半柔性重載路面鋪裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種半柔性重載路面鋪裝結(jié)構(gòu)；包括：表面層：4~6cm?SMA-13或SMA-16的高粘度改性瀝青混合料，中面層：6~10cmAC-EME14或AC-EME20的高模量瀝青混合料，下面層：10~12cm?ATB-25或ATB-30的低標(biāo)號(hào)瀝青混合料，半柔性基層：6~12cm的骨架密實(shí)型水泥—乳化瀝青混凝土；表面層與中面層之間、中面層與下面層之間、下面層與半柔性基層之間設(shè)有高粘度改性瀝青粘結(jié)層，其單位面積撒布量為0.6~0.8kg/m2；半柔性基層與底基層之間設(shè)有ES-2型改性乳化瀝青稀漿封層，其適宜厚度為6mm~10mm；本結(jié)構(gòu)提高了路面抗車轍和耐疲勞性能，延長了路面的使用壽命。
【專利說明】半柔性重載路面鋪裝結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及道路工程領(lǐng)域，具體涉及半柔性重載路面鋪裝結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國高等級(jí)公路建設(shè)的飛速發(fā)展，半剛性基層以其優(yōu)良的承載能力和低成本為優(yōu)勢(shì)，逐漸成為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主流模式。但經(jīng)過幾十年的建設(shè)施工和行車運(yùn)營檢驗(yàn)，證明這種路面結(jié)構(gòu)脆性大，內(nèi)部排水性能差，抗變形能力差，對(duì)環(huán)境溫度和濕度變化較為敏感，容易產(chǎn)生裂縫并逐漸向上貫穿，產(chǎn)生反射裂縫。同時(shí)，由于目前交通量不斷增加，重載超載現(xiàn)象嚴(yán)重，加之大多數(shù)浙青面層厚度較薄，致使現(xiàn)役路面在不到設(shè)計(jì)年限就出現(xiàn)非常嚴(yán)重地早期損壞。在日本、歐美等國的高等級(jí)路面設(shè)計(jì)中，應(yīng)用比較廣泛的是柔性路面基層。這種路面基層結(jié)構(gòu)較半剛性基層具有更優(yōu)良的平整度，能夠提供安全、舒適、耐久的行駛性能，可大幅度減少反射裂縫，消除半剛性路面基層結(jié)構(gòu)的早期損壞現(xiàn)象。然而，柔性路面基層的承載能力較低，其勁度模量會(huì)因溫度升高而迅速降低，因此，其設(shè)計(jì)厚度較大，生產(chǎn)成本較高。
[0003]為了改善半剛性基層和柔性基層結(jié)構(gòu)的上述缺點(diǎn)，一種半柔性路面結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。半柔性路面結(jié)構(gòu)正是一種剛?cè)岵?jì)的新型路面結(jié)構(gòu)形式，目前，主要有以下兩種結(jié)構(gòu)形式:第一種是灌注式水泥砂漿-浙青混凝土結(jié)構(gòu):將具有特定級(jí)配和含有特殊添加劑的水泥砂漿灌入多孔的開級(jí)配浙青混合料的空隙中而形成的一種路面結(jié)構(gòu)；第二種是水泥一乳化浙青混凝土:在冷拌乳化浙青混合料或乳化浙青再生舊浙青混合料母體中摻入水泥或水泥砂漿再經(jīng)冷拌、冷鋪而成的一種路面結(jié)構(gòu)。
[0004]CN 101857401A公開的自流入式半柔性復(fù)合路面及其施工方法，涉及開級(jí)配大孔隙浙青混合料結(jié)構(gòu)層和填充于大孔隙浙青混合料孔隙中的路面砂漿。CN101700970A公開的一種應(yīng)用于半柔性路面的橡膠-水泥灌漿材料，包含水泥、粉煤灰、膨脹劑、橡膠粉、砂、減水劑、早強(qiáng)劑和水等組分。CN 102276199A公開的一種應(yīng)用于半柔性路面的水泥-乳化浙青自滲透灌漿材料，包括水泥、礦物摻合料、膨脹劑、河沙、減水劑、水、乳化浙青等組分。CN101581066A公開的一種保水降溫半柔性路面及其施工方法，其路面由多孔的基體浙青混合料構(gòu)成，多孔的基體浙青混合料的孔隙由水泥基保水膠漿填充。CN 101187193A公開的一種半柔性排水防滑降噪路面鋪裝結(jié)構(gòu)，由半剛性基層、改性乳化浙青稀漿封層、灌注半柔性路面材料結(jié)構(gòu)層、高粘度改性浙青粘結(jié)層和排水防滑降噪磨耗層組成。CN 101693611A公開的半柔性路面灌注水泥漿，由普通硅酸鹽水泥、水、減水劑，膨脹劑、引氣劑等原料制成。CN101864717A公開的一種半柔性基層材料及制備方法，半柔性基層材料由骨料、水泥、SBS改性乳化浙青等組分組成。US 2004/0101365A1公開的加強(qiáng)的半柔性路面，由孔隙率為20%?40%的多孔浙青混凝土和填充于空隙的包含膠粘劑、添加劑、水、水泥、微硅粉、粉煤灰、沙子或其它細(xì)骨料組成的漿狀復(fù)合材料組成。US 2008/0287570A1公開的重載路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用方法，重載路面結(jié)構(gòu)包括開級(jí)配浙青層和強(qiáng)化加固浙青層的灌漿混合物組成。其灌漿混合物包括水泥、沙子、和水泥粘結(jié)劑等。EP 2202359A1公開的半柔性多層攤鋪結(jié)構(gòu)，涉及一種由高流動(dòng)性水泥砂漿灌注開級(jí)配大孔隙的浙青混合料多層攤鋪結(jié)構(gòu)及其組合設(shè)計(jì)。
