專利名稱：抗車轍路面rs2000改性瀝青混合料配比及施工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于道橋工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種瀝青道路的材料級配和施工工藝。
背景技術(shù)：
車轍是影響道路使用壽命的主要原因。車轍的產(chǎn)生受以下因素的影響路面材料，對于普遍使用的柏油馬路，容易產(chǎn)生車轍，其中的瀝青用量、礦料級配，以及施工孔隙率、路面結(jié)構(gòu)型式都是影響因素；另外，交通荷載以及使用環(huán)境是產(chǎn)生車轍的外在原因，在使用環(huán)境中，路面的溫度和濕度是兩個主要因素。
車轍是瀝青路面在車輛荷載反復(fù)作用下結(jié)構(gòu)層中材料產(chǎn)生的積累性永久變形，這種變形在夏季高溫時尤為突出，其主要是因為路面強度不足所致，尤其是路面的抗剪切強度。由摩爾一庫侖原理可知，材料在外力作用下不產(chǎn)生剪切破壞的條件是最大剪切力不大于材料抗剪切能力。當(dāng)某一點剪應(yīng)力超過路面受力點的抗剪強度，則會產(chǎn)生路面材料流動，形成車轍(或擁包)。
車轍是瀝青路面的技術(shù)難題。二十年來，技術(shù)工作者為此做了大量工作，但仍未徹底解決車轍。
傳統(tǒng)的方案主要是從提高材料性能入手。為提高瀝青路面高溫抗車轍能力，目前各國研究開發(fā)了不少改性材料，比如APAO、 EVA、 PE、 SBS、 SBR等，但由于這類聚合物改性劑有些價格偏高(每噸上萬元或幾萬元)，有些不易與基質(zhì)瀝青混溶，生產(chǎn)設(shè)備復(fù)雜等因素，最終無法大面積推廣使用。
后來又從面層結(jié)構(gòu)和試驗方法上研究，比如歐洲推出的SMA結(jié)構(gòu)，對提高抗車轍能力很有效，但施工難度大，價格高。美國又推出了SUPERPAVE試驗方法，后又推出GTM試驗方法，促進混合料配合比設(shè)計水平上了一個臺階。對提高路面抗車轍能力起到了很好的作用。
大量實驗表明，影響瀝青路面車轍的主要因素有三方面瀝青材料、級配和路面結(jié)構(gòu)。瀝青材料是骨料的粘結(jié)劑，其效能的優(yōu)劣直接影響到路面抗車轍能力；而級配控制著路面結(jié)構(gòu)的受力強度和骨料嵌擠密度，游離瀝青的數(shù)量，關(guān)系到路面粘彈性和路面抗剪能力；適宜的結(jié)構(gòu)層優(yōu)化設(shè)計，可以將瀝青材料和級配、面層結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢更好的發(fā)揮，達到提高路面強度和抗車轍的能力。
改性瀝青是抗車轍設(shè)計中的關(guān)鍵材料。提高瀝青的高溫性能可以與其級配的石料混合組成一種具有良好的高溫韌性和彈性的瀝青混合料。通過提高瀝青高溫性能、瀝青粘度、優(yōu)化瀝青與礦料配比以提高瀝青與石料的裹附性、粘結(jié)力和內(nèi)摩阻力，達到提高瀝青混合料的抗剪切強度。瀝青粘度越高，其粘結(jié)力越大，抗剪強度也就越高。通過提高瀝青混合料抗剪切和抗彎拉疲勞強度，達到提高抗車轍能力。
優(yōu)化級配也是抗車轍設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)不同地區(qū)、不同氣候、不同面層結(jié)構(gòu)和不同道路設(shè)計荷載而進行級配優(yōu)化，做到改性劑與基質(zhì)瀝青和石料等達到最佳配比，從而使得混合料性能達到最佳。
路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是抗車轍的重要一環(huán)。設(shè)計合理的面層厚度，根據(jù)面層設(shè)計理論，面層厚度取決于基層、墊層強度，公路設(shè)計車流量等。通常對于強度較低的舊路基層或柔性基層結(jié)構(gòu)層優(yōu)化設(shè)計可采用上、中、下三個面層的三層結(jié)構(gòu)，對于剛性、半剛性基層可采用上、下兩個面層的兩層結(jié)構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)厚度需要通過計算并試驗求得。
