適用于高溫差地區(qū)的半剛性基層抗裂路面結(jié)構(gòu)及施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于高溫差地區(qū)的半剛性基層抗裂路面結(jié)構(gòu)及施工方法，路面結(jié)構(gòu)包括面層、基層和預(yù)裂縫，基層、面層從下至上依次布置，基層包括下基層和上基層，面層包括下面層和上面層，下面層布置于上基層之上；基層中設(shè)有若干個預(yù)裂縫，預(yù)裂縫包括預(yù)切縫、灌縫材料和貼縫材料，預(yù)裂縫的預(yù)切縫上端縫口與上基層上端面平齊，預(yù)裂縫的預(yù)切縫下端貫穿上基層并置于下基層中，在預(yù)裂縫的預(yù)切縫中澆灌有灌縫材料，上基層上端面設(shè)有與預(yù)切縫上端縫口對應(yīng)緊貼的貼縫材料。本發(fā)明針對半剛性基層在施工養(yǎng)生期內(nèi)以及運(yùn)營期內(nèi)產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行主動控制，改變路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的擴(kuò)展規(guī)律，可有效的降低裂縫反射對瀝青路面造成的破壞。
【專利說明】
適用于高溫差地區(qū)的半剛性基層抗裂路面結(jié)構(gòu)及施工方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及道路工程領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于高溫差地區(qū)的半剛性基層抗裂路面結(jié)構(gòu)及施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近二十年來，我國公路建設(shè)發(fā)展迅猛，路網(wǎng)布局逐步完善，技術(shù)等級不斷提高，有力地支撐了社會、經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展。但與此同時，公路運(yùn)輸?shù)母咚倩?、重載化給公路基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)行帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。重載條件下，為緩減車輛荷載對路基的動力影響，半剛性基層在我國范圍內(nèi)及其廣泛，我國在半剛性路面的施工、使用等方面也積累了大量經(jīng)驗。然而，實踐中工程人員發(fā)現(xiàn)，半剛性基層瀝青路面存在著嚴(yán)重的反射裂縫問題，這已經(jīng)成為遏制我國半剛性路面結(jié)構(gòu)發(fā)展的主要瓶頸。
[0003]反射裂縫是在已開裂的舊瀝青路面內(nèi)裂縫在行車荷載和溫度荷載的反復(fù)作用下延伸到瀝青面層的現(xiàn)象。對于半剛性基層瀝青路面，常常由于半剛性基層在溫度梯度和濕度變化的情況下首先產(chǎn)生收縮裂縫，而后在行車荷載的作用下裂縫向上反射到瀝青面層而形成貫穿的縫隙。它破壞了路面結(jié)構(gòu)的整體性和連續(xù)性，并在一定程度上導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的削弱(如裂縫處彎沉增大，回彈模量降低等)。此外，在雨雪天氣情況下，雨水極易侵入路面，導(dǎo)致基層變軟，在行車荷載的重復(fù)作用下導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)下降，出現(xiàn)唧泥現(xiàn)象，裂縫兩側(cè)的瀝青材料破損，隨之出現(xiàn)坑洞，明顯的降低了行車安全性能，對路面使用性能和壽命周期造成了不可預(yù)估的影響。
[0004]在我國，每年都要投入大量資金進(jìn)行公路基礎(chǔ)設(shè)施的養(yǎng)護(hù)，其中很大一部分養(yǎng)護(hù)工程與反射裂縫導(dǎo)致的病害相關(guān)。因此，非常有必要對現(xiàn)有半剛性路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，解決半剛性路面的反射裂縫問題，對于提高公路耐久性具有重要意義;尤其對于高溫差地區(qū)的道路，將產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有半剛性瀝青路面結(jié)構(gòu)存在的裂縫反射問題，提供一種適用于高溫差地區(qū)的半剛性基層抗裂路面結(jié)構(gòu)及施工方法，針對半剛性基層在施工養(yǎng)生期內(nèi)以及運(yùn)營期內(nèi)產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行主動控制，改變路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的擴(kuò)展規(guī)律，可有效的降低裂縫反射對瀝青路面造成的破壞。