[0005]上述半柔性路面結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)都是通過開級(jí)配浙青混合料的骨料形成大孔隙嵌擠結(jié)構(gòu)，并與所灌入的水泥膠漿共同作用形成強(qiáng)度。這種路面結(jié)構(gòu)不但具有較強(qiáng)的剛度，而且還具有優(yōu)良的柔性，能有效抵抗車轍變形。但這種灌入式半柔性路面結(jié)構(gòu)也存在其不足之處:①難以保障開級(jí)配母體浙青混合料的空隙保持連續(xù)性，因此，開級(jí)配母體浙青混合料的空隙難以被水泥砂漿充分填充；②水泥砂漿對(duì)母體浙青混合料的礦料只能間接地進(jìn)行包裹，不能與浙青膠漿很好地交織并最終形成均勻的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致浙青、水泥膠漿、集料三者間的界面粘連性不好。
[0006]在國內(nèi)外，水泥-乳化浙青混凝土半柔性材料均有過相關(guān)研究，如在《硅酸鹽學(xué)報(bào)》1998年第26卷第4期《水泥一乳化浙青復(fù)合路面材料的研究》一文中，提出了將乳化(橡膠)浙青預(yù)裹附于粗集料，并分散于水泥砂漿基體當(dāng)中，形成三相復(fù)合材料，得到乳化(橡膠)浙青水泥混凝土路面材料(RACC)。CN101736675A公開的破損路面冷再生上基層成型方法及冷再生材料組合結(jié)構(gòu)將翻修或廢棄的浙青混凝土，回收、破碎、篩分，參用新集料、新浙青材料，經(jīng)重新拌制，形成再生浙青混合料，經(jīng)攤鋪碾壓形成新路面結(jié)構(gòu)層，其中，所述再生浙青混合料，由礦料、水泥、乳化浙青膠結(jié)料組成。
[0007]水泥一乳化浙青混凝土半柔性材料具有以下優(yōu)點(diǎn):乳化浙青中的水分可供水泥硬化凝結(jié)，較好地解決了乳化浙青破乳“憎水”和水泥水化“需水”的矛盾；水泥-乳化浙青混凝土施工工藝常采用冷拌、冷鋪技術(shù)，既能降低能耗，節(jié)省能源，還能減少環(huán)境污染，降低有毒有害氣體的排放。但是由于這種路面基層材料的成分極為復(fù)雜，其物料組成及配伍性對(duì)水泥一乳化浙青砂漿的破乳速度、凝結(jié)快慢以及硬化成型后的性能(抗車轍性能、抗疲勞性能、抗水損壞性能以及對(duì)環(huán)境溫度和濕度變化的適應(yīng)性)都起著決定性作用。目前公開報(bào)道的水泥一乳化浙青混凝土，其水泥和乳化浙青用量普遍偏少，同時(shí)或因水泥、乳化浙青、集料的組成，或因各物料間的配伍性影響，致使其性能達(dá)不到如下要求:①水泥和乳化浙青在拌和過程中難以充分混合形成均勻的漿狀體系，對(duì)集料間的空隙不能進(jìn)行充分填充，進(jìn)而達(dá)不到理想的封水作用；②水泥和乳化浙青沒能很好地交織形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)集料不能形成有效地裹附與粘連，從而造成水泥一乳化浙青混凝土材料整體均勻性差，粘結(jié)強(qiáng)度較低、抗壓強(qiáng)度偏低、耐久性能不足等。
[0008]高速鐵路上普遍使用的水泥乳化浙青砂漿主要分為I型水泥乳化浙青砂漿(日本技術(shù)、低強(qiáng)度砂漿)與II型水泥乳化浙青砂漿(德國技術(shù)、高強(qiáng)度砂漿)。而這兩種砂漿的流動(dòng)度偏小，用于半柔性路面基層材料容易產(chǎn)生離析，難以均勻成型，同時(shí)，由于這兩種砂漿中所含乳化浙青和柔性填料較少，材料成型后抗疲勞性能較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供一種半柔性重載路面鋪裝結(jié)構(gòu)。通過對(duì)路面鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材料組成設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，使其獲得理想的剛度和柔性，避免路面基層因溫縮或干縮而產(chǎn)生反射裂縫，防止早期水損壞，同時(shí)提高路面抗車轍和耐疲勞性能，延長路面使用壽命。
[0010]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0011]本發(fā)明的半柔性重載路面鋪裝結(jié)構(gòu)從表層至內(nèi)層自上而下依次為:
[0012]表面層:r6cm SMA-13或SMA-16的高粘度改性浙青混合料，[0013]中面層:6~IOcm AC-EME14或AC-EME20的高模量浙青混合料，
[0014]下面層:l(Tl2Cm ATB-25或ATB-30的低標(biāo)號(hào)道路浙青密級(jí)配浙青穩(wěn)定碎石，
[0015]半柔性基層:6~12cm的骨架密實(shí)型水泥-乳化浙青混凝土，
[0016]為保障各結(jié)構(gòu)層間有效粘結(jié)，在表面層與中面層之間、中面層與下面層之間、下面層與半柔性基層之間撒布高粘度改性浙青作為粘結(jié)層，其單位面積撒布量為0.6^0.8kg/m2;同時(shí)，在半柔性基層與底基層之間鋪設(shè)改性乳化浙青稀漿封層作為粘結(jié)層，其適宜厚度為 Bmm^ 10mnin
