薄的路面结构在施工阶段就减少结构的造价，降低路面结构的成本。整个结构总厚相对度减薄，具备高低温性能优越、抗疲劳性、水稳定性好的特点，能很好的实现沥青层底极限弯拉应变水平大于路面在荷载作用下的应变，从而使得路面的强度不会随使用时间的延长而降低，使用过程中路面不会发生结构性破坏，减少结构性修复，延长使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型路面结构的结构示意图。

图中：1：抗磨耗层；2：抗车辙层；3：抗疲劳层；4：粒料型基层或改善土路基；5：路基。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1所示，本实用新型实施例提供的基于重载交通等级设计的一种路面结构，包括抗磨耗层1、抗车辙层2、抗疲劳层3和路基5，其中，抗磨耗层1、抗车辙层2和抗疲劳层3自上而下铺设于路基5上；

其中，抗磨耗层1的厚度为3-7cm，优选的，本实施例中，抗磨耗层1的厚度为5cm，其结构采用断级配结构；抗磨耗层1采用沥青混合料，抗磨耗层1沥青混合料可以为沥青玛蹄脂碎石混合料(英文名“StoneMasticAsphalt”，简称SMA)或者SBS橡胶改性沥青混合料，除此两种外的其他混合料，只要满足抗磨耗层1对沥青混合料的技术指标要求，均可应用。抗磨耗层1沥青混合料的技术指标为：

抗磨耗层1采用的沥青混合料最大公称粒径为13.2mm，空隙率为3.5～4.5％。以各粒径矿料通过标准尺寸筛孔百分率计，其级配范围为：

抗车辙层2的厚度为10-20cm，优选的，本实施例中，抗车辙层2的厚度为16cm，采用密级配结构。抗车辙层2分上、下两层铺筑，上层厚6cm，下层厚10cm,上、下两层采用高模量改性沥青混凝土为混合料，所使用的高模量改性沥青混凝土的最大公称粒径分别为19mm和26.5mm。以各粒径矿料通过标准尺寸筛孔百分率计，其级配范围为：

其中，抗车辙层2采用的高模量改性沥青混凝土需满足如下技术指标：(抗车辙剂标准，有一个动态模量指标，请引入)

抗疲劳层3采用密级配结构，其厚度为3-8cm，优选的，本实施例中，抗疲劳层3的厚度为4cm。抗疲劳层采用的混合料为增韧型环氧沥青混合料或高柔性可卷曲的沥青混合料。其最大公称粒径可选择9.5mm或13.2mm，最佳石油比含量为6％±0.5％。

增韧型环氧沥青混合料是指将A组分(环氧树脂)与B组分(沥青、固化剂、稀释剂、促进剂)，在特定温度混合搅拌均匀形成不可逆的固化物。增韧型环氧沥青混合料的组成为A组分环氧树脂100份；B组分基质沥青100～500份，长链脂肪酸酐固化剂100～200份，稀释剂10～50份，促进剂0.01～0.05份。其制作方法为将升温到100～120℃的基质沥青加入反应器中，加入长链脂肪酸酐固化剂，稀释剂、促进剂，保持100～120℃剪切，完成B组分的制备。将升温到100～120℃的B组分和A组分环氧树脂按质量比混合搅拌，即得到低成本热固性环氧沥青材料。将制备的热固性环氧沥青拌入石料，110℃～140℃恒温搅拌90s-180s，即得到增韧型环氧沥青混合料。

其中，以各粒径矿料通过标准尺寸筛孔百分率计，增韧环氧沥青混合料的级配范围为：

增韧型环氧沥青混合料的技术指标如下：

增韧型环氧沥青混合料指标还应满足以下要求：25℃抗拉强度≥1.5MPa；25℃断裂≥200％；300℃热固性不熔化；120℃黏度增加至1Pa.s的时间≥50min。

高柔性可卷曲的沥青混合料指标满足以下要求：动稳定度≥2700次/mm，-10℃弯曲破坏应变≥6000με。高柔性可卷曲的沥青混合料的最大公称粒径为9.5mm，油石比为8-12％。

本实施例中所采用的高柔性可卷曲沥青混合料的原料及原料的重量份配比、可卷曲沥青混合料的制作方法在中国专利CN103664061A中公开的“一种可卷曲沥青混合料、其制备方法和用途”中已经公开。

其中，抗疲劳层3采用的高柔性可卷曲沥青混合料，需满足如下技术要求：

路基5要求回弹模量大于45Mpa，当原有路基强度不足时，即当路基5的强度要求不满足调节的情况下，还包括设置于抗疲劳层3与路基5之间的粒料型基层或改善土路基4。

基层或改善土路基4采用15-30cm厚的级配碎石，优选的，本实施例中，基层或改善土路基4的厚度为20cm，当级配碎石用在高速公路或一级公路基层上时，最大公称粒径宜小于31.5mm，所用石料压碎值不大于26％，针片状颗粒不超过20％，具体可按现行的《公路路面基层施工技术规范》实施，级配范围满足下表要求。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种路面结构，其特征在于：包括抗磨耗层、抗车辙层、抗疲劳层和路基，所述抗磨耗层、抗车辙层和抗疲劳层自上而下铺设于所述路基上；

其中，所述抗磨耗层的厚度为3-7cm，其结构采用断级配结构；所述抗车辙层的厚度为10-20cm，其结构采用密级配结构，其采用的混合料最大公称粒径分别为19mm和26.5mm；所述抗疲劳层的厚度为3-8cm，其结构采用密级配结构。

2.根据权利要求1所述的路面结构，其特征在于：所述抗疲劳层是高性能热固性沥青混合料或高柔性可卷曲的沥青混合料。

3.根据权利要求2所述的路面结构，其特征在于：所述高柔性可卷曲的沥青混合料指标满足以下要求：动稳定度≥2700次/mm，-10℃弯曲破坏应变≥6000με。

4.根据权利要求2所述的路面结构，其特征在于：所述高柔性可卷曲的沥青混合料的最大公称粒径为9.5mm。

5.根据权利要求2所述的路面结构，其特征在于：所述的高性能热固性沥青混合料是增韧型环氧沥青混合料。

6.根据权利要求5所述的路面结构，其特征在于：所述增韧型环氧沥青混合料的指标满足以下要求：25℃抗拉强度≥1.5MPa；25℃断裂≥200％；300℃热固性不熔化；120℃黏度增加至1Pa.s的时间≥50min。

7.根据权利要求5所述的路面结构，其特征在于：所述增韧型环氧沥青混合料的最大公称粒径为9.5或13.2mm。

8.根据权利要求1所述的路面结构，其特征在于：当原有路基强度不足时，还包括设置于抗疲劳层与路基之间的基层或采用改善土路基。

9.根据权利要求8所述的路面结构，其特征在于：所述基层是级配碎石类粒料型基层，厚度为15-30cm。