[0006]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]—種適用于高溫差地區(qū)的半剛性基層抗裂路面結(jié)構(gòu)，包括面層、基層和預(yù)裂縫，所述基層、面層從下至上依次布置，所述基層包括從下至上依次布置的下基層和上基層，所述面層包括從下至上依次布置的下面層和上面層，所述下面層布置于上基層之上;所述基層中設(shè)有若干個預(yù)裂縫，所述預(yù)裂縫包括預(yù)切縫、灌縫材料和貼縫材料，所述預(yù)裂縫的預(yù)切縫上端縫口與上基層上端面平齊，所述預(yù)裂縫的預(yù)切縫下端貫穿上基層并置于下基層中，在所述預(yù)裂縫的預(yù)切縫中澆灌有灌縫材料，所述上基層上端面設(shè)有與預(yù)切縫上端縫口對應(yīng)緊貼的貼縫材料。
[0008]為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明，所述上基層與下面層之間設(shè)有防水層，所述防水層采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料鋪設(shè)構(gòu)筑而成。
[0009]為了使得上基層與下基層組成的基層結(jié)構(gòu)更加牢固，所述上基層與下基層之間設(shè)有封層，所述預(yù)裂縫的預(yù)切縫下端貫穿封層。
[0010]在實際施工使用時，所述基層的下基層下方設(shè)有路基，路基是半剛性基層抗裂路面結(jié)構(gòu)底部的結(jié)構(gòu)層。
[0011]作為優(yōu)選，所述基層的下基層與上基層均由水泥穩(wěn)定碎石鋪設(shè)構(gòu)筑而成。
[0012]作為優(yōu)選，所述基層中相鄰兩個預(yù)裂縫之間的間距為10m，所述預(yù)裂縫的預(yù)切縫下端置于下基層的垂直高度值為下基層整體垂直高度值的三分之一。
[0013]
[0014]作為優(yōu)選，所述上面層采用OGFC瀝青混合料鋪設(shè)構(gòu)筑而成，上面層的厚度為4cm;所述下面層采用GAC瀝青混合料鋪設(shè)構(gòu)筑而成，下面層的厚度為6cm。
[0015]—種適用于高溫差地區(qū)的半剛性基層抗裂路面結(jié)構(gòu)施工方法，其方法步驟如下:
[0016]A、基層施工:首先施工出路基，然后在路基之上采用水泥穩(wěn)定碎石鋪設(shè)構(gòu)筑成下基層，在下基層施工過程中借助施工機(jī)械對下基層造成破壞并產(chǎn)生裂縫;在下基層上方構(gòu)筑若干層封層，封層用于對下基層的裂縫地方進(jìn)行填充堵塞;接著在封層上方通過水泥穩(wěn)定碎石鋪設(shè)構(gòu)筑成上基層，在上基層施工過程中借助施工機(jī)械對上基層造成破壞并產(chǎn)生裂縫；
[0017]B、預(yù)裂縫施工:對上基層、封層、下基層所構(gòu)成的基層進(jìn)行裂縫規(guī)律化處理并得到間距為1m均勻排布的預(yù)切縫，向各個預(yù)切縫中澆灌灌縫材料將預(yù)切縫封堵，預(yù)切縫中的灌縫材料用于依靠灌縫材料的粘聚力降低基層開裂的聚集能，并且預(yù)切縫中的灌縫材料用于借助灌縫材料的粘附力保持開裂基層的整體性;在上基層上端面設(shè)置與預(yù)切縫上端縫口對應(yīng)緊貼的貼縫材料，通過貼縫材料的抗拉強(qiáng)度降低基層裂縫對面層的影響；
[0018]C、基層整體防水處理:在上基層上鋪設(shè)構(gòu)筑若干層完全覆蓋貼縫材料的防水層，防水層用于對基層進(jìn)行整體防水處理以確保基層的耐久性；
[0019]D、面層施工:在防水層上方從下至上依次鋪設(shè)構(gòu)筑下面層和上面層，所述下面層采用GAC瀝青混合料鋪設(shè)構(gòu)筑成厚度為6cm的下面層，所述上面層采用OGFC瀝青混合料鋪設(shè)構(gòu)筑成厚度為4cm的上面層。
[0020]本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果:
