适用于高温差地区的半刚性基层抗裂路面结构及施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于高温差地区的半刚性基层抗裂路面结构及施工方法，路面结构包括面层、基层和预裂缝，基层、面层从下至上依次布置，基层包括下基层和上基层，面层包括下面层和上面层，下面层布置于上基层之上；基层中设有若干个预裂缝，预裂缝包括预切缝、灌缝材料和贴缝材料，预裂缝的预切缝上端缝口与上基层上端面平齐，预裂缝的预切缝下端贯穿上基层并置于下基层中，在预裂缝的预切缝中浇灌有灌缝材料，上基层上端面设有与预切缝上端缝口对应紧贴的贴缝材料。本发明针对半刚性基层在施工养生期内以及运营期内产生的裂缝进行主动控制，改变路面结构内的扩展规律，可有效的降低裂缝反射对沥青路面造成的破坏。
【专利说明】
适用于高温差地区的半刚性基层抗裂路面结构及施工方法
技术领域
[0001]本发明涉及道路工程领域，尤其涉及一种适用于高温差地区的半刚性基层抗裂路面结构及施工方法。
【背景技术】
[0002]近二十年来，我国公路建设发展迅猛，路网布局逐步完善，技术等级不断提高，有力地支撑了社会、经济的持续快速发展。但与此同时，公路运输的高速化、重载化给公路基础设施的建设和运行带来了严峻挑战。重载条件下，为缓减车辆荷载对路基的动力影响，半刚性基层在我国范围内及其广泛，我国在半刚性路面的施工、使用等方面也积累了大量经验。然而，实践中工程人员发现，半刚性基层沥青路面存在着严重的反射裂缝问题，这已经成为遏制我国半刚性路面结构发展的主要瓶颈。
[0003]反射裂缝是在已开裂的旧沥青路面内裂缝在行车荷载和温度荷载的反复作用下延伸到沥青面层的现象。对于半刚性基层沥青路面，常常由于半刚性基层在温度梯度和湿度变化的情况下首先产生收缩裂缝，而后在行车荷载的作用下裂缝向上反射到沥青面层而形成贯穿的缝隙。它破坏了路面结构的整体性和连续性，并在一定程度上导致结构强度的削弱(如裂缝处弯沉增大，回弹模量降低等)。此外，在雨雪天气情况下，雨水极易侵入路面，导致基层变软，在行车荷载的重复作用下导致路面结构下降，出现唧泥现象，裂缝两侧的沥青材料破损，随之出现坑洞，明显的降低了行车安全性能，对路面使用性能和寿命周期造成了不可预估的影响。
[0004]在我国，每年都要投入大量资金进行公路基础设施的养护，其中很大一部分养护工程与反射裂缝导致的病害相关。因此，非常有必要对现有半刚性路面结构进行优化，解决半刚性路面的反射裂缝问题，对于提高公路耐久性具有重要意义;尤其对于高温差地区的道路，将产生明显的经济效益。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有半刚性沥青路面结构存在的裂缝反射问题，提供一种适用于高温差地区的半刚性基层抗裂路面结构及施工方法，针对半刚性基层在施工养生期内以及运营期内产生的裂缝进行主动控制，改变路面结构内的扩展规律，可有效的降低裂缝反射对沥青路面造成的破坏。
[0006]本发明的目的通过下述技术方案实现:
[0007]—种适用于高温差地区的半刚性基层抗裂路面结构，包括面层、基层和预裂缝，所述基层、面层从下至上依次布置，所述基层包括从下至上依次布置的下基层和上基层，所述面层包括从下至上依次布置的下面层和上面层，所述下面层布置于上基层之上;所述基层中设有若干个预裂缝，所述预裂缝包括预切缝、灌缝材料和贴缝材料，所述预裂缝的预切缝上端缝口与上基层上端面平齐，所述预裂缝的预切缝下端贯穿上基层并置于下基层中，在所述预裂缝的预切缝中浇灌有灌缝材料，所述上基层上端面设有与预切缝上端缝口对应紧贴的贴缝材料。
[0008]为了更好地实现本发明，所述上基层与下面层之间设有防水层，所述防水层采用沥青玛蹄脂碎石混合料铺设构筑而成。
[0009]为了使得上基层与下基层组成的基层结构更加牢固，所述上基层与下基层之间设有封层，所述预裂缝的预切缝下端贯穿封层。
[0010]在实际施工使用时，所述基层的下基层下方设有路基，路基是半刚性基层抗裂路面结构底部的结构层。
[0011]作为优选，所述基层的下基层与上基层均由水泥稳定碎石铺设构筑而成。
[0012]作为优选，所述基层中相邻两个预裂缝之间的间距为10m，所述预裂缝的预切缝下端置于下基层的垂直高度值为下基层整体垂直高度值的三分之一。
