一种重载交通公路沥青路面结构及施工方法与流程

本发明涉及道路工程，尤其涉及一种重载交通公路沥青路面结构及施工方法。

背景技术：

1、国内外沥青路面均为弹性层状体结构，自上而下一般由面层、基层、底基层和垫层组成。面层直接承受车辆荷载作用和自然环境因素影响，根据公路等级、交通量及功能需求，由1～3层沥青混凝土组成；基层设置于面层之下，并与面层共同将车辆荷载传递至底基层、垫层及土基，是沥青路面中发挥承重作用的主要结构层；底基层设置于基层之下，与面层、基层共同承受车辆荷载作用，发挥次要承重作用；垫层设置于底基层与土基之间，起排水、隔水、防冻作用。

2、按照基层材料类型及刚度的不同，沥青路面可分为柔性基层沥青路面、半刚性基层沥青路面、复合式路面(刚性基层)及组合式基层沥青路面四种。柔性基层沥青路面指基层材料为沥青稳定级配碎石或级配碎石的路面，其中基层为沥青稳定级配碎石的柔性基层沥青路面又被称为全厚式沥青路面；半刚性基层沥青路面通常指基层材料为水泥稳定级配碎石的路面；复合式路面指基层为水泥混凝土材料的路面，其基层强度较柔性基层及半刚性基层显著提升；顾名思义，组合式基层沥青路面指基层由不同类型材料组合而成的路面结构，通常由半刚性基层与柔性基层组合而成，如上基层采用级配碎石、下基层及底基层采用半刚性基层的结构(又称为倒装式结构)。

3、我国公路工程采用最多的是半刚性基层沥青路面，占90％以上，裂缝是此类沥青路面的典型病害，特别是横向裂缝是我国高速公路最常见的病害，此外由于水进入路面内部而造成的网裂在国省干线公路及低等级道路中也比较常见。造成路面开裂的原因，首先在于半刚性基层材料自身的收缩开裂(干缩及温缩)，并由此引起沥青路面出现反射裂缝；其次，半刚性基层材料的荷载敏感性高，其强度、模量在重载车辆荷载耦合干湿、冻融循环作用下会由于疲劳效应而衰减，并逐渐由整体变为大块，由大块变为小块及碎块，从而导致路面承载能力下降，出现开裂。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种抗裂型重载交通公路沥青路面结构及施工方法，用以解决现有公路沥青路面出现裂缝的病害问题，以及路面结构中存在不足的问题，且特别适用于重载交通等级公路。

2、本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

3、一种抗裂型重载交通公路沥青路面结构，自上而下包括表面磨耗层、高模量沥青混凝土层、基层及底基层，所述高模量沥青混凝土层的15℃、10hz条件下的压缩动态模量为18000-20000mpa。

4、进一步的，所述基层包括上基层和下基层，所述表面磨耗层的压缩动态模量为7500-12000mpa，上基层的压缩动态模量为18000-28000mpa，下基层的压缩动态模量为18000-28000mpa，底基层的压缩动态模量为14000-20000mpa。

5、进一步的，各层压缩动态模量m满足如下关系式：

6、m＝-3000×l2+21000×l-12000

7、式中，m为15℃、10hz压缩动态模量，mpa；

8、l为路面结构自上而下的层序号，取值2、3、4、5，分别代表高模量沥青混凝土层、上基层、下基层与底基层。

9、进一步的，所述表面磨耗层和高模量沥青混凝土层之间还设有中间联结层，压缩动态模量m满足如下关系式：

10、m＝-2400×l2+21500×l-24000

11、式中，m为15℃、10hz压缩动态模量，mpa；

12、l为路面结构自上而下的层序号，取值2、3、4、5、6，分别代表中间联结层、高模量沥青混凝土层、上基层、下基层与底基层。

13、进一步的，在表面磨耗层和中间联结层之间设置有改性沥青防水粘结层。

14、进一步的，在高模量沥青混凝土层与基层之间设置有纤维抗裂型改性沥青防水粘结层。

15、进一步的，所述基层和所述纤维抗裂型改性沥青防水粘结层之间设置有乳化沥青透层。

16、进一步的，表面磨耗层的组成为sma-13，高模量沥青混凝土层的组成为高模量沥青混凝土hmac-20，基层与底基层的组成为水泥稳定级配碎石cbg-25。

17、进一步的，所述高模量沥青混凝土层采用针入度为20/0.1mm的道路石油沥青，油石比为5.0％，以质量百分率计矿料粒径级配范围为：粒径小于0.075mm的矿料在矿料总量中占比5％～8％，粒径小于0.6mm的矿料在矿料总量中占比11％～20％，粒径小于1.18mm的矿料在矿料总量中占比18％～30％，粒径小于2.36mm的矿料在矿料总量中占比28％～0％，粒径小于4.75mm的矿料在矿料总量中占比42％～58％，粒径小于9.5mm的矿料在矿料总量中占比63％～76％，粒径小于13.2mm的矿料在矿料总量中占比75％～87％，粒径小于16mm的矿料在矿料总量中占比86％～95％，粒径小于19mm的矿料在矿料总量中占比100％。

18、另外，一种所述抗裂型重载交通公路沥青路面结构的施工方法，包括如下步骤：

19、步骤1：铺筑底基层；

20、步骤2：底基层施工及养生完成后，铺筑基层；

21、步骤3：基层施工及养生完成后，进行纤维抗裂型改性沥青防水粘结层施工；

22、步骤4：纤维抗裂型改性沥青防水粘结层施工完成后铺筑高模量沥青混凝土层；

23、步骤5：铺筑联结层和表面磨耗层，或直接铺筑表面磨耗层。

24、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

25、1、提升路面结构承载力，适用于重载交通等级公路。

26、本发明提出的路面结构的高模量沥青混凝土层，在15℃、10hz条件下的压缩动态模量范围为18000～20000mpa，较传统结构下面层提高近1倍，因此，有助于改善路面结构的承载能力，更加适用于重载交通等级公路。

27、2、改善路面结构受力状态，提升路面抗裂性能。

28、本发明提出的路面结构各结构层材料压缩动态模量逐级协调过渡，有助于路面结构各结构层协同受力。高模量沥青混凝土层采用的高模量沥青混合料的疲劳破坏次数较常用的70号或90号沥青混合料提高1倍左右，同时，在基层与高模量沥青混凝土层之间设置纤维抗裂型改性沥青防水粘结层，一方面发挥吸收基层开裂反射应力的作用，另一方面也加强了路面结构的防水效果。因此，本发明提出的结构抗裂性能显著提升。

29、3、减薄路面厚度，低碳环保并降低初期建设成本。

30、由于路面承载能力提升，相同交通量条件下，本发明的路面结构中的沥青层厚度较传统结构方案可减薄2-4cm，减了少石料及沥青的用量，实现节能环保的同时还可降低工程造价。相同交通量条件下，本发明提出的高模量沥青路面的裂缝条数及长度较当前常用沥青路面可减少80％以上。

31、4、延长路面使用寿命，降低全寿命周期成本。

32、本发明高模量沥青混凝土层的高模量沥青混合料疲劳破坏次数较常用的70号或90号沥青混合料提高1倍左右，即高模量沥青混凝土层发生疲劳开裂的时间将明显延后。所以该路面结构承载能力及抗裂性能提升，有助于延缓路面开裂、水损坏等病害的出现，保证路面服役性能持续耐久，从而延长使用寿命，并减少日常养护工作量，降低全寿命周期成本。

33、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。