CN105926401A - 抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构及铺装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构及铺装方法，其自下而上地包括有旧水泥混凝土路面、防裂层、橡胶改性沥青纤维碎石封层和特种级配改性沥青混合料面层，所述防裂层包括若干防裂贴，所述橡胶改性沥青纤维碎石封层由橡胶改性沥青、集料和纤维混合制成，覆盖在防裂层及整个路面上，所述特种级配改性沥青混合料面层由高粘度改性沥青、集料、填料和纤维稳定剂混合制成高粘度沥青混合料摊薄而成，覆盖在所述橡胶改性沥青纤维碎石封层上。本发明能够有效地抑制反射裂缝的产生和展延，提高路面结构的使用寿命及服役状况，保证了沥青加铺层能够承担温缩的水平应力、分散车辆荷载的垂直应力、抵抗水泥板块在车辆荷载作用下的翘曲变形。

Description

抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构及铺装方法

本申请为分案申请，原申请的申请日为2014年6月30日，申请号为“201410306929.7”，发明创造名称为“抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构及铺装方法”。

技术领域

本发明涉及道路工程技术领域，尤其涉及一种抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构及铺装方法。

背景技术

目前将水泥路面改造成沥青路面主要有两种方案：一是碎石化，将水泥混凝土路面破碎成表面小于8厘米、底部小于40厘米的紧密结合、内部嵌挤的混凝土块，重新稳固后再加铺沥青混凝土层，碎石化技术无反射裂缝的问题。但这种方法的缺点是多了碎石工序，增加成本，且碎石过程中带来的噪音严重影响周边环境，底下管线也会被同时破坏。另一种是在水泥路面上直接加铺沥青混凝土结构层，这种方法省去了碎石工序，操作简单，不会影响周边环境，是目前国内使用较多的方法，但是会产生反射裂缝问题。如何更有效的抑制反射裂缝的产生，是此方案急需解决的难题。

国内外对抑制或减缓沥青加铺层反射裂缝产生的措施仍在试验及探索过程中，目前采用的主要方法有以下几种，如：增加沥青层厚度、设置碎石裂缝缓解层、在沥青加铺层与水泥混凝土路面板间设置土工布、土工格栅、改性沥青油毛毡、钢丝网或改性(橡胶)沥青应力吸收薄膜等。由于实际路面裂缝产生原因众多，以上方案仅仅能解决某一方面的抗裂性，因此经过工程应用后，抑制反射裂缝的效果并不突出，反射裂缝往往比预期更早出现。本领域迫切需要提供一种能够有效抑制反射裂缝产生和展延的沥青混凝土结构。

发明内容

本发明的目的，就是提出一种能够有效地抑制反射裂缝的产生和展延，提高路面结构的使用寿命及服役状况的抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构及铺装方法。

本发明为解决上述技术问题，提供了一种抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构，自下而上地包括有旧水泥混凝土路面、防裂层、橡胶改性沥青纤维碎石封层和特种级配改性沥青混合料面层，所述防裂层包括若干防裂贴，所述防裂贴粘贴在所述旧水泥混凝土路面上的相邻水泥板块交界处，所述橡胶改性沥青纤维碎石封层由橡胶改性沥青、集料和纤维混合制成，覆盖在所述防裂层及整个路面上，所述特种级配改性沥青混合料面层由高粘度改性沥青、集料、填料和纤维稳定剂混合制成高粘度沥青混合料摊薄而成，覆盖在所述橡胶改性沥青纤维碎石封层上。

其中，所述特种级配改性沥青混合料面层用的高粘度改性沥青掺量为所述特种级配改性沥青混合料面层质量的5.2％-6.4％；所述特种级配改性沥青混合料面层用的集料包括粗集料及细集料，所述粗集料是玄武岩或辉绿岩，所述细集料是石灰岩或玄武岩或辉绿岩；所述纤维稳定剂为聚酯纤维，平均长度为5mm-6mm，掺量为所述特种级配改性沥青混合料面层质量的0.2％～0.4％。

进一步优选的，所述橡胶改性沥青纤维碎石封层用的橡胶改性沥青为石油沥青中掺加橡胶粉、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)、硅藻土焙烧品和辅剂的复合改性沥青；所述橡胶改性沥青纤维碎石封层用的集料为粒径范围为4.75mm～9.5mm的玄武岩或辉绿岩碎石；所述橡胶改性沥青纤维碎石封层用的纤维为玻璃纤维或聚酯纤维，平均长度为10mm-30mm。