[0013]
[0014]作为优选，所述上面层采用OGFC沥青混合料铺设构筑而成，上面层的厚度为4cm;所述下面层采用GAC沥青混合料铺设构筑而成，下面层的厚度为6cm。
[0015]—种适用于高温差地区的半刚性基层抗裂路面结构施工方法，其方法步骤如下:
[0016]A、基层施工:首先施工出路基，然后在路基之上采用水泥稳定碎石铺设构筑成下基层，在下基层施工过程中借助施工机械对下基层造成破坏并产生裂缝;在下基层上方构筑若干层封层，封层用于对下基层的裂缝地方进行填充堵塞;接着在封层上方通过水泥稳定碎石铺设构筑成上基层，在上基层施工过程中借助施工机械对上基层造成破坏并产生裂缝；
[0017]B、预裂缝施工:对上基层、封层、下基层所构成的基层进行裂缝规律化处理并得到间距为1m均匀排布的预切缝，向各个预切缝中浇灌灌缝材料将预切缝封堵，预切缝中的灌缝材料用于依靠灌缝材料的粘聚力降低基层开裂的聚集能，并且预切缝中的灌缝材料用于借助灌缝材料的粘附力保持开裂基层的整体性;在上基层上端面设置与预切缝上端缝口对应紧贴的贴缝材料，通过贴缝材料的抗拉强度降低基层裂缝对面层的影响；
[0018]C、基层整体防水处理:在上基层上铺设构筑若干层完全覆盖贴缝材料的防水层，防水层用于对基层进行整体防水处理以确保基层的耐久性；
[0019]D、面层施工:在防水层上方从下至上依次铺设构筑下面层和上面层，所述下面层采用GAC沥青混合料铺设构筑成厚度为6cm的下面层，所述上面层采用OGFC沥青混合料铺设构筑成厚度为4cm的上面层。
[0020]本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
[0021](I)常规的半刚性基层路面在铺筑面层前需要进行基层的养生，并且一般都分两层或三层铺筑，养生时间需要十天以上；而本发明几乎不需要养生，直接按顺序分层铺筑，具有施工速度快的优点。
[0022](2)常规的半刚性基层都是随机的开裂，而本发明中在下基层的强度形成初期就进行封层及上基层的施工，机械的破坏致使其产生较多的微裂，同时上基层进行切缝时，切到下基层的厚度范围内，人为的释放了温度、干缩应力，裂缝的分布更加规律，这样本发明的基层裂缝规律性高。
[0023](3)本发明在上、下基层中间设有封层和防水层，上基层的顶都与下面层的底部设置了封层和防水层，可以保证雨水不会对基层造成影响。
[0024](4)本发明在预切缝位置进行了灌缝和贴缝处理，借助灌缝材料的粘结性、粘聚性和贴缝材料的抗拉性能，保证了路面结构的整体性能。
【附图说明】
[0025]图1为本发明适用于高温差地区的半刚性基层抗裂路面结构的结构示意图；
[0026]图2为图1中刚性基层抗裂路面结构的预切缝的结构示意图。
[0027]其中，附图中的附图标记所对应的名称为:
[0028]I—上面层，2—下面层，3—防水层，4一上基层，5 —封层，6—下基层，7 —路基，8 —预切缝，9 -贴缝材料，1 —灌缝材料。
【具体实施方式】
[0029]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明:
[0030]实施例
[0031]如图1?图2所示，一种适用于高温差地区的半刚性基层抗裂路面结构，包括面层、基层和预裂缝，基层、面层从下至上依次布置，基层包括从下至上依次布置的下基层6和上基层4，面层包括从下至上依次布置的下面层2和上面层I，下面层2布置于上基层4之上。基层中设有若干个预裂缝，在上基层4施工完成后，在基层的300h.°C (h.°C为养生时间h和环境温度。C的乘积)位置进行预切缝，预裂缝包括预切缝8、灌缝材料10和贴缝材料9，预裂缝的预切缝8上端缝口与上基层4上端面平齐，预裂缝的预切缝8下端贯穿上基层4并置于下基层6中，在预裂缝的预切缝8中浇灌有灌缝材料10，本实施例的灌缝材料10优选为灌缝胶，本实施例的灌缝材料10采用山西喜跃发有限公司研发的灌缝胶，灌缝材料10又可以叫接缝材料，灌缝材料10用于依靠灌缝材料10的粘聚力降低基层开裂的聚集能，并且预切缝8中的灌缝材料10用于借助灌缝材料10的粘附力保持开裂基层的整体性;灌缝材料10以及灌缝胶的用途具体见文献:苏小雷.高性能沥青路面灌缝胶的制作及应用[J].中国公路，2012，
