一种优化利用硬质耐磨石料的新建路面超薄抗滑磨耗层路面结构的制作方法

本发明涉及路面结构涉及
技术领域：
，具体涉及一种优化利用硬质耐磨石料的新建路面超薄抗滑磨耗层路面结构。
背景技术：
：超薄磨耗层是一般采用间断半开式级配改性热沥青混合料，在经处理过的路面上摊铺形成的超薄上面层，它能够解决路面轻微裂缝、轻微松散，车辙，表面渗水，贫油、老化，抗滑性能下降等病害。超薄磨耗层一般采用最大公称粒径为9.5mm或4.75mm的“细”沥青混合料。目前使用铺装厚度一般为20-25mm的超薄磨耗层，既实现了旧路面表面功能的恢复，也可用于新建路面的抗滑层，是当前较为有效的预防性养护技术手段之一。由于铺装厚度较薄，使用期间将经受较为严酷的交通、环境等因素的考验，往往需要采取高性能改性沥青材料，其造价较传统的40mm加铺方案有所降低，但总体并不显著。一般的超薄磨耗层最薄只能做到20mm厚度，例如法国的novachip、bbtm、bbum等，混合料类型一般均为骨架空隙结构，即路面空隙率较大、构造深度大、雨水天气达到横向排水效果，减少水雾更有利于行车安全，依靠改性沥青或者高粘度改性乳化沥青作为作为防水粘结层，防止水渗入中下面层和底基层。但是排水结构在使用一段时间后就会被泥沙堵塞，如不使用专业清洗设备，很难使路面达到应有的使用效果，路面维护保养成本较高。石料是沥青路面的主要原材料之一，也是沥青表面层形成必要的构造深度，从而提供良好抗滑耐磨性能的关键材料。在沥青路面结构中，相较于中下面层，表面层一般需要更优质的抗滑耐磨石料。随着基础设施的持续发展，石料消耗量与日俱增，也必将会消耗殆尽。为维持生态可持续发展，各地均颁发了规定限制石料开采。优质石料短缺逐渐成为基础设施尤其是公路工程建设有序开展的重要制约因素。磨光值是用于表征石料抗滑性能的关键指标，规范要求≥42bpn，而石灰岩多为35-40bpn之间，难以达到技术要求。长此以往，我国新建沥青面层常用的结构型式主要是4cm玄武岩/辉绿岩沥青表面层+6cm石灰岩沥青中面层+8cm石灰岩沥青下面层，表面层厚度较大，优质材料消耗多。表面层之所以需采用玄武岩或辉绿岩等优质石料，其主要是为了提供足够的抗滑系数，保证行车安全性。与此同时，表面层优质材料主要采用≥2.36mm的粗集料，并且2.36-4.75mm粒径范围的用量甚少。因此，若能减小表面层厚度，充分利用2.36-4.75mm的集料，将能有效减少优质抗滑耐磨石料的消耗，实现废物利用、综合运用等生态目标。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种优化利用硬质耐磨石料的新建路面超薄抗滑磨耗层路面结构。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：本发明的优化利用硬质耐磨石料的新建路面超薄抗滑磨耗层路面结构，所述路面结构从上至下依次包括层厚为1.5-2.0cm的超薄抗滑磨耗层、沥青面层、基层；所述沥青面层从上至下依次包括沥青中面层和沥青下面层；所述基层从上至下依次包括上基层和底基层；所述超薄抗滑磨耗层的原料为arac-5级配沥青混合料、sma-5级配沥青混合料、ac-5级配沥青混合料中的任意一种；或者，所述超薄抗滑磨耗层由如下质量比的原料组成：沥青：硬质耐磨粗集料：石灰岩细集料：矿粉＝6.5-7.5:70-80:20-30:2-4。优选地，所述沥青为胶粉复合改性沥青、高粘沥青、sbs改性沥青、环氧改性沥青中的任意一种。优选地，所述硬质耐磨粗集料的粒径为2.36-4.75mm，硬质耐磨粗集料由玄武岩和/或辉绿岩组成。