專(zhuān)利名稱(chēng)：大粒徑透水性瀝青混合料新型路面結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于交通運(yùn)輸工程領(lǐng)域，涉及一種用于高速公路、國(guó)省干線(xiàn)公路、市政道路 的新建、改建、大中修工程中，形成新型的路面結(jié)構(gòu)組合，尤其涉及一種大粒徑透水性瀝青 混合料新型路面結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前我國(guó)公路通車(chē)總里程已突破200萬(wàn)公里，其中瀝青路面占了大多數(shù)，由于經(jīng)濟(jì)、技 術(shù)等原因，以石灰穩(wěn)定類(lèi)和水泥穩(wěn)定類(lèi)為主的半剛性基層瀝青路面是目前己建瀝青路面的主 要結(jié)構(gòu)形式。半剛性基層由于其整體強(qiáng)度高、板體性好，使瀝青路面具有較高的承載能力， 而且材料容易獲得，為提高我國(guó)公路交通的整體水平發(fā)揮重要作用。
已建半剛性基層瀝青路面經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，必須進(jìn)行加鋪改造，以恢復(fù)路面的使 用功能，尤其當(dāng)路面出現(xiàn)早期損害后，加鋪改造往往更早。舊瀝青路面常用的加鋪方案是在 其上鋪設(shè)半剛性基層，再鋪設(shè)瀝青面層，此種加鋪方案具有結(jié)構(gòu)承載力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；但同時(shí)也存在工程量大、高程增加多，以及未能充分利用舊路面的面層材料等 缺點(diǎn)。特別是不能避免反射裂縫及無(wú)法排水的缺陷，使加鋪后的路面重新面臨早期損害的可 能。
隨著對(duì)半剛性基層認(rèn)識(shí)的不斷深入，對(duì)其進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用的趨勢(shì)越來(lái)越受到自身弱點(diǎn)的 制約。首先，半剛性基層的溫度裂縫和干縮開(kāi)裂及引起的反射裂縫難以避免，其次由于半剛 性基層的致密性，無(wú)法排除瀝青層內(nèi)和滲入半剛性基層上水，水分的積存造成基層表面的沖 刷、唧漿及瀝青混合料的水損害。
大量研究證明，采用LSPM能夠有效的防止反射裂縫的發(fā)生，并且能夠排出路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部 的水分，避免水分對(duì)下層或?yàn)r青面層的破壞；另外LSPM具有較高的模量和抵抗變形的能力， 可以直接用于舊路補(bǔ)強(qiáng)或新建路的結(jié)構(gòu)層中。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是為了解決目前高速公路僅采用半剛性基層加傳統(tǒng)瀝青層所帶來(lái)的 病害，如反射裂縫、坑槽、唧泥等問(wèn)題，提供一種具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，透水性好，不易發(fā)生早期 水損壞，可有效延長(zhǎng)路面使用壽命等優(yōu)點(diǎn)的大粒徑透水性瀝青混合料新型路面結(jié)構(gòu)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案-
一種大粒徑透水性瀝青混合料新型路面結(jié)構(gòu)，它包括基層，所述基層上依次設(shè)有大粒徑 透水性瀝青混合料層和至少一層瀝青層；其中大粒徑透水性瀝青混合料層是由粒徑25mm-62咖 的單粒徑粗集料形成骨架并與適量的0 4. 75ram粒徑的填充細(xì)集料與瀝青膠結(jié)料混合而組成 的骨架型瀝青混合料，每一瀝青層厚度不大于大粒徑透水性瀝青混合料層厚度。
所述瀝青層為粒徑相異的上下兩層瀝青或粒徑相異的上中下三層瀝青。
所述基層為舊瀝青路面或舊水泥混凝土路面或碎石化以及壓穩(wěn)后的水泥混凝土路面或半 剛性基層。
本實(shí)用新型是基于半剛性基層的大粒徑透水性瀝青混合料新型路面結(jié)構(gòu)。它在傳統(tǒng)的半 剛性結(jié)構(gòu)層上鋪設(shè)了大粒徑透水性瀝青混合料層和至少一層瀝青層，大粒徑透水性瀝青混合 料層可起到抑止半剛性基層反射裂縫、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)層排水減輕水損壞、提高抗開(kāi)裂、抗車(chē)轍、 抗水損壞、抗疲勞、延長(zhǎng)路面結(jié)構(gòu)使用壽命等作用。
