CN109944124B

CN109944124B - 一种组合式基层沥青路面铺装方法

Info

Publication number: CN109944124B
Application number: CN201910271376.9A
Authority: CN
Inventors: 闫翔鹏; 郭立成; 韦金城; 曾国东; 王林; 周敏; 安平; 马士杰; 季正军; 孟令军; 杨永前; 袁玉波; 张晓萌; 魏磊; 王光勇
Original assignee: Rizhao Highway Construction Co ltd; Foshan Road And Bridge Supervision Station Corp ltd; Shandong Transportation Institute
Current assignee: Rizhao Highway Construction Co ltd; Foshan Road And Bridge Supervision Station Corp ltd; Shandong Transportation Institute
Priority date: 2019-04-04
Filing date: 2019-04-04
Publication date: 2021-05-18
Anticipated expiration: 2039-04-04
Also published as: CN109944124A

Abstract

本发明公开了一种组合式基层沥青路面铺装方法，属于道路铺装技术领域。所述路面结构包括基层结构、沥青面层，其特点是所述基层结构由沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层、半刚性下基层及上基层构成，弹性抗疲劳缓冲垫层、半刚性下基层和上基层自下而上铺设在路基上。与现有技术相比，本发明的路面结构铺装方法通过在半刚性基层下设置沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层，减少由于路基脱空、受力不均导致的半刚性基层的破坏，同时提高半刚性基层的抗疲劳性能；在半刚性基层上设置上基层，提高了路面结构抵抗反射裂缝的能力，大大延长了路面结构使用寿命，有效避免路面短期内出现结构性损坏，同时还可减薄半刚性基层的厚度，减少了对水泥、砂石料等建筑材料的消耗。

Description

一种组合式基层沥青路面铺装方法

技术领域

本发明涉及一种路面铺装领域，具体地说是一种组合式基层沥青路面铺装方法。

背景技术

我国90％以上的高等级公路沥青路面基层和底基层均采用了半刚性材料，在我国今后的高等级公路建设中，半刚性基层材料仍将成为路面基层的主要材料。一方面，半刚性基层整体性强，对重载交通来说轴载敏感性高，在重轴载不均匀重复作用下，半刚性基层材料的强度、模量会由于干湿和冻融循环以及反复荷载的作用下因疲劳而逐渐衰减，半刚性基层不均匀受力导致逐渐由整块向大块、小块、碎块变化。另一方面，半刚性基层的收缩开裂及由此引起沥青路面的反射性裂缝普遍存在，造成路面结构出现早期损坏，周期性的大修、重建造成巨大的资源浪费及资金、环保压力。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种具有较高使用寿命的组合式基层沥青路面铺装方法。

本发明的技术任务是按以下方式实现的：一种组合式基层沥青路面铺装方法，在路基上，自下而上依次铺设基层结构和沥青面层，其特点是所述基层结构由沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层、半刚性下基层及上基层构成，沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层、半刚性下基层和上基层自下而上铺设在路基上。

为了使路基具有较高的抵抗塑性变形的能力，充分发挥沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层的缓冲作用，路基顶面土优选采用水泥改善土或石灰改善土。

进一步的，在水泥改善土或石灰改善土施工完成后，还可以在路基顶面洒布慢裂阴离子乳化沥青透层，透层油优选PC-2或PA-2乳化沥青。

改善土深度优选为沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层底面以下40cm-80cm。

改善土压实度优选为96％-100％。

水泥改善土中的水泥质量百分比掺量优选为4％-6％。

石灰改善土中的石灰质量百分比掺量优选为6％-8％。

乳化沥青中蒸发的残留物含量优选为50％-90％。

乳化沥青洒布量不小于1.5kg/m²，优选为1.5kg/m²-3kg/m²。

乳化沥青渗透深度优选为5-10mm。

路基顶面弯沉值为50-120(0.01mm)，优选为50-90(0.01mm)。

为了进一步增强沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层与路基的结合强度，可以在沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层施工前，在路基顶面的透层上预先洒布改性热沥青或改性乳化沥青粘结层。

改性热沥青或改性乳化沥青洒布量为1.8±0.2kg/m²，碎石洒布量为5～8m³/1000m²，约为满铺面积的60％～70％。

作为优选，沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层可采用连续级配沥青混合料，特别是级配范围如下的连续级配沥青混合料A、连续级配沥青混合料B或连续级配沥青混合料C。