优选地，所述沥青中面层的层厚为6-7cm，所述沥青下面层的层厚为8-9cm。优选地，所述沥青中面层的原料为ac-20中粒式沥青混合料或arac-20中粒式沥青混合料；所述沥青下面层的原料为ac-25粗粒式沥青混合料或arac-25粗粒式沥青混合料。优选地，所述沥青中面层和沥青下面层的原料均由石料、沥青胶结料和矿粉组成；所述石料为石灰岩；所述沥青中面层采用的沥青胶结料为sbs改性沥青或橡胶改性沥青；所述沥青下面层采用的沥青胶结料为70#a级道路石油沥青或90#a级道路石油沥青。优选地，所述上基层的层厚为30-40cm，所述底基层的层厚为18-22cm。优选地，所述上基层由水泥稳定碎石和/或水泥粉煤灰稳定碎石组成；所述底基层由级配碎石和/或级配砾石组成。优选地，所述超薄抗滑磨耗层的层厚为1.5-1.8cm。优选地，所述超薄抗滑磨耗层与沥青中面层之间、沥青中面层与沥青下面层之间均设有一层粘层，所述粘层的原料为乳化沥青、改性乳化沥青、热沥青中的任意一种。优选地，所述沥青下面层与上基层之间还设有封层和透层，所述封层位于透层之上。优选地，所述封层为稀浆封层或同步碎石封层；所述透层的材料为高渗透乳化沥青。本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：1、本发明的路面结构采用超薄抗滑磨耗层代替常规的沥青表面层，有效减小表面层的层厚，仅超薄抗滑磨耗层需采用硬质耐磨的石料，并且该磨耗层应用的硬质耐磨石料是目前实体工程中余量充足的2.36-4.75mm档骨料，层厚可达到1.5cm，且能够形成0.7-1.2mm的构造深度，既能提供足够的抗滑耐磨安全性能，构造深度、动稳定度、残留稳定度以及冻融劈裂强度等指标均有优异的表现，相关技术指标达到规范要求，提供了充足的力学性能与使用功能；又减少了优质石料的消耗，充分利用了常规混合料中盈余量充足的石料，极大地降低资源消耗，降低工程成本，为新建路面以及旧路的维修与改造提供有效的解决方式。2、本发明路面结构的沥青面层采用骨架密实型级配，且沥青中、下面层均采用改性沥青，能够提供足够的高温抗车辙、抗水损等路用性能，可增加车辆行驶舒适度。3、本发明路面结构的超薄抗滑磨耗层所使用的沥青混合料、石料等可进行彩色处理，可用于有路面亮化需求的路段，使用范围广。由此可见，本发明的超薄抗滑磨耗层路面结构可降低硬质耐磨集料的消耗使用，减少能源消耗，并提供充足的力学性能与使用功能，保证了新建路面的质量，同时能够节约大量的建设和养护资金，减少资源的浪费和环境的破坏，具有良好的社会与经济效益。附图说明图1是本发明的优化利用硬质耐磨石料的新建路面超薄抗滑磨耗层路面结构的结构示意图。附图中，1-超薄抗滑磨耗层；2-沥青中面层；3-沥青下面层；4-上基层；5-底基层；6-透层；7-封层；8-粘层。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。实施例1如图1所示，本发明的优化利用硬质耐磨石料的新建路面超薄抗滑磨耗层路面结构，所述路面结构从上至下依次包括超薄抗滑磨耗层1、沥青中面层2、沥青下面层3、上基层4和底基层5；所述超薄抗滑磨耗层1、沥青中面层2、沥青下面层3、上基层4和底基层5的层厚依次为1.5cm、6cm、8cm、30cm和18cm；所述超薄抗滑磨耗层1与沥青中面层2之间、沥青中面层2与沥青下面层3之间均设有一层原料为乳化沥青的粘层8；所述沥青下面层3与上基层4之间还设有封层7和透层6，所述封层7位于透层6之上，所述封层7为稀浆封层；所述透层6的材料为高渗透乳化沥青；所述超薄抗滑磨耗层1的原料为arac-5级配沥青混合料；所述沥青中面层2的原料为ac-20中粒式沥青混合料；所述沥青下面层3的原料为ac-25粗粒式沥青混合料；所述上基层4由水泥稳定碎石组成；所述底基层5由级配碎石组成。