[0021](I)常規(guī)的半剛性基層路面在鋪筑面層前需要進(jìn)行基層的養(yǎng)生，并且一般都分兩層或三層鋪筑，養(yǎng)生時間需要十天以上；而本發(fā)明幾乎不需要養(yǎng)生，直接按順序分層鋪筑，具有施工速度快的優(yōu)點。
[0022](2)常規(guī)的半剛性基層都是隨機(jī)的開裂，而本發(fā)明中在下基層的強(qiáng)度形成初期就進(jìn)行封層及上基層的施工，機(jī)械的破壞致使其產(chǎn)生較多的微裂，同時上基層進(jìn)行切縫時，切到下基層的厚度范圍內(nèi)，人為的釋放了溫度、干縮應(yīng)力，裂縫的分布更加規(guī)律，這樣本發(fā)明的基層裂縫規(guī)律性高。
[0023](3)本發(fā)明在上、下基層中間設(shè)有封層和防水層，上基層的頂都與下面層的底部設(shè)置了封層和防水層，可以保證雨水不會對基層造成影響。
[0024](4)本發(fā)明在預(yù)切縫位置進(jìn)行了灌縫和貼縫處理，借助灌縫材料的粘結(jié)性、粘聚性和貼縫材料的抗拉性能，保證了路面結(jié)構(gòu)的整體性能。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明適用于高溫差地區(qū)的半剛性基層抗裂路面結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為圖1中剛性基層抗裂路面結(jié)構(gòu)的預(yù)切縫的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]其中，附圖中的附圖標(biāo)記所對應(yīng)的名稱為:
[0028]I—上面層，2—下面層，3—防水層，4一上基層，5 —封層，6—下基層，7 —路基，8 —預(yù)切縫，9 -貼縫材料，1 —灌縫材料。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明:
[0030]實施例
[0031]如圖1?圖2所示，一種適用于高溫差地區(qū)的半剛性基層抗裂路面結(jié)構(gòu)，包括面層、基層和預(yù)裂縫，基層、面層從下至上依次布置，基層包括從下至上依次布置的下基層6和上基層4，面層包括從下至上依次布置的下面層2和上面層I，下面層2布置于上基層4之上?；鶎又性O(shè)有若干個預(yù)裂縫，在上基層4施工完成后，在基層的300h.°C (h.°C為養(yǎng)生時間h和環(huán)境溫度。C的乘積)位置進(jìn)行預(yù)切縫，預(yù)裂縫包括預(yù)切縫8、灌縫材料10和貼縫材料9，預(yù)裂縫的預(yù)切縫8上端縫口與上基層4上端面平齊，預(yù)裂縫的預(yù)切縫8下端貫穿上基層4并置于下基層6中，在預(yù)裂縫的預(yù)切縫8中澆灌有灌縫材料10，本實施例的灌縫材料10優(yōu)選為灌縫膠，本實施例的灌縫材料10采用山西喜躍發(fā)有限公司研發(fā)的灌縫膠，灌縫材料10又可以叫接縫材料，灌縫材料10用于依靠灌縫材料10的粘聚力降低基層開裂的聚集能，并且預(yù)切縫8中的灌縫材料10用于借助灌縫材料10的粘附力保持開裂基層的整體性;灌縫材料10以及灌縫膠的用途具體見文獻(xiàn):蘇小雷.高性能瀝青路面灌縫膠的制作及應(yīng)用[J].中國公路，2012，
(20): 115-117。上基層4上端面設(shè)有與預(yù)切縫8上端縫口對應(yīng)緊貼的貼縫材料9。本實施例的貼縫材料9優(yōu)選為橡膠瑪蹄脂應(yīng)力吸收帶，貼縫材料9采用山西省交通科學(xué)研究院的橡膠瑪蹄脂應(yīng)力吸收帶。橡膠瑪蹄脂應(yīng)力吸收帶以及貼縫材料9具體見文獻(xiàn):劉志勝.剛?cè)釓?fù)合式路面裂縫反射預(yù)防技術(shù)研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報，2016，30(2):P(89)。
[0032]本發(fā)明優(yōu)選的上基層4與下面層2之間設(shè)有防水層3，防水層3采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料鋪設(shè)構(gòu)筑而成，瀝青瑪蹄脂碎石混合料是由高含量粗集料、高含量礦粉、較大瀝青用量，低含量中間粒徑顆粒組成的骨架密實結(jié)構(gòu)型瀝青混合料，瀝青瑪蹄脂碎石混合料首次應(yīng)用于1992年首都機(jī)場高速公路建設(shè)，目前瀝青瑪蹄脂碎石混合料已經(jīng)是道路工程中經(jīng)常使用到的瀝青混合料。