沥青混合料A级配范围优选为：

标准筛孔19mm通过率范围为100％，标准筛孔16mm通过率范围为100％-95％，标准筛孔13.2mm通过率范围为96％-90％，标准筛孔9.5mm通过率范围为84％-73％，标准筛孔4.75mm通过率范围为60％-45％，标准筛孔2.36mm通过率范围为55％-40％，标准筛孔1.18mm通过率范围为39％-30％，标准筛孔0.6mm通过率范围为30％-20％，标准筛孔0.3mm通过率范围为25％-16％，标准筛孔0.15mm通过率范围为18％-13％，标准筛孔0.075mm通过率范围为10％-6％。

沥青混合料B级配范围：

标准筛孔13.2mm通过率范围为100％-100％，标准筛孔9.5mm通过率范围为100％-90％，标准筛孔4.75mm通过率范围为75％-45％，标准筛孔2.36mm通过率范围为58％-30％，标准筛孔1.18mm通过率范围为44％-20％，标准筛孔0.6mm通过率范围为32％-13％，标准筛孔0.3mm通过率范围为23％-9％，标准筛孔0.15mm通过率范围为16％-6％，标准筛孔0.075mm通过率范围为8％-4％。

沥青混合料C级配范围：

标准筛孔9.5mm通过率范围为100％-100％，标准筛孔4.75mm通过率范围为100％-90％，标准筛孔2.36mm通过率范围为85％-65％，标准筛孔1.18mm通过率范围为65％-42％，标准筛孔0.6mm通过率范围为46％-26％，标准筛孔0.3mm通过率范围为32％-15％，标准筛孔0.15mm通过率范围为21％-10％，标准筛孔0.075mm通过率范围为12％-7％。

粘弹性抗疲劳缓冲垫层沥青混合料控制参数包括：

空隙率优选为1％-3％；

稳定度优选为6KN-20KN；

流值优选为2-6mm；

矿料间隙率优选为13％-20％；

沥青饱和度优选为80％-100％；

结构层压实厚度优选为4-8cm；

结构层施工过程压实度优选为85％-95％；

极限疲劳应变优选为70με-220με。

粘弹性抗疲劳缓冲垫层沥青混合料沥青优选采用90号或110号高标号道路石油沥青。

上述三种连续级配沥青混合料的沥青用量分别为：

沥青混合料A沥青用量6.0-6.5％，优选为6.2-6.4％；

沥青混合料B考沥青用量：6.3-7.0％，优选为6.5-6.7％；

沥青混合料C参考沥青用量：7.0-7.5％，优选为7.2-7.4％。

作为优选，上基层采用沥青稳定碎石，其厚度优选为10-18cm。

作为优选，下基层采用水泥稳定碎石，其厚度优选为24-30cm，且单层一次铺筑。

所述沥青面层可采用现有技术中任意一种沥青面层结构，例如由AC-25下面层、AC-20中面层和SMA-13上面层构成的沥青面层。

与现有技术相比，本发明的组合式基层沥青路面铺装方法具有以下突出地有益效果：

(一)通过直接在半刚性基层下设置沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层，使得整个路面结构同路基结合更紧密，具有更好的变形协调性，有利于荷载均匀的由路面结构向路基传导。

(二)通过直接在半刚性下基层下设置沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层，避免半刚性下基层底部脱空，使得半刚性下基层整体受力，减少了受力不均引起的半刚性下基层损坏，延长了道路使用寿命。

(三)通过沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层及上基层，将半刚性下基层保护起来，减少其受干湿和冻融循环等不良因素的影响，降低半刚性下基层性能的衰减速率，同时延缓反射裂缝向上层发展至道路表面，提高了路面结构的耐久性有效减少了路面功能性早期损坏，减少了路面养护维修造成的资金和社会压力。

附图说明

附图1是本发明组合式沥青路面结构示意图；

附图2是图1所示路面结构A处放大图；

附图3是现有技术路面结构示意图；

附图4是路面底部向路面顶部开裂的顺坏率测试效果图。

具体实施方式

参照说明书附图以具体实施例对本发明的组合式基层沥青路面铺装方法作以下详细地说明。

实施例：

如附图1所示，本实施例组合式基层沥青路面铺装方法由沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层3、水泥稳定碎石下基层4、沥青稳定上基层5、沥青面层6组成。沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层3、水泥稳定碎石下基层4、沥青稳定上基层5、沥青面层6自下而上直接铺筑在路基上面。所述路基包括土基1，以及土基1顶部的水泥改善土层2。