LSPM (Large Stone Porous asphalt Mixes大粒徑透水性瀝青混合料，以下簡(jiǎn)稱(chēng)LSPM) 是指混合料最大公稱(chēng)粒徑大于26. 5mm，具有一定空隙率能夠?qū)⑺肿杂膳懦雎访娼Y(jié)構(gòu)的瀝青混合料，LSPM通常用作路面結(jié)構(gòu)中的基層。LSPM的設(shè)計(jì)采用了新的理念，從級(jí)配設(shè)計(jì)角度考 慮，LSPM應(yīng)當(dāng)是一種新型的瀝青混合料，通常由較大粒徑(25mm-62mm)的單粒徑集料形成 骨架由一定量的細(xì)集料形成填充而組成的骨架型瀝青混合料。LSPM設(shè)計(jì)為半開(kāi)級(jí)配或者開(kāi)級(jí) 配。由于LSPM有著良好的排水效果，通常為半開(kāi)級(jí)配(空隙率為13-18%)。它不同于一般的 瀝青處治碎石混合料(ATPB)基層，也不同于密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石混合料(ATB)。瀝青處治 碎石(ATPB)粗集料形成了骨架嵌擠，其基本上沒(méi)有細(xì)集料填充，因此空隙率很大， 一般大于 18%，具有非常好的透水效果,但由于沒(méi)有細(xì)集料填充空隙率過(guò)大其模量較低而且耐久性較差。 密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石混合料(ATB)也具有良好的骨架結(jié)構(gòu)，空隙率一般在3-6%,因此其不 具有排水性能。LSPM級(jí)配經(jīng)過(guò)嚴(yán)格設(shè)計(jì)，其形成了單一粒徑骨架嵌擠，并且采用少量細(xì)集料 進(jìn)行填充，提高混合料模量與耐久性，在滿(mǎn)足排水要求的前提下降低混合料的空隙率，其空 隙率一般為13-18%,因此其既具有良好的排水性能又具較高模量與耐久性。 本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1) 級(jí)配良好的LSPM可以抵抗較大的塑性和剪切變形，承受重載交通的作用，具有較 好的抗車(chē)轍能力，提高了瀝青路面的高溫穩(wěn)定性；特別是對(duì)于低速、重車(chē)路段，需要的路面 承載力較高時(shí)，設(shè)計(jì)良好的LSPM與傳統(tǒng)的瀝青混凝土相比，顯示出十分明顯的抗永久變形能 力。
(2) LSPM有著良好的排水功能，可以兼有路面排水層的功能。
(3) 由于LSPM有著較大的粒徑和較大的空隙，它可以有效地減少反射裂縫。
(4) 大粒徑集料的增多和礦粉用量的減少，減少比表面積，減少了瀝青總用量，從而降 低工程造價(jià)。
(5) 與通常的半剛性基層相比，提髙了工程施工速度，減少了設(shè)備投入。
(6) 在大修改建工程中，可大大縮短封閉交通時(shí)間，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。

圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實(shí)用新型的實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。 其中，l.基層，2.大粒徑透水性瀝青混合料層，3.瀝青層。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1:
圖1中，其基層1為舊瀝青路面，在該路面的基礎(chǔ)上鋪設(shè)一層10-15cm的大粒徑透水性 瀝青混合料層2，然后再在其上再依次鋪設(shè)三層粒徑相異的瀝青層3,其總厚度在16-18crn。
或其基層1為高速公路路面，在其上鋪設(shè)一層10-15cra的大粒徑透水性瀝青混合料層2, 然后再在其上依次鋪設(shè)三層粒徑相異的的瀝青層3，其中厚度為16-18cm。
或其基層1為舊水泥混凝土碎石化后粒徑偏大路面，在其上鋪設(shè)一層10-12cra的大粒徑 透水性瀝青混合料層2,然后再在其上鋪設(shè)三層粒徑相異的的瀝青層3，其中厚度為16-18cm。
或其基層l為半剛性基層，在其上鋪設(shè)一層15cra的大粒徑透水性瀝青混合料層2，然后 再在其上鋪設(shè)三層粒徑相異的的瀝青層3，其中厚度由上向下依次為4cm、 6cm、 8cm。
實(shí)施例2:
圖2中，其基層l為舊瀝青路面，在該路面的基礎(chǔ)上鋪設(shè)一層10-15cm的大粒徑透水性 瀝青混合料層2，然后再在其上再依次鋪設(shè)二層粒徑相異的瀝青層3,其總厚度在10-12cm?；蛘咴谠撀访娴幕鶎由?鋪設(shè)一層8-10cm的大粒徑透水性瀝青混合料層2，然后再在其 上再依次鋪設(shè)二層粒徑相異的瀝青層3，其總厚度在8-10cra。