關(guān)于瀝青路面高溫車轍的成因、影響因素、以及防治對策的課題已開展了很多，但現(xiàn)在的設(shè)計及施工方法都不能徹底解決瀝青路面的車轍問題。本發(fā)明將從瀝青材料入手，通過采用粘附性強的抗車轍改性材料作為瀝青混合料粘結(jié)劑，大大改善和提高瀝青與石料的裹附性、粘結(jié)力和內(nèi)摩阻力，達到提高瀝青混合料的抗剪切強度；采用適宜的級配和優(yōu)化面層的結(jié)構(gòu)，提高瀝青混合料的高溫抗變形能力；同時根據(jù)具體情況科學(xué)施工，進而提高瀝青路面抗車轍能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明利用我國研究開發(fā)的RS2000改性瀝青，提出一種改性瀝青與石料的級配方案，以及相應(yīng)的路面結(jié)構(gòu)和施工方案，設(shè)計一種抗車轍路面，達到延長道路使用壽命的目的。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案抗車轍路面RS2000改性瀝青混合料配比及施工工藝，抗車轍路面由基質(zhì)層、下面層、中面層、上面層構(gòu)成，其特征在于中面層、上面層采用RS2000改性瀝青混合料，其中
(1) 上面層最佳級配為:11-16mm: 6-11 mm: 3-6mm: 0-5 mm:礦粉=16: 30: 10: 43: 1,最佳RS2000改性瀝青用量為4.8°/。，其中，11-16mm、 6-11 mm、 3-6mm為粗集料規(guī)格，0-5 mm為細集料規(guī)格；
(2) 中面層最佳級配為10-20 mm: 5-10 mm: 0曙5mm:礦粉=43: 29: 26: 2，最佳RS2000改性瀝青用量為4.3%，其中，10-20 mm: 5-10 mm 為粗集料規(guī)格，0-5mm為細集料規(guī)格；。
其施工工藝為
(1) 基質(zhì)層、下面層采用常規(guī)方式施工；
(2) 中面層攤鋪時，溫度不低于155t:，施工速度為2-3m/min;
(3) 上面層攤鋪時，溫度不低于16(TC，施工速度為2-3m/min;
(4) 初壓，溫度不低于15(TC，施工速度為2-3km/h;
(5) 復(fù)壓，溫度不低于13(TC，施工速度為3-5km/h;
(6) 終壓，溫度不低于90。C，施工速度為3-6km/h。 上面層中的粗集料采用灰綠巖碎石，細集料采用石灰?guī)r，礦粉采用德安吳
山礦粉。
中面層中的粗集料采用石灰?guī)r，細集料采用石灰?guī)r，礦粉采用德安吳山礦粉。
與標(biāo)準(zhǔn)路面相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1. 平整度的平均6值為0.86mm，小于標(biāo)準(zhǔn)6-1.2mm。
2. 壓實度大于標(biāo)準(zhǔn)的98%。
3. 摩擦系數(shù)達到76，遠遠大于規(guī)范要求的45。
4. 滲水系數(shù)為9.2 ml/min，遠遠小于規(guī)范規(guī)定的為300 ml/min。
具體實施例方式
本實施例是對一段高速公路的改造。路面主要施工方案為銑刨舊瀝青面層 后，處理基層病害，并在基層上利用水泥穩(wěn)定碎石混合料進行橫向路拱雙改單 變換，再施工平均12cm廠拌冷再生混合料，其上依次施工6cm下面層+6cm中面 層+4cm上面層。其中中面層和上面層采用本發(fā)明設(shè)計的方案。為了提高路面抗 車轍能力，采用RS2000RS-3型抗車轍瀝青作為中面層膠結(jié)料，采用RS20002RS-2作為上面層膠結(jié)料。RS2000RS-3和RS20002RS-2型抗車轍瀝青是我國生產(chǎn)的 RS2000RS系列改性瀝青。其施工流程如下 1.混合料的拌制
(1) 上面層礦料的選擇和與改性瀝青的級配比例粗集料采用德安聶橋料 場生產(chǎn)的灰綠巖碎石，規(guī)格3-6mm 、 6-11 mm 、 11-16mm;細集料采用德安 聶橋料場生產(chǎn)的石灰?guī)r，規(guī)格為0-5 mm，礦粉為德安吳山礦粉；改性瀝青為 RS20002RS-2改性瀝青?；旌狭系淖罴鸭壟錇?1-16 mm: 6-11 mm: 3-6mm: 0-5 mm:礦粉=16: 30: 10: 43: 1;改性瀝青為4.8%。
(2) 中面層礦料的選擇和與改性瀝青的級配比例粗集料采用九江縣住嶺