实施例2如图1所示，本发明的优化利用硬质耐磨石料的新建路面超薄抗滑磨耗层路面结构，所述路面结构从上至下依次包括超薄抗滑磨耗层1、沥青中面层2、沥青下面层3、上基层4和底基层5；所述超薄抗滑磨耗层1、沥青中面层2、沥青下面层3、上基层4和底基层5的层厚依次为1.6cm、6.2cm、8.3cm、31cm和18.3cm；所述超薄抗滑磨耗层1与沥青中面层2之间、沥青中面层2与沥青下面层3之间均设有一层原料为改性乳化沥青的粘层8；所述沥青下面层3与上基层4之间还设有封层7和透层6，所述封层7位于透层6之上，所述封层7为同步碎石封层；所述透层6的材料为高渗透乳化沥青；所述超薄抗滑磨耗层1的原料为sma-5级配沥青混合料；所述沥青中面层2的原料为arac-20中粒式沥青混合料；所述沥青下面层3的原料为arac-25粗粒式沥青混合料；所述上基层4由水泥粉煤灰稳定碎石组成；所述底基层5由级配砾石组成。实施例3如图1所示，本发明的优化利用硬质耐磨石料的新建路面超薄抗滑磨耗层路面结构，所述路面结构从上至下依次包括超薄抗滑磨耗层1、沥青中面层2、沥青下面层3、上基层4和底基层5；所述超薄抗滑磨耗层1、沥青中面层2、沥青下面层3、上基层4和底基层5的层厚依次为1.7cm、6.3cm、8.4cm、32cm和18.7cm；所述超薄抗滑磨耗层1与沥青中面层2之间、沥青中面层2与沥青下面层3之间均设有一层原料为热沥青的粘层8；所述沥青下面层3与上基层4之间还设有封层7和透层6，所述封层7位于透层6之上，所述封层7为同步碎石封层；所述透层6的材料为高渗透乳化沥青；所述超薄抗滑磨耗层1的原料为ac-5级配沥青混合料；所述沥青中面层2的原料为arac-20中粒式沥青混合料；所述沥青下面层3的原料为arac-25粗粒式沥青混合料；所述上基层4由水泥粉煤灰稳定碎石组成；所述底基层5由级配砾石组成。实施例4如图1所示，本发明的优化利用硬质耐磨石料的新建路面超薄抗滑磨耗层路面结构，所述路面结构从上至下依次包括超薄抗滑磨耗层1、沥青中面层2、沥青下面层3、上基层4和底基层5；所述超薄抗滑磨耗层1、沥青中面层2、沥青下面层3、上基层4和底基层5的层厚依次为1.8cm、6.4cm、8.4cm、33cm和19cm；所述超薄抗滑磨耗层1与沥青中面层2之间、沥青中面层2与沥青下面层3之间均设有一层原料为热沥青的粘层8；所述沥青下面层3与上基层4之间还设有封层7和透层6，所述封层7位于透层6之上，所述封层7为稀浆封层；所述透层6的材料为高渗透乳化沥青；所述超薄抗滑磨耗层1的原料由胶粉复合改性沥青、粒径为2.36-3.68mm的玄武岩、石灰岩细集料和矿粉按6.5:70:20:2的质量比组成；所述沥青中面层2由石灰岩、sbs改性沥青和矿粉组成；所述沥青下面层3由石灰岩、70#a级道路石油沥青和矿粉组成；所述上基层4由水泥稳定碎石和水泥粉煤灰稳定碎石按1:1的质量比组成；所述底基层5由级配碎石和级配砾石按1:1.5的质量比组成。