进一步优选的，所述石油沥青为90号A级石油沥青，占橡胶改性沥青质量72～80份；所述橡胶粉为废弃轮胎粉碎后橡胶颗粒，颗粒细度为60目～80目，占橡胶改性沥青质量17～21份；所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物为线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，分子量为70000～200000，占橡胶改性沥青质量2～5份；所述硅藻土焙烧品的粒径为1000～1250目，占橡胶改性沥青质量1～4份；所述辅剂包括：增塑剂和抗氧化剂。

进一步优选的，所述增塑剂为物理增塑剂，细度≥18万目，所述增塑剂占橡胶改性沥青质量0～0.5份；所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂，熔点为110℃～125℃，细度≥18万目，占橡胶改性沥青质量0～0.5份。

进一步优选的，所述填料为磨细石灰石粉。

进一步优选的，所述特种级配改性沥青混合料面层级配范围如下：

进一步优选的，所述高粘度改性沥青由70号沥青和改性剂组成，所述改性剂占高粘度改性沥青总体质量的6％～11％；所述改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、石油树脂、芳烃油、1000目以上磨细硅藻土焙烧品以及辅剂的混合物；所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物含量为改性剂总量的50％～60％；所述辅剂包括：防粘剂、增塑剂和抗氧化剂。

进一步优选的，所述防裂贴为SBS自粘性防裂贴，宽度40-60cm，厚度3-4mm。

本发明还提出一种抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构的铺装方法，按以下步骤进行铺装：

a、在相邻水泥板块的交界处粘贴防裂贴；

b、洒布橡胶改性沥青，洒布量为2kg/m²～3kg/m²，同步撒布纤维，撒布量为90g/m²～140g/m²，撒布热碎石，覆盖率80％～90％，使用轮胎压路机碾压1～2遍；

c、最后再摊铺薄层的高粘度沥青混合料形成特种级配改性沥青混合料面层。

进一步优选的，在步骤a前先对水泥板块进行稳定化处置。

综上所述，本发明抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构及铺装方法具有如下有益效果：

1、本发明通过首先对旧水泥混凝土路面上的水泥板进行稳固处理，然后先在相邻水泥板块的交界处粘贴防裂贴，从而将每块相邻水泥板之间的空隙进行填充稳固，再通过橡胶改性沥青纤维碎石封层与其上加铺的特种级配改性沥青混合料面层形成抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构，保证了沥青加铺层能够承担温缩的水平应力、分散车辆荷载的垂直应力、抵抗水泥板块在车辆荷载作用下的翘曲变形。

2、将一般铺装层的2层铺装结构，进一步简化为单层的沥青铺装层。通过橡胶改性沥青纤维碎石封层承担温缩的水平应力与强化层间粘结，通过上面层特种级配改性沥青混合料面层的铺装，分散车辆荷载的垂直应力、抵抗水泥板块在车辆荷载作用下的翘曲变形。该结构组合进一步降低加铺层厚度。

3、本发明的结构组合相对于现有的相关技术，进一步强化了橡胶改性沥青纤维碎石封层与特种级配改性沥青混合料面层，使两者的强度与韧性较现有技术有较大幅度提高。

具体实施方式

在具体实施过程中，技术人员可根据本发明的教导和实际的需要进行铺装抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构，本发明的抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构自下而上地包括有旧水泥混凝土路面、防裂层、橡胶改性沥青纤维碎石封层和特种级配改性沥青混合料面层，所述防裂层包括若干防裂贴，所述防裂贴粘贴在所述旧水泥混凝土路面上的相邻水泥板块交界处，所述橡胶改性沥青纤维碎石封层由橡胶改性沥青、集料和纤维混合制成，覆盖在所述防裂层及整个路面上，所述特种级配改性沥青混合料面层由高粘度改性沥青、集料、填料和纤维稳定剂混合制成高粘度沥青混合料摊薄而成，覆盖在所述橡胶改性沥青纤维碎石封层上。进一步具体参数如下：

所述橡胶改性沥青纤维碎石封层用的橡胶改性沥青为石油沥青中掺加橡胶粉、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、硅藻土焙烧品和辅剂的复合改性沥青；所述橡胶改性沥青纤维碎石封层用的集料为粒径范围为4.75mm～9.5mm的玄武岩或辉绿岩碎石；所述橡胶改性沥青纤维碎石封层用的纤维为玻璃纤维或聚酯纤维，平均长度为10mm-30mm。