[0017]所述表面層SMA-13或SMA-16型高粘度改性浙青混合料由以下原料拌和后鋪裝而成，其中各原料的重量比為:集料:礦粉:纖維:高粘度改性浙青=100:7~10:0.2~
0.5:5.5~6.5 ;中面層AC-EME14或AC-EME20型高模量浙青混合料由以下原料拌和后鋪裝而成，其中各原料的重量比為:集料:礦粉:低標(biāo)號(hào)道路浙青=100:5.0~6.0:5.5~6.5 ;下面層ATB-25或ATB-30型低標(biāo)號(hào)道路浙青混合料由以下原料拌和后鋪裝而成，其中各原料的重量比為:集料:礦粉:低標(biāo)號(hào)道路浙青=100:5.0~6.0:4.0~5.5 ;ES_2型改性乳化浙青稀漿封層由以下原料拌和后 鋪裝而成，其中各原料的重量比為:集料:普通硅酸鹽水泥:水:改性乳化浙青=100:1~2:5~9:9~15。
[0018]所述集料為玄武巖或石灰?guī)r或輝綠巖的粗集料和細(xì)集料，礦粉為石灰?guī)r石粉。其中粗集料、細(xì)集料、礦粉的物理性質(zhì)應(yīng)滿足JTG F40-2004《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》相應(yīng)的技術(shù)要求。其中，不同結(jié)構(gòu)層的礦料級(jí)配范圍見下表1
[0019]表1礦料通過各篩孔(mm)的質(zhì)量百分率
[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種半柔性重載路面鋪裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述半柔性重載路面鋪裝結(jié)構(gòu)包括: 表面層:4飛cm SMA-13或SMA-16的高粘度改性浙青混合料， 中面層:6~IOcm AC-EME14或AC-EME20的高模量浙青混合料， 下面層:l(Tl2cm ATB-25或ATB-30的低標(biāo)號(hào)道路浙青密級(jí)配浙青穩(wěn)定碎石， 半柔性基層:6~12cm的骨架密實(shí)型水泥一乳化浙青混凝土， 其中表面層與中面層之間、中面層與下面層之間、下面層與半柔性基層之間設(shè)有高粘度改性浙青粘結(jié)層，其單位面積撒布量為0.6^0.8kg/m2 ;半柔性基層與底基層之間設(shè)有ES-2型改性乳化浙青稀漿封層，其適宜厚度為6mnTl0mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半柔性重載路面鋪裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述表面層SMA-13或SMA-16型高粘度改性浙青混合料由以下原料與重量比拌和后鋪裝而成，集料:礦粉:纖維:高粘度改性浙青=100:7~10:0.2~0.5:5.5~6.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半柔性重載路面鋪裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述中面層AC-EME14或AC-EME20型高模量浙青混合料由以下原料與重量比拌和后鋪裝而成，集料:礦粉:低標(biāo)號(hào)道路浙青=100:5.0~6.0:5.5~6.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半柔性重載路面鋪裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述下面層ATB-25或ATB-30型低標(biāo)號(hào)道路浙青混合料由以下原料與重量比拌和后鋪裝而成，集料:礦粉:低標(biāo)號(hào)道路浙青=100:5.0~6.0:4.0~5.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半柔性重載路面鋪裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述ES-2型改性乳化浙青稀漿封層由以下原料與重量比拌和后鋪裝而成，集料:普通硅酸鹽水泥:水:改性乳化浙青=100:1~2:5~9:9~15。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、3、4或5所述的半柔性重載路面鋪裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述集料為玄武巖或石灰?guī)r或輝綠巖的粗集料和細(xì)集料，所述礦粉為石灰?guī)r石粉，其中粗集料、細(xì)集料、礦粉的理化性質(zhì)應(yīng)滿足JTG F40-2004《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》相應(yīng)的技術(shù)要求；所述不同結(jié)構(gòu)層的集料配合比對(duì)應(yīng)于下列篩孔尺寸37.5,31.5,26.5、19、16、13.2,9.5、`4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15、0.075mm, 