实施例5如图1所示，本发明的优化利用硬质耐磨石料的新建路面超薄抗滑磨耗层路面结构，所述路面结构从上至下依次包括超薄抗滑磨耗层1、沥青中面层2、沥青下面层3、上基层4和底基层5；所述超薄抗滑磨耗层1、沥青中面层2、沥青下面层3、上基层4和底基层5的层厚依次为1.9cm、6.5cm、8.6cm、34cm和19.5cm；所述超薄抗滑磨耗层1与沥青中面层2之间、沥青中面层2与沥青下面层3之间均设有一层原料为乳化沥青的粘层8；所述沥青下面层3与上基层4之间还设有封层7和透层6，所述封层7位于透层6之上，所述封层7为同步碎石封层；所述透层6的材料为高渗透乳化沥青；所述超薄抗滑磨耗层1的原料由高粘沥青、粒径为2.60-4.23mm的辉绿岩、石灰岩细集料和矿粉按6.8:73:22:2.3的质量比组成；所述沥青中面层2由石灰岩、橡胶改性沥青和矿粉组成；所述沥青下面层3由石灰岩、90#a级道路石油沥青和矿粉组成；所述上基层4由水泥稳定碎石和水泥粉煤灰稳定碎石按1:3.6的质量比组成；所述底基层5由级配碎石和级配砾石按2:5的质量比组成。实施例6如图1所示，本发明的优化利用硬质耐磨石料的新建路面超薄抗滑磨耗层路面结构，所述路面结构从上至下依次包括超薄抗滑磨耗层1、沥青中面层2、沥青下面层3、上基层4和底基层5；所述超薄抗滑磨耗层1、沥青中面层2、沥青下面层3、上基层4和底基层5的层厚依次为2cm、6.6cm、8.7cm、36cm和20cm；所述超薄抗滑磨耗层1与沥青中面层2之间、沥青中面层2与沥青下面层3之间均设有一层原料为改性乳化沥青的粘层8；所述沥青下面层3与上基层4之间还设有封层7和透层6，所述封层7位于透层6之上，所述封层7为同步碎石封层；所述透层6的材料为高渗透乳化沥青；所述超薄抗滑磨耗层1的原料由sbs改性沥青、粒径为3.50-4.75mm的玄武岩、粒径为3.20-4.00mm的辉绿岩、石灰岩细集料和矿粉按7:40:40:24:2.8的质量比组成；所述沥青中面层2由石灰岩、sbs改性沥青和矿粉组成；所述沥青下面层3由石灰岩、70#a级道路石油沥青和矿粉组成；所述上基层4由水泥稳定碎石和水泥粉煤灰稳定碎石按3:8的质量比组成；所述底基层5由级配碎石和级配砾石按1:6的质量比组成。实施例7如图1所示，本发明的优化利用硬质耐磨石料的新建路面超薄抗滑磨耗层路面结构，所述路面结构从上至下依次包括超薄抗滑磨耗层1、沥青中面层2、沥青下面层3、上基层4和底基层5；所述超薄抗滑磨耗层1、沥青中面层2、沥青下面层3、上基层4和底基层5的层厚依次为1.5cm、6.7cm、8.8cm、37cm和20.5cm；所述超薄抗滑磨耗层1与沥青中面层2之间、沥青中面层2与沥青下面层3之间均设有一层原料为热沥青的粘层8；所述沥青下面层3与上基层4之间还设有封层7和透层6，所述封层7位于透层6之上，所述封层7为同步碎石封层；所述透层6的材料为高渗透乳化沥青；所述超薄抗滑磨耗层1的原料由环氧改性沥青、粒径为2.80-3.95mm的玄武岩、粒径为3.00-3.84mm的辉绿岩、石灰岩细集料和矿粉按7.5:36:28:29:4的质量比组成；所述沥青中面层2由石灰岩、橡胶改性沥青和矿粉组成；所述沥青下面层3由石灰岩、90#a级道路石油沥青和矿粉组成；所述上基层4由水泥稳定碎石和水泥粉煤灰稳定碎石按7:2的质量比组成；所述底基层5由级配碎石和级配砾石按3:1的质量比组成。