一、水泥改善土

1、原材料指标

水泥改善土层应选用级配较好的砾类土作为路基填料，最大粒径为53mm，土的均匀系数13，液限35，塑性指数不应超过10，有机质含量小于1.1％的土。

2、水泥改善土性能指标

水泥改善土层设计厚度40cm，分两层填筑，压实度96.9，贝克曼梁弯沉值代表值73。水泥改善土水泥剂量为6％(质量百分比)，现场取稳定土室内7天无侧限抗压强度代表值1.8MPa。

3、施工方法

施工时采用4×4m方格，撒布灰线，根据水泥用量计算以每格7袋水泥进行分配，然后用“扣掀法”将水泥均匀地撒布在格线内。布灰完成后采用路拌机进行拌和，拌和两遍以上，确保路拌机拌合深度能侵入下层1-2cm，并拌合均匀，不留夹层。若两层连续铺筑，铺筑间隔不得大于所用水泥的初凝时间，否则采用分层铺筑。碾压完毕后，及时洒水覆盖薄膜养生并封闭交通不少于7天至上层铺筑前。

二、透层

本实施例水泥改善土层2施工及水泥稳定碎石下基层4施工完成后，按以下方法洒布高渗透慢裂阴离子乳化沥青透层2.1(4.1)。

1、原材料

透层油采用PC-2乳化沥青，其主要技术指标应分别符合表1的要求。

表1 PC-2透层乳化沥青质量技术要求

2、透层要求

通过试洒确定用量为1.3L/m²，乳化沥青渗透深度约8mm。

3、施工方法

浇洒透层前，路面应清扫干净，透层宜紧接在下层施工结束表面稍干后或养生完成后浇洒。透层沥青必须采用沥青洒布车一次喷洒均匀。透层沥青的渗透深度、粘度应通过试洒确认，并在施工过程中按每10000平方米5处的频率挖孔检测。透层油渗透入基层的深度不得不小于5mm，并能与下层联结成为一体。

4、养生

浇洒透层沥青后，严禁车辆、行人通过。施工单位应使洒完透层的基层保持良好状态，以便与后续工作相衔接。原则上封闭交通，必须行驶的施工车辆在12小时后方可上路，并保证车速在3-5km/h，不得刹车或调头。出现粘拉、花白块应及时补洒完整。透层油洒完后48小时后可进行改性沥青同步碎石封层的施工。

三、封层(粘结层)

本实施例在沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层3及沥青稳定碎石5施工前，洒布热沥青封层3.1(5.1)。

1、原材料

SBS改性沥青的技术指标要求见表2中的要求，集料规格采用石灰岩碎石，集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，具有良好的颗粒形状，公称粒径4.75mm～9.5mm，必须经过沥青拌合楼除尘后方可使用，其技术要求应符合表3的规定。

表2 SBS改性沥青质量技术要求

表3碎石质量技术要求

2、封层设计要求

封层SBS洒布量为1.8/m²，碎石洒布量为7m³/1000m²，约为满铺面积的65％。

3、施工要求

SBS改性沥青喷洒必须采用同步碎石封层车喷洒，应按设计的沥青用量一次浇洒均匀，在浇洒热沥青后，应立即撒布石屑，此时热沥青温度不得低于80℃。当封层铺筑后，除沥青混合料摊铺机和运料车外，禁止其他施工车辆通行。

四、沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层

本实施例沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层3采用连续级配沥青混合料(混合料B)，具体技术要求如下：

1、原材料

粗集料颗粒性状良好，针片状颗粒含量不应超过12％，集料压碎值不大于24％，粗集料与沥青粘结力为5级；细集料砂当量值不小于70％，未列指标应满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对热拌沥青混合料的要求。沥青采用90#道路石油沥青，沥青饱和度：90％，沥青用量6.6％，具体指标要求见表4：

表4基质沥青90号A级道路石油沥青技术要求

2、沥青混合料控制参数

合成级配为：标准筛孔13.2mm通过率范围为100％-100％，标准筛孔9.5mm通过率范围为100％-90％，标准筛孔4.75mm通过率范围为75％-45％，标准筛孔2.36mm通过率范围为58％-30％，标准筛孔1.18mm通过率范围为44％-20％，标准筛孔0.6mm通过率范围为32％-13％，标准筛孔0.3mm通过率范围为23％-9％，标准筛孔0.15mm通过率范围为16％-6％，标准筛孔0.075mm通过率范围为8％-4％。

