CN111593630A - 一种低碳沥青路面结构及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低碳沥青路面结构及实现方法，涉及公路和市政工程技术领域，能够在满足路面性能要求的前提下有效降低路面的造价，达到节能环保的效果；该结构从上往下依次包括厚度为0.5‑3cm的沥青料上面层、中面层、下面层和基层；中面层为中粒式沥青混凝土；下面层为粗粒式沥青混凝土；基层为低裂半刚性基层或柔性基层；上面层为AC沥青混凝土层、SMA沥青混凝土层、OGFC排水路面材料层、微表处、超薄磨耗层、极薄磨耗层和多功能薄层中的任意一种；低裂半刚性基层具体为：在水泥稳定类基层材料中加入钢渣或者矿渣水泥，并可以加入纤维类加筋材料。本发明提供的技术方案适用于路面铺筑的过程中。

Description

一种低碳沥青路面结构及实现方法

【技术领域】

本发明涉及公路和市政工程技术领域，尤其涉及一种低碳沥青路面结构及实现方法。

【背景技术】

现有的沥青路面结构形式，往往上面层厚度较厚，一般均在3cm之上，且设计时仅考虑路面结构的使用寿命，通常增加结构层的厚度作为技术手段，虽能有效延长路面结构的使用寿命，但工程造价增加显著。同时，因为道路工程需要大量石材，增加了对环境的破坏。

近些年来，为提高路面行车安全性，部分道路在表面层采用OGFC排水路面或者超薄磨耗层，能够起到很好的排水、降噪等环保效果。但目前沥青路面结构仍存在工程造价较高、环境污染等问题。

目前新建道路的沥青路面结构一般采用基层+下面层+中面层+上面层或者基层+下面层+上面层的结构类型。上面层一般采用4-6cm的AC-13或者SMA沥青混合料上面层，同时在路面结构层造价体系中，上面层单价最高，所以上面层厚度较厚，经济性不好。降低路面上面层厚度不仅仅是一个单一问题，而是一个牵扯到中下面层和基层的***问题，需要通过力学的分析和平衡来使设计更合理，更节能环保。同时减薄面层材料，减少水稳层中石料用量，可以减少石料开采，有利于环境保护。

因此，有必要研究一种低碳沥青路面结构及实现方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种低碳沥青路面结构及实现方法，能够在满足路面性能要求的前提下有效降低路面的造价，并达到节能环保的效果。

一方面，本发明提供一种低碳沥青路面结构，其特征在于，从上往下依次包括厚度为0.5-3cm的沥青料上面层、中面层、下面层和基层；

中面层为中粒式沥青混凝土；下面层为粗粒式沥青混凝土；

基层为低裂半刚性基层、柔性基层或固化土基层。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，上面层为AC沥青混凝土层、SMA沥青混凝土层、OGFC排水路面材料层、微表处、超薄磨耗层、极薄磨耗层和多功能薄层中的任意一种。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，低裂半刚性基层具体为：在水泥稳定类基层材料中加入钢渣或者矿渣水泥，并加入纤维类加筋材料。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，低裂半刚性基层的7天无侧限抗压强度大于等于5MPa，干缩系数小于0.01。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，柔性基层具体为沥青贯入碎石基层、热拌沥青碎石基层、乳化沥青碎石基层和再生沥青混合料基层中的一种或多种的组合，或者为不加任何结合料的各种集料基层或泥灰结碎石基层。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，沥青贯入碎石基层为：用有机结合料或塑性满足要求的细粒土稳定各种集料制得的基层沥青灌入碎石制成的碎石基层。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述固化土基层采用固化剂将原有现状土进行固化，达到基层所规定的强度，部分或全部替代原有水泥稳定碎石层。

另一方面，本发明提供一种低碳沥青路面结构的实现方法，其特征在于，将现有路面改造成如上任一所述的路面结构；所述方法的内容同时满足以下条件：

1)减薄上面层的厚度至0.5-3cm；

2)上面层的材料改为薄层沥青材料；

3)将基层材料改为低裂半刚性基层材料或柔性基层材料。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述方法的内容还包括：

4)调整中面层、下面层和基层中的一层或多层的厚度，使路面的整体厚度满足设计要求。

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：通过减薄上面层并将其材料改为性能更优的薄层铺装材料，同时增加基层或中、下面层的厚度并调整材料，起到有效降低路面造价的作用，同时获得更好的路用性能、抗滑、防水雾、低噪音、抗车辙、耐久性好等优点。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一个实施例提供的低碳沥青路面的结构图。