礦安鑫料場石灰?guī)r，規(guī)格為0-5mm、 5-10mm、 10-20mm，礦粉為德安吳山礦 粉；改性瀝青為RS20002RS-3改性瀝青?；旌狭系淖罴鸭壟錇?0-20 mm: 5-10 mm: 0-5mm:礦粉=43: 29: 26: 2;改性瀝青為4.3%。
(3) 級配好的粗集料和瀝青按工地配合比確定的用量經(jīng)計量后投入拌和機 內(nèi)，礦粉經(jīng)計量后直接從投料口加入。各種料送入拌和機時的溫度如下表
表i瀝青混合料的拌和溫度rc)
項 目規(guī)范溫度
瀝青加熱溫度160-165
粗集料溫度185-195
(4) 把規(guī)定數(shù)量的集料和瀝青經(jīng)計量后投進拌和機中進行拌和，兩種材 料充分拌和直至所有顆粒完全均勻地被瀝青膜裹覆，瀝青材料也完全均勻分布 到整個混合料中，混合料中無花白石子、無瀝青團塊、烏黑發(fā)亮。在拌和加工 時，應(yīng)對拌和樓不斷加熱，保證生產(chǎn)時混合料溫度。加工成品的混合料溫度應(yīng) 不低于165'C。
(5) 拌和機有儲料倉設(shè)備，拌好的瀝青混合料從拌和灌卸入提升小車，送 入貯料倉中暫存，而后再卸入運料汽車內(nèi)。
(6) 拌和好的瀝青混合料進行跟蹤質(zhì)量抽檢，檢査集料級配、瀝青含量等 指標(biāo)，經(jīng)抽檢，集料、瀝青含量滿足配合比設(shè)計的要求。
(7) 采用間歇式拌合機，RS2000混合料每罐的生產(chǎn)時間為60s。 2.瀝青混合料的運輸(1) 瀝青混合料的運輸采用不少于6臺15t自卸車運輸，為了防止卸車困難，
在車箱底部涂刷適量的油水(1: 3)混合物。裝料前，卡車底排干積水，每輛
卡車都有一個帆布蓬和保溫蓬布，其大小覆蓋整個車箱，以保護混合料不受下 雨或低溫影響。
(2) 施工前對全體駕駛員進行培訓(xùn)，加強了汽車的保養(yǎng)，避免運料途中汽 車拋錨，導(dǎo)致混合料冷卻受損。裝料時汽車按照前、后、中的順序來回移動， 避免混合料離析；運料汽車在攤鋪機前10-30cm外停住，卸料過程中運料汽車掛 空檔，靠攤鋪機推動前進，以確保攤鋪層的平整度。
(3) 施工過程中攤鋪機前方有運料車在等候卸料，開始攤鋪時在施工現(xiàn)場 等候卸料的運料車不少于6輛，保證了連續(xù)攤鋪。運料車每次卸料都將料斗清理 干凈，防止硬結(jié)。
3.混合料的攤鋪
(1) 攤鋪RS2000改性瀝青混合料前，先噴灑乳化瀝青粘層油，灑布量為 1.8kg/m2。
(2) 攤鋪機就位并調(diào)整完畢后，首先做好攤鋪機和褽平板的預(yù)熱保溫工作， 熨平板的預(yù)熱溫度與瀝青混合料的溫度接近，褽平板的溫度不低于8(TC。采用 兩臺攤鋪機進行梯隊作業(yè)，從K95+660處開始全幅施工，攤鋪溫度為150 170'C， 攤鋪速度為2m/min。為了保證路面平整度，依據(jù)規(guī)范要求緩慢、均勻、連續(xù)不 間斷地攤鋪，攤鋪過程中不得隨意變換速度或中途停頓。在攤鋪過程中嚴格依 據(jù)拌和機的出料速度控制攤鋪速度，攤鋪速度直接影響攤鋪厚度、平整度。
(3) 熨平板或整平組件有效地攤鋪出具有所需平整度和紋理的表面，表面 沒有撕扯、推擠混合料或孔眼。
(4) 攤鋪機采用自動找平方式，平衡梁式攤鋪厚度控制方式。
(5) 路緣、路溝、積水井和其它結(jié)構(gòu)物的接觸面上均勻涂上一薄層瀝青， 然后緊靠著這些接觸面攤鋪瀝青混合料。
(6) 攤鋪過程中隨時檢査攤鋪厚度及路拱、橫坡，并根據(jù)瀝青路面質(zhì)量過 程控制及總量檢驗方法由使用的瀝青總量與面積檢驗平均厚度。攤鋪時，攤鋪 厚度應(yīng)為設(shè)計厚度乘以松鋪系數(shù)l .25 。(7)在鋪筑過程中，料斗進料口完全打開，攤鋪機螺旋送料器不停地轉(zhuǎn)動， 速度均衡，并保持有不少于送料器高度2/3的混合料，保證在攤鋪機全寬度斷面 上不發(fā)生離析。
4.瀝青路面的碾壓及成型
(O初壓
采用DYNAPAC CC422型鋼輪振動壓路機進行初壓，初壓緊跟攤鋪機后進 行，碾壓速度不大于2.5km/h。碾壓遵循"高頻、低幅、緊跟、慢壓"的原則，碾 壓過程中保持均衡地進行。碾壓溫度控制在130 15(TC。
在碾壓過程中，壓路機靠著路緣石碾壓，保證邊部密實，且防止路緣石破壞。
