專利名稱：一種基于不均勻沉降的抗疲勞瀝青路面的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種公路浙青路面結(jié)構(gòu)，特別涉及一種適用于不均勻沉降的抗疲勞浙青公路路面。
背景技術(shù)：
為了滿足路面的長期使用要求，抗疲勞浙青路面結(jié)構(gòu)在全世界范圍內(nèi)得到推廣。美國地浙青協(xié)會(huì)認(rèn)為全厚式浙青路面以及將高強(qiáng)浙青混凝土鋪筑在級配碎石上可以增加路面的疲勞壽命，并將路面可能的破壞限制在浙青路面的表層中?，F(xiàn)在普遍認(rèn)為，連續(xù)配筋混凝土加浙青混凝土是永久性浙青路面的典型結(jié)構(gòu)。
20世紀(jì)80年代以來，我國公路事業(yè)的發(fā)展極為迅速。在我國的公路尤其是高速公路建設(shè)中，對路基的要求也在不斷提高。路基應(yīng)該保證密實(shí)、均勻、穩(wěn)定，但由于地質(zhì)條件、氣候水文條件和施工技術(shù)等因素的不確定性，路基在公路設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)很有可能發(fā)生沉降(包括均勻沉降和不均勻沉降)。不均勻沉降在路面結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的附加應(yīng)力和較高的交通荷載的共同作用，容易造成裂縫、沉陷、翻漿等嚴(yán)重的路面結(jié)構(gòu)破壞。
我國的路面設(shè)計(jì)規(guī)范(例如《公路浙青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D50-2006))大多只考慮交通荷載的影響，對路基不均勻沉降的影響考慮較少。關(guān)于基于不均勻沉降的抗疲勞浙青路面結(jié)構(gòu)的研究還不多見。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對上述現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域存在的缺失，提供了一種適用于不均勻沉降地區(qū)的抗疲勞浙青路面典型結(jié)構(gòu)，以解決抗疲勞浙青路面的路基出現(xiàn)不均勻沉降時(shí)路面結(jié)構(gòu)破壞的問題，達(dá)到在設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)不發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞的目的。
本發(fā)明提供如下技術(shù)方案: 一種基于不均勻沉降的抗疲勞浙青路面，其特征在于包括浙青面層，抗疲勞，基層和底基層，所述浙青面層包括表面層，中面層及下面層，所述表面層位于所述浙青路面的上表面，所述中面層鋪設(shè)于所述表面層下 方，所述下面層鋪設(shè)于所述中面層下方，所述表面層，中間層及下面層之間噴灑黏層油，所述抗疲勞層鋪設(shè)于所述下面層下方，抗疲勞層和下面層之間噴灑黏層油，所述基層鋪設(shè)于所述抗疲勞層下方，基層和抗疲勞層之間噴灑透層油，所述底基層鋪設(shè)于所述基層下方，所述底基層鋪設(shè)于地面的路基之上，所述表面層采用SMA-13層,所述中面層采用Superpave-20層,所述下面層采用Superpave-25層,所述抗疲勞層采用Superpave-12.5層,基層采用級配碎石層，底基層采用水泥穩(wěn)定碎石層,所述水泥穩(wěn)定碎石層中的碎石的最大粒徑不大于31.5_，并采用骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，水泥采用標(biāo)號為42.5的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，要求初凝時(shí)間大于3h，終凝時(shí)間大于6h，水泥用量為 4% 4.5%o