其中，图中：

1-薄型上面层，2-中面层，3-下面层，4-基层。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

针对现有技术的不足，本发明提供一种低碳新建沥青路面结构类型，主要是通过对新建沥青路面结构上面层厚度的减薄，并调整中、下面层或者基层的厚度和材料来满足路面设计标高和性能的要求，从而达到环保低碳的目的。上面层主要由原来的4-6cm设计，减少到0.5-3cm厚度的沥青面层材料，比如AC沥青混凝土、SMA沥青混凝土、OGFC排水路面材料、超薄磨耗层、极薄磨耗层、多功能薄层等材料。主要推荐多功能薄层等薄层铺装材料，因为在降低厚度的同时，还可以获得更好的路用性能，抗滑、防水雾、低噪音、抗车辙表面、耐久性好。该路面结构适用于新建道路、改扩建道路及路面大中修等。如图1所示。

微表处薄层的使用方法具体为乳化沥青加砂石冷拌，直接用稀浆封层车直接摊铺后通车，属于冷拌冷铺沥青面层。铺筑时，将石料、乳化沥青、水加入稀浆封层车，利用稀浆封层车进行拌合，摊铺。厚度一般为0.6cm-1.0cm。

超薄磨耗层厚度一般为1.5-2.5cm。采用5-10mm硬质石料和0-3石屑，比例一般大于7：3，再加适量矿粉与沥青拌合而成。可以采取同步摊铺机施工，也可以采用普通摊铺机施工。

极薄磨耗层、多功能薄层的施工工艺与NovaChip基本相同，采用热拌热铺开断级配沥青混合料和同步摊铺工艺，厚度一般为1cm-2cm。厚度大于1.5cm时，采用5cm-10cm硬质石料和0-3石屑，比例一般大于7：3，还有矿粉与沥青拌合而成。当薄层厚度小于1.5cm时，采用5cm-8cm硬质石料和0-3石屑，比例一般大于7：3，还有矿粉与沥青拌合而成。可以采取同步摊铺机施工，如果配合不粘轮的改性乳化沥青(固含量在60％以上)也可以采用普通的分步摊铺工艺。

各种类型的薄层参数如表1所示。

表1各薄层性能及工艺参数对比

第一种方案是基层不变，减薄上面层厚度，同时增加中面层和下面层厚度。利用薄层罩面的优异性能，减薄上面层的厚度，同时为了兼顾设计标高要求，可以增加下面层或者中面层的厚度。

比如原路面结构设计为：下面层为8cm厚的粗粒式沥青混凝土，中面层为6cm厚的中粒式沥青混凝土，上面层为4cm厚的SMA沥青玛蹄脂碎石。可以变化为下面层为9cm的粗粒式沥青混凝土，中面层为7cm的中粒式沥青混凝土，上面层2cm的多功能薄层材料。这样通过上中下面层的厚度变化，从而降低造价。

第二种方案是基层调整为低裂半刚性基层且增加其厚度，同时减薄上面层，中、下面层厚度不变。

比如原路面设计为30cm水泥稳定基层，下面层为8cm厚的粗粒式沥青混凝土，中面层为6cm厚的中粒式沥青混凝土，上面层为4cm厚的SMA沥青玛蹄脂碎石。可以变化为32cm厚的低裂半钢性基层，下面层为8cm厚的粗粒式沥青混凝土，中面层为6cm厚的中粒式沥青混凝土，上面层为2cm厚的多功能薄层。低裂半钢性基层主要包括在水泥稳定类基层材料中加入钢渣或者矿渣水泥，并掺加纤维或者其它加筋材料，使原有的水泥稳定类基层具有低开裂，高强度等特点。低裂半钢性基层材料的具体配比可以是：矿料2100-2300质量份、矿渣硫铝酸盐水泥和/或矿渣铁铝酸盐水泥70-110质量份，水100-115质量份；加筋材料1.5-2.2质量份。

矿渣硫铝酸盐水泥或矿渣铁铝酸盐水泥具体组分包括：粒化高炉矿渣75-90质量份、硫铝酸盐水泥或铁铝酸盐水泥熟料3-5质量份、石膏3-15质量份。低裂半钢性基层材料的7天无侧限抗压强度大于等于5MPa，干缩系数小于0.01。加筋材料为有机纤维、聚合物纤维和玄武岩纤维中的任意一种或多种。

钢渣水泥可以是钢渣硫铝酸盐水泥，代替矿渣硫铝酸盐水泥和矿渣铁铝酸盐水泥用于低裂半钢性基层材料中，其所占组分也与矿渣水泥相同。钢渣硫铝酸盐水泥的组分包括：粒化高炉钢渣75-90质量份、硫铝酸盐水泥熟料3-5质量份、石膏3-15质量份。

