一种重载交通长寿命沥青路面

摘要

本发明涉及到一种重载交通长寿命沥青路面，由上至下的层面结构为上面层-中面层-高模量沥青混凝土下面层-沥青稳定碎石上基层-水泥稳定碎石下基层-垫层-路基，所述高模量沥青混凝土下面层由添加高模量添加剂的沥青混凝土构成，厚度不小于8cm。水泥稳定碎石的厚度不小于30cm，水泥剂量3.5%。路基经过加强处理，回弹模量不小于35MPa。本发明设计的路面结构具有强度高、承载力好、抗车辙、抗疲劳性能好等优点，显著提高重载道路的使用性能，并降低道路全寿命周期费用。本发明是一种能承载重载交通、抗车辙性能好、使用寿命长、适合于气候温暖地区使用的路面结构。

说明书

技术领域

本发明涉及道路工程，具体涉及到一种重载交通长寿命沥青路面。

背景技术

随着经济水平的不断提高和公路运输的快速发展，交通运输中的车型在向大型、重载方面发展，而上海地区又属于软土地基基础，超重载的危害更大。

长寿命沥青路面作为一个设计理念，近年来在国际上得到广泛的认同，成为世界各国沥青路面研究机构和生产单位最为热门的研究课题。美国、欧洲、加拿大甚至南非都在进行广泛研究。从路面结构发展趋势看，长寿命沥青路面将成为未来最主要的路面结构，特别是在高速公路、重载交通的道路中。

早期的车辙调查表明，沥青路面的车辙变形主要来自上面层，而当前出现以中、下面层为主的现象。沥青路面出现以中、下面层车辙比例增大的的原因很多，高温、重载、中面层和下面层材料性能设计存在不足等均有可能。轮载下10cm~15cm区域是高受力区域，也是各种损坏的发生区域，应选用具有高强度和良好的抗车辙性能的材料，高模量沥青混凝土的应用正是为了通过提高沥青混合料的模量来提高路面的抗车辙能力。

从世界各国高等级公路长寿命沥青路面的实践探索来看，以柔性基层沥青路面为主，组合式基层路面结构、刚性基层路面结构、半刚性基层路面结构等为辅助。路面基层要求较高，一般用沥青稳定碎石作基层的上层，而且用沥青作结合料。沥青结构层的总厚度大于20cm。国内外对长寿命路面的使用性能调查表明，当沥青面层厚度大于18cm时，车辙速率会明显降低。对于厚沥青面层道路，车辙主要发生在沥青层表面，此时的车辙不表示道路的整体结构破坏，只需要在维修时对表面层进行铣刨重新铺筑即可。采用柔性基层与半刚性基层相结合的办法作为长寿命沥青路面的基层，是一种较好的组合形式，即可以发挥柔性基层的抗疲劳性能，又可以利用半刚性基层的高强度和稳定性，提高沥青路面的抗永久变形能力。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种重载交通长寿命沥青路面。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种重载交通长寿命沥青路面，其特征在于该长寿命沥青路面由上至下的层面结构为上面层、中面层、下面层、上基层、下基层、垫层、路基，所述高模量沥青混凝土下面层由添加高模量添加剂的沥青混凝土构成，厚度不小于8cm。所述高模量添加剂由PE、丁苯橡胶、聚乙烯蜡、抗老化组分、增塑组分等组成，其中PE、丁苯橡胶、聚乙烯蜡、抗老化组分、增塑组分=100:10-30：15-30：2-6：5-15。

上基层与下基层之间设置一层乳化沥青透层，加强沥青层与水稳碎石之间的粘结，保持路面结构的连续性。

美国沥青路面协会定义，长寿命沥青路面是指设计使用年限达50年以上的沥青路面，在设计使用年限内无结构性的修复和重建，仅需根据表面层损坏状况进行周期性的修复。

根据长寿命沥青路面设计理念，路面面层顶部厚度15cm的范围为高受力区，应采用高质量高性能的沥青混合料。上面层采用SBS改性SMA-13，中面层采用SBS改性SMA-16，下面层采用添加高模量添加剂的HMAC-20，面层总厚度必须大于18cm。沥青碎石上基层采用30号沥青的ATB-25，厚度不小于15cm。水泥稳定碎石采用的水泥为42.5级水泥，剂量3.5%，厚度不小于30cm。为了减少水文地质条件不良的影响，水泥稳定碎石基层下面设置15cm的砂砾垫层。考虑软土地基的影响，应对路基进行一定加强处理，提高路基填料的强度，起到稳定、排水，进一步分散应力等作用。

基于上述理念，本发明的重载交通长寿命沥青路面结构，由上至下的层面结构为上面层-中面层-高模量沥青混凝土下面层-沥青碎石上基层-水稳碎石下基层-砂砾垫层-路基。其中，下面层由高模量添加剂改性的高模量沥青混凝土构成。