進(jìn)一步地，所述浙青面層的表面層為4cm的SMA-13,其中SMA-13為浙青瑪蹄脂碎石混合料，最大公稱粒徑為13mm,間斷級配；所述浙青面層的中面層采用6cm的Superpave-20材料,最大公稱粒徑為20mm ;所述浙青面層的下面層為8cm的Superpave-25材料，最大公稱粒徑為25mm。
進(jìn)一步地，面層和基層之間的抗疲勞層，采用4 6cm的浙青混合料，為Superpave-12.5材料，最大公稱粒徑為12.5mm，控制浙青含量為最佳含量+0.2%。
進(jìn)一步地，所述基層采用20cm厚的級配碎石,所述底基層為20 30cm厚的水泥穩(wěn)定碎石，其中水泥穩(wěn)定碎石的彈性模量控制在1500MPa 2000MPa之間。
進(jìn)一步地，所述底基層的水泥穩(wěn)定碎石層的碎石級配為:尺寸為31.5mm的方孔篩，碎石通過率為100%，尺寸為19mm的方孔篩，碎石通過率為80.7%，尺寸為9.5mm的方孔篩，碎石通過率為52.6%，尺寸為4.75mm的方孔篩，碎石通過率為30.2%，尺寸為2.36mm的方孔篩，碎石通過率為19.6%，尺寸為0.6mm的方孔篩，碎石通過率為11.4%，尺寸為0.075mm的方孔篩，碎石通過率為2.8%。
本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明是一種適用于易發(fā)生不均勻沉降地區(qū)(例如軟土地區(qū))的路面結(jié)構(gòu)，高模量水泥穩(wěn)定碎石層可以有效緩解不均勻沉降對路面造成的附加應(yīng)力的影響，減少路面裂縫的發(fā)生。硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥可以保證穩(wěn)定效果，采用強(qiáng)度等級較高的水泥可適當(dāng)提高該層的強(qiáng)度和模量，骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的選用使得該層具有更好的力學(xué)性能。級配碎石層可以起到很好的應(yīng)力吸收的作用，進(jìn)一步減少浙青路面的反射裂縫。Superpave-12.5柔性抗疲勞層具有一定的抗剪性能,并且進(jìn)一步減少和抑制面層反射裂縫的發(fā)生。本發(fā)明的浙青面層設(shè)計(jì)，在保證路面平整、穩(wěn)定、耐磨、抗滑的前提下，減少行車荷載對路面基層和路基的影響。


以下將結(jié)合附圖1對本發(fā)明所述的基于不均勻沉降的抗疲勞浙青路面進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1為一種基于不均勻沉降的浙青路面典型結(jié)構(gòu)； 圖2為本發(fā)明水泥穩(wěn)定碎石層的骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
本發(fā)明采用較厚 的浙青面層，減輕行車荷載對路基的作用，緩解不均勻沉降。本發(fā)明中的路面結(jié)構(gòu)，所述浙青面層的表面層為4cm的SMA-13，其中SMA-13為浙青瑪蹄脂碎石混合料，最大公稱粒徑為13mm，間斷級配，該層耐久、穩(wěn)定、密實(shí)、平整，并且可以滿足繁重交通和高溫穩(wěn)定性的要求；所述浙青面層的中面層主要起聯(lián)接作用，采用6cm的Superpave-20, Superpave-20 是 Superior Performing Asphalt Pavement 的縮寫，高性能浙青路面，最大公稱粒徑為20mm ;所述浙青面層的下面層為8cm的Superpave-25,最大公稱粒徑為25mm。Superpave在設(shè)計(jì)浙青路面時(shí),充分考慮服務(wù)期內(nèi)溫度對路面的影響,要求路面在最高設(shè)計(jì)溫度時(shí)能滿足高溫性能要求，不產(chǎn)生過量車轍；在路面最低溫度時(shí)，能滿足低溫性能要求，避免或減少低溫開裂；在常溫范圍內(nèi)控制疲勞開裂。