由于使用了矿渣废弃物，减少了环境污染，有助于实现低碳环保的目的。

第三种方案是基层调整为柔性基层并增加其厚度，同时减薄上面层，中、下面层保持不变。

比如原路面设计为30cm厚的水泥稳定基层，下面层为8cm厚的粗粒式沥青混凝土，中面层为6cm厚的中粒式沥青混凝土，上面层为4cm厚的SMA沥青玛蹄脂碎石。可以将基层变化为32cm厚的柔性基层，下面层为8cm厚的粗粒式沥青混凝土，中面层为6cm厚的中粒式沥青混凝土，上面层为2cm厚的多功能薄层。

柔性基层为沥青贯入碎石基层、热拌沥青碎石基层、乳化沥青碎石基层、再生沥青混合料基层、不加任何结合料的各种集料基层和泥灰结碎石基层中的一种或多种的组合。组合时可采用分层式组合，即基层分层铺筑，各层采用不同的基层材料，共同构成柔性基层；比如，基层的下面层采用集料基层，上面层采用沥青贯入式基层。沥青贯入碎石基层用有机结合料或具有塑性的细粒土稳定各种集料制得的基层沥青灌入碎石制成的碎石基层中。

第四种方案将基层全部或部分调整为固化土基层，同时减薄上面层，中、下面层不变。

这种方案是采用固化土基层作为路面的基层，减少上面层厚度的同时，中下面层厚度不变，增加柔性基层的厚度，适用于低等级公路。比如原路面设计为20cm水泥稳定基层，下面层为8cm的粗粒式沥青混凝土，中面层为6cm的中粒式沥青沥青混凝土，上面层4cm的SMA沥青玛蹄脂碎石。可以变化为20cm固化土基层，面层为8cm的粗粒式沥青混凝土，中面层为6cm的中粒式沥青沥青混凝土，上面层2cm的多功能薄层。

当原方案为俩层水泥稳定碎石层时，可以使用固化土替代一层或俩层水泥稳定碎石层。使用固化土可以大大减少水稳碎石中石料的开采，减少对环境的破坏，进一步实现低碳环保的目的。

如果不考虑路面标高的影响，上面四种方案均可以直接采用0.5-3cm厚的上面层来代替原来4-6cm厚的上面层，以达到同等性能的目的。

本发明主要利用现有的多种高性能薄层沥青罩面材料，来通过减薄上面层的厚度，并且调整中下面层和基层的材料和厚度，从而达到低碳环保的目的。这种思路简单有效，并且利用这些高性能的薄层罩面材料，还可以为道路提供更好的路用性能，达到抗滑、防水雾、低噪音、抗车辙表面、耐久性好等优点。思路简明清晰，可操作性强。

以上对本申请实施例所提供的一种低碳沥青路面结构及实现方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者***不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者***所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者***中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims (9)

1.一种低碳沥青路面结构，其特征在于，从上往下依次包括厚度为0.5-3cm的沥青料上面层、中面层、下面层和基层；

中面层为中粒式沥青混凝土；下面层为粗粒式沥青混凝土；

基层为低裂半刚性基层、柔性基层或固化土基层。

2.根据权利要求1所述的低碳沥青路面结构，其特征在于，上面层为AC沥青混凝土层、SMA沥青混凝土层、OGFC排水路面材料层、微表处、超薄磨耗层、极薄磨耗层和多功能薄层中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的低碳沥青路面结构，其特征在于，低裂半刚性基层具体为：在水泥稳定类基层材料中加入钢渣或者矿渣水泥，并加入纤维类加筋材料。

4.根据权利要求3所述的低碳沥青路面结构，其特征在于，低裂半刚性基层的7天无侧限抗压强度大于等于5MPa，干缩系数小于0.01。

5.根据权利要求1所述的低碳沥青路面结构，其特征在于，柔性基层具体为沥青贯入碎石基层、热拌沥青碎石基层、乳化沥青碎石基层和再生沥青混合料基层中的一种或多种的组合，或者为不加任何结合料的各种集料基层或泥灰结碎石基层。

6.根据权利要求5所述的低碳沥青路面结构，其特征在于，沥青贯入碎石基层为：用有机结合料或塑性满足要求的细粒土稳定各种集料制得的基层沥青灌入碎石制成的碎石基层。

7.根据权利要求1-6任意所述的低碳沥青路面结构，其特征在于，所述固化土基层采用固化剂将原有现状土进行固化，达到基层所规定的强度，部分或全部替代原有水泥稳定碎石层。

8.一种低碳沥青路面结构的实现方法，其特征在于，将满足条件的现有路面的结构改造成如权利要求1-7任一所述的路面结构；所述方法的内容同时满足以下条件：

1)减薄上面层的厚度至0.5-3cm；

2)上面层的材料改为薄层沥青材料；

3)将基层材料改为低裂半刚性基层材料或柔性基层材料。

9.根据权利要求8所述的低碳沥青路面结构的实现方法，其特征在于，所述方法的内容还包括：

4)调整中面层、下面层和基层中的一层或多层的厚度，使路面的整体厚度满足设计要求。

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