或者其基層1為高速公路路面，在其上鋪設(shè)一層10-12cm的大粒徑透水性瀝青混合料層 2，然后再在其上依次鋪設(shè)二層粒徑相異的的瀝青層3，其中厚度為10-12cm。
或者其基層1為舊水泥混凝土路面，在其上鋪設(shè)一層8-12cm的大粒徑透水性瀝青混合料 層2,然后再在其上依次鋪設(shè)二層粒徑相異的的瀝青層3，其中厚度為10-12cm。
或者其基層1為舊水泥混凝土碎石化后粒徑偏大路面，在其上鋪設(shè)一層8-12cm的大粒徑 透水性瀝青混合料層2,然后再在其上鋪設(shè)二層粒徑相異的的瀝青層3,其中厚度為10-12cm。
實(shí)施例3:
.圖4中，其基層1為舊瀝青路面，在該路面的基礎(chǔ)上鋪設(shè)一層8-10cm的大粒徑透水性瀝 青混合料層2，然后再在其上再依次鋪設(shè)一層粒徑相異的瀝青層3,其總厚度在4-6cm。
或者其基層1為舊水泥混凝土路面，在其上鋪設(shè)一層8-12cm的大粒徑透水性瀝青混合料 層2，然后再在其上鋪設(shè)一層粒徑相異的的瀝青層3，其中厚度為4-6cm。
大粒徑透水性瀝青混合料層2的性能有
l高溫穩(wěn)定性
LSPM為單一粒徑骨架嵌擠型混合料，9.5iran以上粗集料比例在70%左右，形成了完整的 骨架嵌擠，因此具有良好的高溫穩(wěn)定性，研究表明設(shè)計(jì)更合理的LSPM是解決重載交通下高溫 車(chē)轍問(wèn)題最經(jīng)濟(jì)有效的途徑之一。
2水穩(wěn)定性
瀝青混合料在浸水條件下，由于瀝青與礦料的粘附力降低，表現(xiàn)為混合料的整體力學(xué)強(qiáng) 度降低。尤其對(duì)于LSPM，由于孔隙較大，瀝青用量少，礦料之間的接觸點(diǎn)比普通瀝青混合料 少，更應(yīng)該考慮水穩(wěn)定性。為了更好的保證混合料的水穩(wěn)定性，對(duì)于LSPM的膠結(jié)料宜采用較 高粘度的改性瀝青(如MAC、 SBS改性瀝青)，能夠形成較厚的瀝青膜，可使瀝青膜的厚度大 于12um。大量試驗(yàn)研宄表明，LSPM具有良好的水穩(wěn)定性。
3疲勞性能
瀝青路面的疲勞開(kāi)裂也是瀝青路面最主要的破壞模式之一，因而瀝青混合料的疲勞性能 一直受到研究人員的廣泛關(guān)注。瀝青路面使用期間，經(jīng)受車(chē)輪荷載的反復(fù)作用，其應(yīng)力或應(yīng) 變長(zhǎng)期處于交迭變化狀態(tài)，致使路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度逐漸下降。當(dāng)荷載重復(fù)作用超過(guò)一定的次數(shù)以 后，在荷載作用下路面內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力就會(huì)超過(guò)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降后的結(jié)構(gòu)抗力，在路面處治 層底部產(chǎn)生疲勞開(kāi)裂，在荷載繼續(xù)作用下，裂縫擴(kuò)展至路表面形成疲勞裂縫。
LSPM為嵌擠型混合料，粗集料比例很大、瀝青用量較低、空隙率較大，因此其疲勞性能 要較密級(jí)配、密實(shí)型瀝青混合料低，但與密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石基層(ATB)疲勞性能相當(dāng)。經(jīng) 驗(yàn)算LSPM層出現(xiàn)較大拉應(yīng)力時(shí)，可采用以下兩種方法改善結(jié)構(gòu)抗疲勞性能
(1) 精心進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)，讓LSPM層處于受壓區(qū)域，基本上不出現(xiàn)拉應(yīng)力；
(2) 在LSPM層下增設(shè)細(xì)粒式瀝青混合料抗疲勞層。
4滲透性能
LSPM的主要功能之一是能迅速將滲入路面中的水迅速排出，LSPM當(dāng)空隙率達(dá)到13%時(shí)， 混合料的滲透系數(shù)發(fā)生突變，而空隙率達(dá)到18%以后滲透系數(shù)變化不明顯， 一般滲透系數(shù)為 從0.01cm/s到1.0cra/s之間，此時(shí)能夠滿(mǎn)足混合料排水性能的要求，而對(duì)于密級(jí)配瀝青混合 料即使空隙率達(dá)到10%，其滲透系數(shù)的數(shù)量級(jí)一般為10—s，這也就是說(shuō)混合料的滲透性能不僅與空隙率有關(guān)，更重要是與混合料的連通空隙有關(guān)。正是基于上面的原因LSPM的設(shè)計(jì)空隙率 可以定為13 18%，混合料滲透系數(shù)要求為大于0. 01cm/s。
5抵抗反射裂縫能力