(20): 115-117。上基层4上端面设有与预切缝8上端缝口对应紧贴的贴缝材料9。本实施例的贴缝材料9优选为橡胶玛蹄脂应力吸收带，贴缝材料9采用山西省交通科学研究院的橡胶玛蹄脂应力吸收带。橡胶玛蹄脂应力吸收带以及贴缝材料9具体见文献:刘志胜.刚柔复合式路面裂缝反射预防技术研究进展[J].材料导报，2016，30(2):P(89)。
[0032]本发明优选的上基层4与下面层2之间设有防水层3，防水层3采用沥青玛蹄脂碎石混合料铺设构筑而成，沥青玛蹄脂碎石混合料是由高含量粗集料、高含量矿粉、较大沥青用量，低含量中间粒径颗粒组成的骨架密实结构型沥青混合料，沥青玛蹄脂碎石混合料首次应用于1992年首都机场高速公路建设，目前沥青玛蹄脂碎石混合料已经是道路工程中经常使用到的沥青混合料。
[0033]如图1所示，上基层4与下基层6之间设有封层5，预裂缝的预切缝8下端贯穿封层5，封层是道路工程领域中一个专业术语，封层由沥青、石料等材料制备的一种薄层混合料，封层的制造原料通常称为稀浆封层ES — I型。由此可见封层5采用稀浆封层ES — I型铺设构筑而成。本实施例的封层5还可以采用沥青玛蹄脂碎石混合料铺设构筑而成。
[0034]在实际路面结构施工过程中，基层的下基层6下方设有路基7。
[0035]本实施例基层的下基层6与上基层4均由水泥稳定碎石铺设构筑而成。
[0036]如图1所示，基层中相邻两个预裂缝之间的间距为10m，预裂缝的预切缝8下端置于下基层6的垂直高度值优选为下基层6整体垂直高度值的三分之一，本发明预切缝8下端置于下基层6的垂直高度值为下基层6整体垂直高度值的1/4?1/3。
[0037]本发明优选的上面层I采用OGFC沥青混合料铺设构筑而成，OGFC沥青混合料为沥青混合料中的一种，又通常称为开级配抗滑磨耗层沥青混合料。具体做法见中华人民共和国行业标准(公路沥青路面施工技术规范JTG F40—2004)表5.3.2-4;上面层I的厚度为4cm。下面层2采用GAC沥青混合料铺设构筑而成，下面层2的厚度为6cm，GAC沥青混合料为改良的沥青混凝土AC型，具体做法见中华人民共和国行业标准(公路沥青路面施工技术规范JTG F40—2004)表5.3.2-1。本实施例的下面层2采用GAC-13C沥青混合料铺设构筑而成。
[0038]本发明半刚性基层抗裂路面结构主要是为缓减半刚性基层沥青路面的裂缝反射问，故将半刚性基层分两层施工，下基层6施工完成后立即进行封层5施工和上基层4施工，目的在于下基层6在形成强度的过程中借助施工机械对下基层6造成破坏，产生微裂。而封层5对微裂进行添堵，并起到防水的作用。上基层4施工完成后，进行预切缝，通过将上基层的部分裂缝和下基层的部分裂缝相同来达到裂缝分布规律化，同时预切的裂缝伸到下基层6，进一步释放了基层内部的温缩和干缩应力。此时进行预切缝的灌缝处理，将裂缝进行封堵，通过灌缝材料10的粘聚力降低基层开裂的聚集能，借助粘附力保持开裂基层的整体性。并进行贴缝处理，通过贴缝材料9的抗拉强度缓减基层裂缝对面层的影响。此外，铺筑防水层3，对基层进行整体性的防水处理，确保基层的耐久性。在铺筑防水层3时，为了防止热拌技术对贴缝材料9的加热过度而导致变形，并且减少应有的功能，防水层3施工时采用温拌技术进行沥青玛蹄脂碎石混合料的铺筑。下面层2采用GAC沥青混合料是综合引用了 GAC良好的高低温性能，而上面层I采用OGFC是考虑高温差地区可以缓减公路表层的夏季高温和冬季结冰病害。
[0039]—种适用于高温差地区的半刚性基层抗裂路面结构施工方法，其方法步骤如下:
[0040]A、基层施工:首先施工出路基7，然后在路基7之上采用水泥稳定碎石铺设构筑成下基层6，在下基层6施工过程中借助施工机械对下基层6造成破坏并产生裂缝;在下基层6上方构筑若干层封层5，封层5用于对下基层6的裂缝地方进行填充堵塞;接着在封层5上方通过水泥稳定碎石铺设构筑成上基层4，在上基层4施工过程中借助施工机械对上基层4造成破坏并产生裂缝；
[0041]B、预裂缝施工:对上基层4、封层5、下基层6所构成的基层进行裂缝规律化处理并得到间距为1m均匀排布的预切缝8，向各个预切缝8中浇灌灌缝材料10将预切缝8封堵，预切缝8中的灌缝材料10用于依靠灌缝材料10的粘聚力降低基层开裂的聚集能，并且预切缝8中的灌缝材料10用于借助灌缝材料10的粘附力保持开裂基层的整体性;在上基层4上端面设置与预切缝8上端缝口对应紧贴的贴缝材料9，通过贴缝材料9的抗拉强度降低基层裂缝对面层的影响；