空隙率：1％-3％；

稳定度：6KN-20KN；

流值：2-6mm；

矿料间隙率：13％-20％。

3、施工要求：

沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层3压实厚度控制在4-8cm。施工时，混合料出厂温度130℃-140℃，初压时温度控制在125℃-135℃之间，现场压实采用双钢轮压路机，压实度控制在90％-95％，极限疲劳应变：70με-220με。

五、水泥稳定碎石基层

实施例中水泥稳定碎石基层4铺筑在沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层3上，压实厚度控制在24-30cm，一次铺筑成型。其技术要求按照《公路路面基层施工技术细则》JTGTF20-2015中对高速公路水泥稳定碎石基层的要求，施工完后，按照步骤二所述方法洒布乳化沥青透层。

六、沥青稳定碎石上基层

实施例中沥青稳定碎石上基层5铺筑在水泥稳定碎石基层4上，铺筑前控制步骤3所述方法洒布热沥青封层。

1、材料要求：

粗集料颗粒性状良好，针片状颗粒含量不应超过12％，集料压碎值不大于24％，粗集料与沥青粘结力为5级；细集料砂当量值不小于70％，未列指标应满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对热拌沥青混合料的要求。沥青采用SBS改性沥青，沥青具体指标要求见表5。

表5 SBS改性沥青的指标要求：

2、级配要求

采用改性沥青开级配中粒式沥青稳定碎石，其合成级配为：

标准筛孔31.5mm通过率范围为100％-90％，标准筛孔26.5mm通过率范围为95％-70％，标准筛孔19mm通过率范围为76％-40％，标准筛孔13.2mm通过率范围为58％-28％，标准筛孔9.5mm通过率范围为39％-29％，标准筛孔4.75mm通过率范围为29％-6％，标准筛孔2.36mm通过率范围为18％-6％，标准筛孔1.18mm通过率范围为15％-3％，标准筛孔0.6mm通过率范围为10％-2％，标准筛孔0.3mm通过率范围为7％-1％，标准筛孔0.15mm通过率范围为6％-1％，标准筛孔0.075mm通过率范围为4％-1％。

3、施工要求

沥青稳定碎石上基层5施工时，预先在作业面(水泥稳定碎石下基层4)上洒布下封层。沥青稳定碎石上基层压实厚度控制在10-18cm，混合料出厂温度170℃-185℃，初压时温度控制在165℃-175℃之间，现场压实采用双钢轮振动压路机、胶轮压路，具体压实工艺以现场试验路确定工艺为准，混合料空隙率控制在12％-17％之间。

七、沥青面层

实施例中，沥青面层6铺筑在沥青稳定碎石上基层5上，由8cmAC-25下面层、6cmAC-20中面层和4cm SMA-13上面层自下而上组合而成，层间设有热沥青粘层，各层厚度根据路面结构计算而得。其技术要求应满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对三种热拌沥青混合料的要求。

【对照例】

现有技术的路面结构如附图2所示，土基1上方，自下而上依次为18cm水泥稳定碎石基层7、18cm水泥稳定碎石基层8、18cm水泥稳定碎石基层9、8cmAC-25下面层10、6cmAC-20中面层11、4cmSMA-13上面层12。

水泥稳定碎石基层7、水泥稳定碎石基层8、水泥稳定碎石基层9与实施例一的水泥稳定碎石基层4采用相同混合料，按照《公路路面基层施工技术细则》JTGT F20-2015中对高速公路水泥稳定碎石基层的要求施工。