對(duì)于浙青馬蹄脂SMA-13，其重量百分比通過率依次為:100、100、`100、100、100、90~100、50~75、20~34、15~26、14~24、12~20、10~16、9~15、8~12 ； 對(duì)于浙青馬蹄脂SMA-16，其重量百分比通過率依次為:100、100、`100、100、90~100、65~85、45~65、20~32、15~24、14~22、12~18、10~15、9~14、8~12 ； 對(duì)于高模量浙青混合料AC-EME14，其重量百分比通過率依次為:100、100、100、100、`100、90~100、60~85、45~65、28~40、18~30、12~20、8~15、6、5~10、5.5~7.5 ； 對(duì)于高模量浙青混合料AC-EME20，其重量百分比通過率依次為:100、100、100、100、90~100、70~85、55~75、45~63、28~38、18~28、12~18、8~16、`6.5~8、5.5~7.5 ； 對(duì)于密級(jí)配浙青碎石基層ATB-25，其重量百分比通過率依次為:100、`100、100、90~100、70~90、60~82、51~73、40~65、24~48、14~32、10~24、7~18、6~14、4~10、3~7 ； 對(duì)于密級(jí)配浙青碎石基層ATB-30，其重量百分比通過率依次為:100、90~100、70~`90,53 ~72、44 ~66、39 ~60、31 ~51、20 ~40、14 ~32、10 ~25、8 ~18、4 ~14、3 ~`10、2 ~6 ； 對(duì)于改性乳化浙青稀漿封層ES-2:100、100、100、100、100、`100、100、90~100,65~`90,45 ~70、30 ~50、18 ~30、10 ~21、5 ~15。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半柔性重載路面鋪裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述高粘度改性浙青是由基質(zhì)浙青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS 791、廢橡膠粉、APAO改性劑、Hersbit858改性劑、碳9石油樹脂組成；其中，基質(zhì)浙青、苯乙烯_ 丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS 791、廢橡膠粉、APAO改性劑、Hersbit858改性劑、碳9石油樹脂的重量比為100:5~10:4~12:3~6:3~8:3~5，基質(zhì)浙青是滿足JTG F40-2004《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》A級(jí)50號(hào)或70號(hào)或90號(hào)道路浙青中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或7所述的半柔性重載路面鋪裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述高粘度改性浙青的基本性質(zhì)滿足:25°C針入度≤40/0.1mm ;軟化點(diǎn)≤80°C; 15°C延度≤50cm ;25°C彈性恢復(fù)> 85% ;60°C動(dòng)力粘度>20000Pa.s ;135°C動(dòng)力粘度〈3.0Pa.s ;薄膜加熱質(zhì)量變化率(0.6% ;薄膜加熱針入度殘留率≤65% ;粘韌性≤15N.m ;韌性≤20N.m ;脆點(diǎn)〈-20。。。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的半柔性重載路面鋪裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述低標(biāo)號(hào)道路浙青滿足:25°C針入度15~25/0.1mm ;軟化點(diǎn)≤60°C;60°C動(dòng)力粘度≤2000pa.s ； 135°C動(dòng)力粘度≤2.5pa.s ;蠟含量≤2.0% ；Fraass脆點(diǎn)≤(TC ;RTF0T后殘留物質(zhì)量變化≤0.5% ；RTFOT后殘留物針入度比> 70%。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半柔性重載路面鋪裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述改性乳化浙青為SBR改性乳化浙青，其主要性質(zhì)滿足:標(biāo)準(zhǔn)粘度C25為30~80s ;蒸發(fā)殘留物含量≤60% ；蒸發(fā)殘留物針入度為40~100/0.1mm ;蒸發(fā)殘留物軟化點(diǎn)> 50°C ;蒸發(fā)殘留物15°C延度 40cm ；1天儲(chǔ)存穩(wěn)定性< I ;5天儲(chǔ)存穩(wěn)定性< 5。
【文檔編號(hào)】E01C7/32GK103866667SQ201210529673
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月10日
【發(fā)明者】彭煜, 藺習(xí)雄 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司