[0042]C、基层整体防水处理:在上基层4上铺设构筑若干层完全覆盖贴缝材料9的防水层3，防水层3用于对基层进行整体防水处理以确保基层的耐久性；
[0043]D、面层施工:在防水层3上方从下至上依次铺设构筑下面层2和上面层I，下面层2采用GAC沥青混合料铺设构筑成厚度为6cm的下面层，上面层I采用OGFC沥青混合料铺设构筑成厚度为4cm的上面层。
[0044]上述实施方式只是本发明的一个优选实施例，并不是用来限制本发明的实施与权利范围的，凡依据本发明申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和近似替换，均应落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种适用于高温差地区的半刚性基层抗裂路面结构，其特征在于:包括面层、基层和预裂缝，所述基层、面层从下至上依次布置，所述基层包括从下至上依次布置的下基层(6)和上基层(4)，所述面层包括从下至上依次布置的下面层(2)和上面层(I)，所述下面层(2)布置于上基层(4)之上;所述基层中设有若干个预裂缝，所述预裂缝包括预切缝(8)、灌缝材料(10)和贴缝材料(9)，所述预裂缝的预切缝(8)上端缝口与上基层(4)上端面平齐，所述预裂缝的预切缝(8)下端贯穿上基层(4)并置于下基层(6)中，在所述预裂缝的预切缝(8)中浇灌有灌缝材料(10)，所述上基层(4)上端面设有与预切缝(8)上端缝口对应紧贴的贴缝材料(9)02.按照权利要求1所述的适用于高温差地区的半刚性基层抗裂路面结构，其特征在于:所述上基层(4)与下面层(2)之间设有防水层(3)。3.按照权利要求1或2所述的适用于高温差地区的半刚性基层抗裂路面结构，其特征在于:所述上基层(4)与下基层(6)之间设有封层(5)，所述预裂缝的预切缝(8)下端贯穿封层(5)04.按照权利要求1所述的适用于高温差地区的半刚性基层抗裂路面结构，其特征在于:所述基层的下基层(6)下方设有路基(7)。5.按照权利要求3所述的适用于高温差地区的半刚性基层抗裂路面结构，其特征在于:所述基层的下基层(6)与上基层(4)均由水泥稳定碎石铺设构筑而成。6.按照权利要求1所述的适用于高温差地区的半刚性基层抗裂路面结构，其特征在于:所述基层中相邻两个预裂缝之间的间距为10m，所述预裂缝的预切缝(8)下端置于下基层(6)的垂直高度值为下基层(6)整体垂直高度值的三分之一。7.一种适用于高温差地区的半刚性基层抗裂路面结构施工方法，其特征在于:其方法步骤如下: A、基层施工:首先施工出路基(7)，然后在路基(7)之上采用水泥稳定碎石铺设构筑成下基层(6)，在下基层(6)施工过程中借助施工机械对下基层(6)造成破坏并产生裂缝;在下基层(6)上方构筑若干层封层(5)，封层(5)用于对下基层(6)的裂缝地方进行填充堵塞;接着在封层(5)上方通过水泥稳定碎石铺设构筑成上基层(4)，在上基层(4)施工过程中借助施工机械对上基层(4)造成破坏并产生裂缝； B、预裂缝施工:对上基层(4)、封层(5)、下基层(6)所构成的基层进行裂缝处理并得到间距为1m均匀排布的预切缝(8)，向各个预切缝(8)中浇灌灌缝材料(10)将预切缝(8)封堵;在上基层(4)上端面设置与预切缝(8)上端缝口对应紧贴的贴缝材料(9)，通过贴缝材料(9)的抗拉强度降低基层裂缝对面层的影响； C、基层整体防水处理:在上基层(4)上铺设构筑若干层完全覆盖贴缝材料(9)的防水层(3)，防水层(3)用于对基层进行整体防水处理以确保基层的耐久性； D、面层施工:在防水层(3)上方从下至上依次铺设构筑下面层(2)和上面层(I)。
【文档编号】E01C7/32GK106012743SQ201610536479
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月8日
【发明人】刘志胜, 申俊敏, 李润成, 张翛, 臧博, 师永翔
【申请人】山西省交通科学研究院, 山西交科公路勘察设计院