當(dāng)邊緣有擋板、路緣石、路肩等支擋時，緊靠支擋碾壓。當(dāng)邊緣無支擋時， 用耙子將邊緣的混合料稍稍耙高，然后將壓路機的外側(cè)輪伸出邊緣10cm以上碾壓。
初壓后檢查平整度、路拱，必要時予以適當(dāng)修整。
碾壓時應(yīng)將驅(qū)動輪面向攤鋪機。碾壓路線及碾壓方向不應(yīng)突然改變而導(dǎo)致 混合料產(chǎn)生推移。壓路機起動、停止必須減速緩慢進行。
(2) 復(fù)壓
復(fù)壓緊跟在初壓后開始，連續(xù)進行。采用25t、 27t膠輪壓路機進行碾壓，碾 壓段的長度70 80m。碾壓速度為4km/h，遍數(shù)為不小于3遍，經(jīng)檢驗，達到了要 求的壓實度，并且無顯著輪跡。
(3) 終壓
采用CC422鋼輪壓路機在關(guān)閉振動時進行終壓，終壓緊跟在復(fù)壓后進行，碾 壓2遍，速度為5km/m，以消除輪跡，提高平整度。路面壓實終了溫度不低于90 。C。
(4) 接縫
攤鋪采用梯隊作業(yè)，產(chǎn)生的縱向熱接縫，將已鋪部分留下100 200mm寬暫 不碾壓，作為后續(xù)部分的基準(zhǔn)面，然后作跨縫碾壓以消除縫跡。
橫向接縫采用垂直的平接縫。在每天攤鋪結(jié)束的終了段鋪一薄層砂，碾壓結(jié)束后，用3m直尺對平整度進行檢査，不合格段應(yīng)切割成立茬，并清掃干凈。 橫向接縫施工前涂刷粘層油并用熨平板預(yù)熱。鋪筑新混合料接頭前使接茬軟化， 壓路機先進行橫向碾壓，在縱向碾壓成為一體，充分碾壓成為一體。處理好橫 向接茬的基本原則是，要將第一條攤鋪帶的盡頭邊緣鋸成垂直面，與縱向邊緣 成直角。
權(quán)利要求
1. 抗車轍路面RS2000改性瀝青混合料配比及施工工藝，抗車轍路面由基質(zhì)層、下面層、中面層、上面層構(gòu)成，其特征在于中面層、上面層采用RS2000改性瀝青混合料，其中(1)上面層最佳級配為11-16mm∶6-11mm∶3-6mm∶0-5mm∶礦粉＝16∶30∶10∶43∶1，最佳RS2000改性瀝青用量為4.8％，其中，11-16mm、6-11mm、3-6mm為粗集料規(guī)格，0-5mm為細集料規(guī)格；(2)中面層最佳級配為10-20mm∶5-10mm∶0-5mm∶礦粉＝43∶29∶26∶2，最佳RS2000改性瀝青用量為4.3％，其中，10-20mm∶5-10mm為粗集料規(guī)格，0-5mm為細集料規(guī)格；其施工工藝為(1)基質(zhì)層、下面層采用常規(guī)方式施工；(2)中面層攤鋪時，溫度不低于155℃，施工速度為2-3m/min；(3)上面層攤鋪時，溫度不低于160℃，施工速度為2-3m/min；(4)初壓，溫度不低于150℃，施工速度為2-3km/h；(5)復(fù)壓，溫度不低于130℃，施工速度為3-5km/h；(6)終壓，溫度不低于90℃，施工速度為3-6km/h。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗車轍路面RS2000改性瀝青混合料配比及施工工藝，其特征在于上面層中的粗集料采用灰綠巖碎石，細集料采用石灰?guī)r，礦粉采用德安吳山礦粉。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗車轍路面RS2000改性瀝青混合料配比及施工工藝，其特征在于中面層中的粗集料采用石灰?guī)r，細集料采用石灰?guī)r，礦粉采用德安吳山礦粉。
全文摘要
本發(fā)明是抗車轍路面RS2000改性瀝青混合料配比及施工工藝，屬于道橋工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種瀝青道路的材料級配和施工工藝。本發(fā)明中的抗車轍路面由基質(zhì)層、下面層、中面層、上面層構(gòu)成，其特征在于中面層、上面層采用RS2000改性瀝青混合料，并采用相應(yīng)的施工方案。按照本方案施工的道路在平整度、壓實度、抗滑性能、滲水系數(shù)等方面皆優(yōu)于傳統(tǒng)的柏油道路。
文檔編號C04B18/04GK101532273SQ20091013626
公開日2009年9月16日 申請日期2009年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月5日
發(fā)明者況小根, 盧鐵瑞, 斌 孫, 白洪嶺, 譚生光, 馬有友 申請人:江西贛粵高速公路股份有限公司