所述石油沥青为90号A级石油沥青，占橡胶改性沥青质量72～80份；所述橡胶粉为废弃轮胎粉碎后橡胶颗粒，颗粒细度为60目～80目，占橡胶改性沥青质量17～21份；所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物为线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，分子量为70000～200000，占橡胶改性沥青质量2～5份；所述硅藻土焙烧品的粒径为1000～1250目，占橡胶改性沥青质量1～4份；所述辅剂包括：增塑剂和抗氧化剂。

所述增塑剂为物理增塑剂，细度≥18万目，主要成分为硬脂酸锌，所述增塑剂占橡胶改性沥青质量0～0.5份；所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂，熔点为110℃～125℃，细度≥18万目，占橡胶改性沥青质量0～0.5份。

示例性的，所述橡胶改性沥青的制备方法是：橡胶粉与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物应在90号石油沥青中溶胀30min～90min，然后加入硅藻土焙烧品，通过胶体磨剪切30min～60min，最后加入辅剂搅拌均匀。实施过程如下：采用同步纤维封层车，洒布橡胶改性沥青，洒布量为2kg/m²～3kg/m²，采用同步洒布车撒布纤维，洒布量为90g/m²～140g/m²，紧跟使用碎石洒布车，撒布热碎石(碎石经过除尘和1％沥青预拌，洒布时温度应大于100℃)，覆盖率80％～90％，碎石洒布后使用轮胎压路机碾压1～2遍。

所述特种级配改性沥青混合料面层用的高粘度改性沥青掺量为所述特种级配改性沥青混合料面层质量的5.2％-6.4％；所述特种级配改性沥青混合料面层用的集料包括粗集料及细集料，所述粗集料是玄武岩或辉绿岩，所述细集料是石灰岩或玄武岩或辉绿岩；所述纤维稳定剂为聚酯纤维，平均长度为5mm-6mm，掺量为所述特种级配改性沥青混合料面层质量的0.2％～0.4％；所述填料为磨细石灰石粉。由上述比例的组分的高粘度改性沥青、集料、填料和纤维稳定剂混合制成高粘度沥青混合料备用，其空隙率为2～4％。实际使用时，可利用沥青洒布车进行层铺，摊铺薄层即可形成特种级配改性沥青混合料面层。

为避免出现抗滑性降低、易出现反射裂缝现象等问题，本实施例的特种级配改性沥青混合料面层仅使用公称最大粒径为13.2mm的高粘度沥青混凝土(厚度为35～45mm)。

所述特种级配改性沥青混合料面层级配范围如下：

所述高粘度改性沥青由70号沥青和改性剂组成，所述改性剂占高粘度改性沥青总体质量的6％～11％；所述改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、石油树脂、芳烃油、1000目以上磨细硅藻土焙烧品以及辅剂的混合物；所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物含量为改性剂总量的50％～60％；所述辅剂包括：防粘剂、增塑剂和抗氧化剂。

所述改性剂的制备方法如下：将50％～60％重量百分比的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)、12％～41％重量百分比的石油树脂、0％～26％重量百分比的硅藻土焙烧品、0～3％重量百分比的辅剂在高速搅拌设备中混合均匀，再与8％～37％重量百分比的芳烃油进行搅拌混合，通过螺旋杆挤出机挤出、切粒，挤出温度控制在120～200℃，冷却后即制得。

具体实施时，应将上述改性剂与集料、纤维稳定剂在175℃～185℃拌和15秒以上，然后加入70号石油沥青与填料，在175℃～185℃条件下继续拌和40秒，即可形成特种级配改性沥青混合料。运输至道路现场，使用摊铺机械进行路面摊铺，在155℃～160℃时使用钢轮压路机高频低幅振动碾压2～3遍(来回碾压计为1遍)，在混合料温度80℃～100℃时使用胶轮压路机碾压2遍，最后使用钢轮压路机静碾1～2遍。

所述防裂贴为SBS自粘性防裂贴，宽度40-60cm，厚度3-4mm，其性能指标满足《公路工程土工合成材料试验规程》(JTG E50)的要求。在本实施例中，各原材料的比例可根据实际原材料的情况进行略微调整。