实施例8如图1所示，本发明的优化利用硬质耐磨石料的新建路面超薄抗滑磨耗层路面结构，所述路面结构从上至下依次包括超薄抗滑磨耗层1、沥青中面层2、沥青下面层3、上基层4和底基层5；所述超薄抗滑磨耗层1、沥青中面层2、沥青下面层3、上基层4和底基层5的层厚依次为1.6cm、6.8cm、8.8cm、38cm和21cm；所述超薄抗滑磨耗层1与沥青中面层2之间、沥青中面层2与沥青下面层3之间均设有一层原料为乳化沥青的粘层8；所述沥青下面层3与上基层4之间还设有封层7和透层6，所述封层7位于透层6之上，所述封层7为稀浆封层；所述透层6的材料为高渗透乳化沥青；所述超薄抗滑磨耗层1的原料由高粘沥青、粒径为3.60-4.26mm的玄武岩、粒径为2.96-4.00mm的辉绿岩、石灰岩细集料和矿粉按7:19:56:30:4的质量比组成；所述沥青中面层2由石灰岩、sbs改性沥青和矿粉组成；所述沥青下面层3由石灰岩、70#a级道路石油沥青和矿粉组成；所述上基层4由水泥稳定碎石和水泥粉煤灰稳定碎石按5:3的质量比组成；所述底基层5由级配碎石和级配砾石按7:5的质量比组成。实施例9如图1所示，本发明的优化利用硬质耐磨石料的新建路面超薄抗滑磨耗层路面结构，所述路面结构从上至下依次包括超薄抗滑磨耗层1、沥青中面层2、沥青下面层3、上基层4和底基层5；所述超薄抗滑磨耗层1、沥青中面层2、沥青下面层3、上基层4和底基层5的层厚依次为1.7cm、6.9cm、9cm、39cm和21.5cm；所述超薄抗滑磨耗层1与沥青中面层2之间、沥青中面层2与沥青下面层3之间均设有一层原料为改性乳化沥青的粘层8；所述沥青下面层3与上基层4之间还设有封层7和透层6，所述封层7位于透层6之上，所述封层7为稀浆封层；所述透层6的材料为高渗透乳化沥青；所述超薄抗滑磨耗层1的原料由环氧改性沥青、粒径为3.84-4.50mm的玄武岩、粒径为4.06-4.50mm的辉绿岩、石灰岩细集料和矿粉按7.2:46:32:22:3.7的质量比组成；所述沥青中面层2由石灰岩、sbs改性沥青和矿粉组成；所述沥青下面层3由石灰岩、90#a级道路石油沥青和矿粉组成；所述上基层4由水泥稳定碎石和水泥粉煤灰稳定碎石按6:3.7的质量比组成；所述底基层5由级配碎石和级配砾石按1:1的质量比组成。实施例10如图1所示，本发明的优化利用硬质耐磨石料的新建路面超薄抗滑磨耗层路面结构，所述路面结构从上至下依次包括超薄抗滑磨耗层1、沥青中面层2、沥青下面层3、上基层4和底基层5；所述超薄抗滑磨耗层1、沥青中面层2、沥青下面层3、上基层4和底基层5的层厚依次为1.8cm、7cm、9cm、40cm和22cm；所述超薄抗滑磨耗层1与沥青中面层2之间、沥青中面层2与沥青下面层3之间均设有一层原料为热沥青的粘层8；所述沥青下面层3与上基层4之间还设有封层7和透层6，所述封层7位于透层6之上，所述封层7为同步碎石封层；所述透层6的材料为高渗透乳化沥青；所述超薄抗滑磨耗层1的原料由环氧改性沥青、粒径为4.30-4.70mm的玄武岩、粒径为2.50-3.50mm的辉绿岩、石灰岩细集料和矿粉按6.9:38:40:25:4的质量比组成；所述沥青中面层2由石灰岩、橡胶改性沥青和矿粉组成；所述沥青下面层3由石灰岩、70#a级道路石油沥青和矿粉组成；所述上基层4由水泥稳定碎石和水泥粉煤灰稳定碎石按10:6.4的质量比组成；所述底基层5由级配碎石和级配砾石按5.5:2.7的质量比组成。路面结构性能分析发明人对实施例1-10中路面结构的性能指标进行测试，参考的技术规范为《公路沥青路面设计规范》(jtgd50-2017)。测试结果如表1所示。摆式摩擦系数构造深度/mm动稳定度/次/mm残留稳定度/％冻融劈裂强度/％65-700.7-1.2＞5000＞95＞90表1由此可见，本发明的超薄抗滑磨耗层具有足够的抗滑耐磨性能，能提供足够的抗滑安全性能，构造深度、动稳定度、残留稳定度以及冻融劈裂强度等指标均有优异的表现，相关技术指标达到规范要求，提供了充足的力学性能与使用功能，保证了新建路面的质量。当前第1页12