【实验例】

采用现行沥青路面设计规范方法及MEPDG力学经验法对实施例一和对照例两种路面进行结构验算分析：

1、基于美国MEPDG计算分析方法

选用实测的结构与材料参数，如附图3所示，传统路面结构(对照例)由路面底部向路面顶部开裂的顺坏率随时间成指数增长：

y＝0.0505e^0.008x其中y为开裂率，x为时间(月数)。

而本发明的路面结构由路面底部向路面顶部开裂的顺坏率随时间变化的方程为：y＝0.0001x-0.0064其中y为开裂率，x为时间(月数)，出现裂缝的几率几乎为零。

2、基于2017版沥青路面设计规范的路面结构计算分析方法

选用实测的结构与材料参数，实施例和对照例两种路面结构形式的半刚性基层疲劳开裂验算指标进行计算，指标见表6。

表6：半刚性基层疲劳开裂验算指标

由上表可知，在设计年限(20)年内，本发明的路面结构半刚性基层疲劳寿命远大于传统路面结构，即本发明的路面结构可承受更多车辆荷载的作用，具有更长的使用寿命。

Claims

1.一种组合式基层沥青路面铺装方法，在路基上，自下而上依次铺设基层结构和沥青面层，其特征在于，所述基层结构由沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层、半刚性下基层及上基层构成，沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层、半刚性下基层和上基层自下而上铺设在路基上，路基顶面土采用水泥改善土或石灰改善土，所述半刚性下基层采用水泥稳定碎石，所述上基层采用沥青稳定碎石，

所述粘弹性抗疲劳缓冲垫层采用连续级配沥青混合料A、连续级配沥青混合料B或连续级配沥青混合料C，

沥青混合料A级配范围：

标准筛孔19mm通过率范围为100%，标准筛孔16mm通过率范围为100%-95%，标准筛孔13.2mm通过率范围为96%-90%，标准筛孔9.5mm通过率范围为84%-73%，标准筛孔4.75mm通过率范围为60%-45%，标准筛孔2.36mm通过率范围为55%-40%，标准筛孔1.18mm通过率范围为39%-30%，标准筛孔0.6mm通过率范围为30%-20%，标准筛孔0.3mm通过率范围为25%-16%，标准筛孔0.15mm通过率范围为18%-13%，标准筛孔0.075mm通过率范围为10%-6%；

沥青混合料B级配范围：

标准筛孔13.2mm通过率范围为100%-100%，标准筛孔9.5mm通过率范围为100%-90%，标准筛孔4.75mm通过率范围为75%-45%，标准筛孔2.36mm通过率范围为58%-30%，标准筛孔1.18mm通过率范围为44%-20%，标准筛孔0.6mm通过率范围为32%-13%，标准筛孔0.3mm通过率范围为23%-9%，标准筛孔0.15mm通过率范围为16%-6%，标准筛孔0.075mm通过率范围为8%-4%；

沥青混合料C级配范围：

标准筛孔9.5mm通过率范围为100%-100%，标准筛孔4.75mm通过率范围为100%-90%，标准筛孔2.36mm通过率范围为85%-65%，标准筛孔1.18mm通过率范围为65%-42%，标准筛孔0.6mm通过率范围为46%-26%，标准筛孔0.3mm通过率范围为32%-15%，标准筛孔0.15mm通过率范围为21%-10%，标准筛孔0.075mm通过率范围为12%-7%；

粘弹性抗疲劳缓冲垫层沥青混合料控制参数包括：

空隙率：1%-3%；

稳定度：6KN-20 KN；

流值：2-6mm；

矿料间隙率：13%-20%；

沥青饱和度：80%-100%；

结构层压实厚度：4-8cm；

结构层施工过程压实度：85%-95%；

极限疲劳应变：70με-220με；

所述改善土深度为沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层底面以下40cm-80cm；

改善土压实度为96%-100%；

水泥改善土中的水泥质量百分比掺量为4%-6%；

石灰改善土中的石灰质量百分比掺量为6%-8%；

乳化沥青洒布量为1.5kg/m²-3kg/m²；

乳化沥青渗透深度为5-10mm；

乳化沥青蒸发残留物含量为50%-90%；

路基顶面弯沉值为50-90（0.01mm）。

2.根据权利要求1所述的组合式基层沥青路面铺装方法，其特征在于，水泥改善土或石灰改善土施工完成后洒布慢裂阴离子乳化沥青透层。

3.根据权利要求2所述的组合式基层沥青路面铺装方法，其特征在于，沥青混合料粘弹性抗疲劳缓冲垫层施工前，在路基顶面的乳化沥青透层上预先洒布改性热沥青或改性乳化沥青粘结层。

4.根据权利要求1所述的组合式基层沥青路面铺装方法，其特征在于，粘弹性抗疲劳缓冲垫层沥青混合料沥青采用90号或110号高标号道路石油沥青。

5.根据权利要求1所述的组合式基层沥青路面铺装方法，其特征在于，沥青稳定碎石上基层厚度为10-18cm。

6.根据权利要求1所述的组合式基层沥青路面铺装方法，其特征在于，所述半刚性下基层的厚度为20-30cm，单层一次铺筑。