据此，达到了提高重载交通下沥青路面的使用寿命，实现了重载交通下提高沥青路面的抗车辙性能，并延长沥青路面使用寿命的目的。

具体实施方式

本发明的重载交通长寿命沥青路面结构，由上至下的层面结构为上面层-中面层-高模量沥青混凝土下面层-沥青碎石上基层-下基层-垫层-路基。

其中，上面层由SMA-13，SBS改性沥青（满足PG76-22的材料性能要求）混凝土材料构成；

中面层由SMA-16，SBS改性沥青（满足PG76-22的材料性能要求）混凝土构成；

下面层由HMAC-20，添加高模量添加剂（基质沥青为优质70号沥青）混凝土构成；

上基层由ATB-25，重交通30号沥青混凝土构成；

下基层由水泥稳定碎石，42.5级水泥，水泥剂量3.5%构成；

垫层为透水性较好的砂砾材料；

路基经过加强处理，回弹模量应保证在35MPa以上；

其中上基层与下基层之间设置一层乳化沥青透层，加强沥青层与水稳碎石之间的粘结，保持路面结构的连续性。

其中，高模量添加剂，由废旧PE、丁苯橡胶、聚乙烯蜡、抗老化组分、增塑组分等组成，基本配方如下：

原料废旧PE丁苯橡胶聚乙烯蜡抗老化组分增塑组分基本配方10010-3015-302-65-15

所述PE可采用废旧PE经过处理后再生利用，节约资源，节能环保。所述丁苯橡胶是丁二烯与苯乙烯单体无共聚的产物，其相对分子质量为10~30×10⁴，可显著提高沥青胶结料的低温性能，从而改善沥青混合料的低温抗裂性能。

所述聚乙烯石蜡是一种合成直链脂肪族碳氢化合物的混合物，是含有40~120个碳原子的长链脂肪烃。其熔点在100℃左右，可以降低沥青混合料的拌和及压实温度，提高路面在使用温度范围内的抗车辙性能。

所述抗老化组分为活化橡胶粉或碳黑。

所述增塑成分为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯。

所述高模量沥青混凝土是使用高模量添加剂的沥青混合料，其动稳定度较高，是普通沥青混合料的3.0~4.5倍，是SBS改性沥青混合料的1.2~1.8倍。其中高模量添加剂是以废旧塑料为主要原料，同时添加其他成分，提高了沥青混合料的高温稳定性，同时不降低低温抗裂性与水稳定性，由于高模量添加剂中有聚乙烯蜡，该成分可以提高高温流动性，相对于基质沥青，施工温度不需要提高太多，5~10℃就可以保证施工质量。

在沥青混凝土热集料干拌时，将高模量添加剂投放入搅拌器中干拌15s，然后加入沥青湿拌45s；集料和矿粉的预热温度为190~200℃，沥青加热温度为160~170℃，加入高模量添加剂后，搅拌机的加热温度比基质沥青混合料提高5~10℃。高模量添加剂使用量为沥青混凝土质量的0.2~0.8%，高模量添加剂的最佳用量为0.4~0.6%。当用量为0.2~0.4%时，沥青混凝土油石比不变，沥青混凝土油石比按照常规的沥青混凝土油石比进行计算；当用量为0.4~0.8%时，沥青混凝土油石比提高0.1~0.2%。

如前所述，路面面层厚度0~15cm范围内为高受力区，应采用高质量的沥青混合料，这部分沥青混合料起到抗滑、抗水损、抗车辙的作用。为此，上面层和中面层选用路用性能较好的热拌沥青混合料；下面层则采用了高模量沥青混合料，具有抗车辙、抗疲劳性能好、不宜产生收缩开裂、水损坏等优点，在重载交通或极端气候影响下，都能表现出良好的力学性能。沥青中、下面层是荷载弯拉作用的主要区域，尤其是在基层出现开裂的情况下，反射裂缝将在中、下面层内快速扩展，高模量沥青混凝土层由于具备较强的承载能力和抗疲劳能力，在高温环境下抵抗车辙变形的能力也十分突出，因此设置在面层和基层之间，代替传统的沥青下面层，成为沥青路面交通荷载的主要承重层和抵抗疲劳作用的主要层次。高模量沥青混凝土在下面层的应用有利于减小其内部剪应力和剪应变，有利于抵抗路面的永久变形，减小沥青路面下面层车辙。

沥青碎石具有足够的耐久性和水稳定性，设置为路面上基层，可有效改善路面的抗疲劳性能。水稳碎石具有较高的承载力，但对水温变化较为明显，因此设置在下基层，上有沥青碎石，下有砂砾碎石的保护，避免产生水损坏；同时要在沥青碎石层与水稳碎石基层间采用乳化沥青透层，加强两结构层之间的粘结，减少水稳基层的水损坏；而且采用了较低剂量的水泥，与上基层沥青稳定碎石回弹模量比尽量保持在1~3之间，避免刚度差别过大，产生过大的拉应力或拉应变，水稳碎石厚度不小于30cm。垫层采用了砂砾碎石，厚度不小于15cm，可起到防潮防水的作用，改善整个路面结构的水环境。