本实施例抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构的铺装方法，可按以下步骤进行铺装：

a、在相邻水泥板块的交界处粘贴防裂贴；

b、洒布橡胶改性沥青，洒布量为2kg/m²～3kg/m²，同步撒布纤维，撒布量为90g/m²～140g/m²，撒布热碎石，覆盖率80％～90％，使用轮胎压路机碾压1～2遍；

c、最后再摊铺薄层的高粘度沥青混合料形成特种级配改性沥青混合料面层。

示例性的，在步骤a前可先对水泥板块进行稳定化处置。

以上述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构，其特征在于：自下而上地包括有旧水泥混凝土路面、防裂层、橡胶改性沥青纤维碎石封层和特种级配改性沥青混合料面层，所述防裂层包括若干防裂贴，所述防裂贴粘贴在所述旧水泥混凝土路面上的相邻水泥板块交界处，所述橡胶改性沥青纤维碎石封层由橡胶改性沥青、集料和纤维混合制成，覆盖在所述防裂层及整个路面上，所述特种级配改性沥青混合料面层由高粘度改性沥青、集料、填料和纤维稳定剂混合制成高粘度沥青混合料摊薄而成，覆盖在所述橡胶改性沥青纤维碎石封层上；

所述特种级配改性沥青混合料面层用的高粘度改性沥青掺量为所述特种级配改性沥青混合料面层质量的5.2％～6.4％；

所述特种级配改性沥青混合料面层用的集料包括粗集料及细集料，所述粗集料是玄武岩或辉绿岩，所述细集料是石灰岩或玄武岩或辉绿岩；

所述纤维稳定剂为聚酯纤维，平均长度为5mm～6mm，掺量为所述特种级配改性沥青混合料面层质量的0.2％～0.4％。

2.如权利要求1所述的抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构，其特征在于：

所述橡胶改性沥青纤维碎石封层用的橡胶改性沥青为石油沥青中掺加橡胶粉、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、硅藻土焙烧品和辅剂的复合改性沥青；

所述橡胶改性沥青纤维碎石封层用的集料为粒径范围为4.75mm～9.5mm的玄武岩或辉绿岩碎石；

所述橡胶改性沥青纤维碎石封层用的纤维为玻璃纤维或聚酯纤维，平均长度为10mm～30mm。

3.如权利要求2所述的抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构，其特征在于：所述石油沥青为90号A级石油沥青，占橡胶改性沥青质量72～80份；

所述橡胶粉为废弃轮胎粉碎后橡胶颗粒，颗粒细度为60目～80目，占橡胶改性沥青质量17～21份；

所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物为线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，分子量为70000～200000，占橡胶改性沥青质量2～5份；

所述硅藻土焙烧品的粒径为1000～1250目，占橡胶改性沥青质量1～4份；

所述辅剂包括：增塑剂和抗氧化剂。

4.如权利要求3所述的抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构，其特征在于：所述增塑剂为物理增塑剂，细度≥18万目，所述增塑剂占橡胶改性沥青质量0～0.5份；

所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂，熔点为110℃～125℃，细度≥18万目，占橡胶改性沥青质量0～0.5份。

5.如权利要求1所述的抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构，其特征在于：所述填料为磨细石灰石粉。

6.如权利要求5所述的抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构，其特征在于：所述特种级配改性沥青混合料面层级配范围如下：

7.如权利要求6所述的抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构，其特征在于：所述高粘度改性沥青由70号沥青和改性剂组成，所述改性剂占高粘度改性沥青总体质量的6％～11％；所述改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、石油树脂、芳烃油、1000目以上磨细硅藻土焙烧品以及辅剂的混合物；所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物含量为改性剂总量的50％～60％；所述辅剂包括：防粘剂、增塑剂和抗氧化剂。

8.如权利要求1所述的抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构，其特征在于：所述防裂贴为SBS自粘性防裂贴，宽度40-60cm，厚度3-4mm。

9.一种如权利要求1-8任一项所述抑制路面反射裂缝的薄层沥青混凝土结构的铺装方法，其特征在于：按以下步骤进行铺装：

a、在相邻水泥板块的交界处粘贴防裂贴；

b、洒布橡胶改性沥青，洒布量为2kg/m²～3kg/m²，同步撒布纤维，撒布量为90g/m²～140g/m²，撒布热碎石，覆盖率80％～90％，使用轮胎压路机碾压1～2遍；

c、最后再摊铺薄层的高粘度沥青混合料形成特种级配改性沥青混合料面层。

10.根据权利要求9所述的铺装方法，其特征在于：在步骤a前先对水泥板块进行稳定化处置。