由于作用于路面的實(shí)際荷載為運(yùn)動(dòng)荷載，總會(huì)經(jīng)歷對(duì)稱(chēng)加載和非對(duì)稱(chēng)加載過(guò)程，在交通 荷載作用下導(dǎo)致基層或舊路面中的裂縫向?yàn)r青面層反射的主要原因裂縫尖端剪應(yīng)力的奇異 性。無(wú)論是對(duì)稱(chēng)荷載還是非對(duì)稱(chēng)荷載作用，裂縫尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子都將隨著加鋪基層模量 的增大而增大。瀝青混合料是一種溫度敏感性材料，其模量隨溫度的變化十分明顯，因此冬 季出現(xiàn)反射裂縫的概率遠(yuǎn)大于夏季，而且當(dāng)氣溫下降速度和幅度都很大時(shí)，加鋪層中反射裂 縫的發(fā)展也很迅速。LSPM由于空隙率較大、瀝青含量低，因此其模量也較低， 一般在400 600MPa之間，遠(yuǎn)較密級(jí)配瀝青混合料低。
根據(jù)斷裂力學(xué)分析，混合料中沒(méi)有孔隙或空隙非常小時(shí)無(wú)論是對(duì)稱(chēng)荷載還是非對(duì)稱(chēng)荷載 作用，裂縫尖端應(yīng)力狀態(tài)都有很大的奇異性，當(dāng)存在較大空隙時(shí)將極大的消減了裂縫尖端的 應(yīng)力集中，這就說(shuō)明在裂縫擴(kuò)展過(guò)程中，大空隙的存在能阻礙其進(jìn)一步的發(fā)展。
根據(jù)以上分析，LSPM模量較低，而且空隙率較大，混合料中存在較大連通空隙，因此其 具有較強(qiáng)的抵抗反射裂縫的能力。
綜合以上對(duì)LSPM性能的分析，可以得到的性能優(yōu)點(diǎn)(1) LSPM由于粗集料形成了完整 的骨架嵌擠結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的抵抗車(chē)轍變形能力；(2)采用了較高粘度的改性瀝青，瀝青膜 厚度較大，具有較高的水穩(wěn)定性；(3)空隙率較大，滲水系數(shù)能夠滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)排水要求，能夠 將滲入路面的水分迅速排水結(jié)構(gòu)以外；(4)由于其模量不是非常高，而且存在大量的連通空 隙，具有很高的抵抗反射裂縫能力。
權(quán)利要求1、一種大粒徑透水性瀝青混合料新型路面結(jié)構(gòu)，它包括基層，其特征是所述基層上依次設(shè)有大粒徑透水性瀝青混合料層和至少一層瀝青層；每一瀝青層厚度不大于大粒徑透水性瀝青混合料層厚度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大粒徑透水性瀝青混合料新型路面結(jié)構(gòu)，其特征是所述瀝青 層為粒徑相異的上下兩層瀝青或粒徑相異的上中下三層瀝青。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大粒徑透水性瀝青混合料新型路面結(jié)構(gòu)，其特征是所述基層 為舊瀝青路面或舊水泥混凝土路面或碎石化以及壓穩(wěn)后的水泥混凝土路面或半剛性基層。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大粒徑透水性瀝青混合料新型路面結(jié)構(gòu)，其特征是所述大粒 徑透水性瀝青混合料層厚度為8-18cm。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種大粒徑透水性瀝青混合料新型路面結(jié)構(gòu)。它解決了目前高速公路僅采用半剛性基層加傳統(tǒng)瀝青層所帶來(lái)的病害，如反射裂縫、坑槽、唧泥等問(wèn)題，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，透水性好，不易發(fā)生早期水損壞，可有效延長(zhǎng)路面使用壽命等優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)為它包括基層，所述基層上依次設(shè)有大粒徑透水性瀝青混合料層和至少一層瀝青層；每一瀝青層厚度不大于大粒徑透水性瀝青混合料層厚度。
文檔編號(hào)E01C7/18GK201158791SQ200820018180
公開(kāi)日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2008年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月20日
發(fā)明者張宏慶, 張玉宏, 房建果, 武 李, 畢玉峰, 林 王, 王松根, 馬世杰 申請(qǐng)人:山東省交通廳公路局;山東省交通科學(xué)研究所;山東省公路建設(shè)(集團(tuán))有限公司