所述面層下方為抗疲勞層,采用4 6cm的浙青混合料,為Superpave-12.5,其為高性能浙青路面材料，最大公稱粒徑為12.5_，該層采用上述厚度及最大公稱粒徑使得該層為柔性基層，彈性模量小?？刂普闱嗪繛樽罴押?0.2%，使得該層具有較高的抗剪強(qiáng)度和優(yōu)良的抗疲勞性，能夠有效抑制和減少浙青路面反射裂縫的產(chǎn)生。
所述抗疲勞層下方的基層采用厚度20cm的級配碎石，所述基層下方的底基層為厚度20 30cm的水泥穩(wěn)定碎石，其中水泥穩(wěn)定碎石應(yīng)具有較高抗壓彈性模量，其彈性模量控制在1500MPa 2000MPa。采用上述尺寸和彈性模量的級配碎石和水泥穩(wěn)定碎石結(jié)合使用使得該結(jié)構(gòu)可以發(fā)揮柔性級配碎石的協(xié)調(diào)變形、吸收應(yīng)力的能力，而級配碎石層下面的高模量水泥穩(wěn)定碎石則有緩解不均勻沉降的能力。底基層水泥穩(wěn)定碎石彈性模量的適當(dāng)提高，可以起到均化地基差異的作用，在一定程度上減少不均勻沉降。但是水泥穩(wěn)定碎石基層的彈性模量也不宜過高，否則易造成面層應(yīng)力負(fù)擔(dān)過重。
如本發(fā)明附圖1所示，本發(fā)明的浙青路面一共鋪設(shè)六層。分別是SMA-13層、Superpave-20層、Superpave-25層、Superpave-12.5抗疲勞層、級配碎石層和高模量水泥穩(wěn)定碎石層。其中浙青面層包括SMA-13層、Superpave-20層、Superpave-25層,層間噴灑黏層油，以加強(qiáng)層間連接?？蛊?7層米用Superpave_12.5層，抗疲57層和下面層之間嗔灑黏層油，基層采用級配碎石層，基層和抗疲勞層之間噴灑透層油，底基層采用高模量水泥穩(wěn)定碎石層。
在鋪設(shè)本發(fā)明的浙青路面時(shí)，首先鋪設(shè)底基層水泥穩(wěn)定碎石層，鋪設(shè)前應(yīng)保證下承層的密實(shí)、均勻和表面平整。現(xiàn)行《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》中對于半剛性基層材料應(yīng)用于高等級路面只要求混合料7天浸水抗壓強(qiáng)度，而對彈性模量無具體要求。在本發(fā)明中，通過水泥穩(wěn)定碎石層的級配、水泥用量和混合料的骨架結(jié)構(gòu)類型等因素的控制使得該層有較高的彈性模量，較高的剛度、強(qiáng)度和整體性，擴(kuò)散荷載的能力得到提高，可以均化路基的不均勻變形。所述水泥穩(wěn)定碎石層采用如下方法制備: I骨架類型和碎石級配 首先為防止大粒徑的混合料發(fā)生離析現(xiàn)象，本發(fā)明保證碎石的最大粒徑不大于31.5_，并盡量減少針片狀石屑的含量；其次，既能發(fā)揮水泥的穩(wěn)定作用，又要使碎石可以充分壓實(shí)。該層采用骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，該骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)既有一定數(shù)量的粗集料形成骨架結(jié)構(gòu)，又有細(xì)集料填充到粗集料之間的空隙中去。比其他結(jié)構(gòu)更能減小半剛性基層的收縮量，增加其抗裂系數(shù)，提高抗沖刷性能，具有更好的力學(xué)性能。
本發(fā)明中水泥 穩(wěn)定碎石采用如附圖2所示的骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，隨著混合料中粗集料含量的增加，粗集料在混合料結(jié)構(gòu)中的骨架嵌擠結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，抗壓強(qiáng)度和抗壓回彈模量增加。另外，細(xì)集料含量對水泥穩(wěn)定碎石材料也有很大的影響，如細(xì)集料含量越高，材料的抗離析性能、易壓縮性能等越好，但是細(xì)料偏多會(huì)造成面層應(yīng)力負(fù)擔(dān)過重。綜合考慮，本發(fā)明中水泥穩(wěn)定碎石層的碎石級配如下:
權(quán)利要求
1.一種基于不均勻沉降的抗疲勞浙青路面，其特征在于包括浙青面層，抗疲勞層，基層和底基層，所述浙青面層包括表面層，中面層及下面層，所述表面層位于所述浙青路面的上表面，所述中面層鋪設(shè)于所述表面層下方，所述下面層鋪設(shè)于所述中面層下方，所述表面層，中間層及下面層之間噴灑黏層油，所述抗疲勞層鋪設(shè)于所述下面層下方，抗疲勞層和下面層之間噴灑黏層油，所述基層鋪設(shè)于所述抗疲勞層下方，基層和抗疲勞層之間噴灑透層油，所述底基層鋪設(shè)于所述基層下方，所述底基層鋪設(shè)于地面的路基之上，所述表面層采用SMA-13層,所述中面層采用Superpave-20層,所述下面層采用Superpave_25層,所述抗疲勞層采用Superpave-12.5層,基層采用級配碎石層，底基層采用水泥穩(wěn)定碎石層,所述水泥穩(wěn)定碎石層中的碎石的最大粒徑不大于31.5_，并采用骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，水泥采用標(biāo)號為.42.5的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，要求初凝時(shí)間大于3h，終凝時(shí)間大于6h，水泥用量為 4% 4.5%o
2.如權(quán)利要求1所述的基于不均勻沉降的抗疲勞浙青路面，其特征在于所述浙青面層的表面層為4cm的SMA-13，其中SMA-13為浙青瑪蹄脂碎石混合料，最大公稱粒徑為13mm，間斷級配；所述浙青面層的中面層采用6cm的Superpave-20材料,最大公稱粒徑為20mm ；所述浙青面層的下面層為8cm的Superpave-25材料,最大公稱粒徑為25mm。
3.如權(quán)利要求1所述的基于不均勻沉降的抗疲勞浙青路面，其特征在于基層和面層之間的抗疲勞層，采用4 6cm的浙青混合料，為Superpave-12.5材料,最大公稱粒徑為.12.5mm，控制浙青含量為最佳含量+0.2%。
4.如權(quán)利要求1所述的基于不均勻沉降的抗疲勞浙青路面，其特征在于所述基層采用20cm厚的級配碎石,所述底基層為20 30cm厚的水泥穩(wěn)定碎石,其中水泥穩(wěn)定碎石的彈性模量控制在1500MPa 2000MPa之間。
5.如權(quán)利要求1所述的基于不均勻沉降的抗疲勞浙青路面，其特征在于所述底基層的水泥穩(wěn)定碎石層的碎石級配為:尺寸為31.5mm的方孔篩，碎石通過率為100%，尺寸為19mm的方孔篩，碎石通過率為80.7%，尺寸為9.5mm的方孔篩，碎石通過率為52.6%，尺寸為.4.75mm的方孔篩，碎石通過率為30.2%，尺寸為2.36mm的方孔篩，碎石通過率為19.6%，尺寸為0.6mm的方孔篩，碎石通過率為11.4%，尺寸為0.075mm的方孔篩，碎石通過率為2.8%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于不均勻沉降的抗疲勞瀝青路面，其特征在于包括瀝青面層，抗疲勞層以及級配碎石基層和水泥穩(wěn)定碎石底基層，所述瀝青面層包括表面層，中面層及下面層，所述表面層位于所述瀝青路面的上表面，所述中面層鋪設(shè)于所述表面層下方，所述下面層鋪設(shè)于所述中面層下方，所述表面層，中間層及下面層之間噴灑黏層油，所述抗疲勞層鋪設(shè)于所述下面層下方，抗疲勞層和下面層之間噴灑黏層油，所述基層鋪設(shè)于所述抗疲勞層下方，基層和抗疲勞層之間噴灑透層油，所述底基層鋪設(shè)于所述基層下方，所述底基層鋪設(shè)于地面的路基之上。
文檔編號E01C7/32GK103215875SQ20131013918
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月22日
發(fā)明者李昶, 趙潔雯, 黃曉明 申請人:東南大學(xué)