[0033]如圖1所示，上基層4與下基層6之間設(shè)有封層5，預(yù)裂縫的預(yù)切縫8下端貫穿封層5，封層是道路工程領(lǐng)域中一個專業(yè)術(shù)語，封層由瀝青、石料等材料制備的一種薄層混合料，封層的制造原料通常稱為稀漿封層ES — I型。由此可見封層5采用稀漿封層ES — I型鋪設(shè)構(gòu)筑而成。本實施例的封層5還可以采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料鋪設(shè)構(gòu)筑而成。
[0034]在實際路面結(jié)構(gòu)施工過程中，基層的下基層6下方設(shè)有路基7。
[0035]本實施例基層的下基層6與上基層4均由水泥穩(wěn)定碎石鋪設(shè)構(gòu)筑而成。
[0036]如圖1所示，基層中相鄰兩個預(yù)裂縫之間的間距為10m，預(yù)裂縫的預(yù)切縫8下端置于下基層6的垂直高度值優(yōu)選為下基層6整體垂直高度值的三分之一，本發(fā)明預(yù)切縫8下端置于下基層6的垂直高度值為下基層6整體垂直高度值的1/4?1/3。
[0037]本發(fā)明優(yōu)選的上面層I采用OGFC瀝青混合料鋪設(shè)構(gòu)筑而成，OGFC瀝青混合料為瀝青混合料中的一種，又通常稱為開級配抗滑磨耗層瀝青混合料。具體做法見中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范JTG F40—2004)表5.3.2-4;上面層I的厚度為4cm。下面層2采用GAC瀝青混合料鋪設(shè)構(gòu)筑而成，下面層2的厚度為6cm，GAC瀝青混合料為改良的瀝青混凝土AC型，具體做法見中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范JTG F40—2004)表5.3.2-1。本實施例的下面層2采用GAC-13C瀝青混合料鋪設(shè)構(gòu)筑而成。
[0038]本發(fā)明半剛性基層抗裂路面結(jié)構(gòu)主要是為緩減半剛性基層瀝青路面的裂縫反射問，故將半剛性基層分兩層施工，下基層6施工完成后立即進(jìn)行封層5施工和上基層4施工，目的在于下基層6在形成強(qiáng)度的過程中借助施工機(jī)械對下基層6造成破壞，產(chǎn)生微裂。而封層5對微裂進(jìn)行添堵，并起到防水的作用。上基層4施工完成后，進(jìn)行預(yù)切縫，通過將上基層的部分裂縫和下基層的部分裂縫相同來達(dá)到裂縫分布規(guī)律化，同時預(yù)切的裂縫伸到下基層6，進(jìn)一步釋放了基層內(nèi)部的溫縮和干縮應(yīng)力。此時進(jìn)行預(yù)切縫的灌縫處理，將裂縫進(jìn)行封堵，通過灌縫材料10的粘聚力降低基層開裂的聚集能，借助粘附力保持開裂基層的整體性。并進(jìn)行貼縫處理，通過貼縫材料9的抗拉強(qiáng)度緩減基層裂縫對面層的影響。此外，鋪筑防水層3，對基層進(jìn)行整體性的防水處理，確?；鶎拥哪途眯?。在鋪筑防水層3時，為了防止熱拌技術(shù)對貼縫材料9的加熱過度而導(dǎo)致變形，并且減少應(yīng)有的功能，防水層3施工時采用溫拌技術(shù)進(jìn)行瀝青瑪蹄脂碎石混合料的鋪筑。下面層2采用GAC瀝青混合料是綜合引用了 GAC良好的高低溫性能，而上面層I采用OGFC是考慮高溫差地區(qū)可以緩減公路表層的夏季高溫和冬季結(jié)冰病害。
[0039]—種適用于高溫差地區(qū)的半剛性基層抗裂路面結(jié)構(gòu)施工方法，其方法步驟如下:
[0040]A、基層施工:首先施工出路基7，然后在路基7之上采用水泥穩(wěn)定碎石鋪設(shè)構(gòu)筑成下基層6，在下基層6施工過程中借助施工機(jī)械對下基層6造成破壞并產(chǎn)生裂縫;在下基層6上方構(gòu)筑若干層封層5，封層5用于對下基層6的裂縫地方進(jìn)行填充堵塞;接著在封層5上方通過水泥穩(wěn)定碎石鋪設(shè)構(gòu)筑成上基層4，在上基層4施工過程中借助施工機(jī)械對上基層4造成破壞并產(chǎn)生裂縫；
[0041]B、預(yù)裂縫施工:對上基層4、封層5、下基層6所構(gòu)成的基層進(jìn)行裂縫規(guī)律化處理并得到間距為1m均勻排布的預(yù)切縫8，向各個預(yù)切縫8中澆灌灌縫材料10將預(yù)切縫8封堵，預(yù)切縫8中的灌縫材料10用于依靠灌縫材料10的粘聚力降低基層開裂的聚集能，并且預(yù)切縫8中的灌縫材料10用于借助灌縫材料10的粘附力保持開裂基層的整體性;在上基層4上端面設(shè)置與預(yù)切縫8上端縫口對應(yīng)緊貼的貼縫材料9，通過貼縫材料9的抗拉強(qiáng)度降低基層裂縫對面層的影響；
[0042]C、基層整體防水處理:在上基層4上鋪設(shè)構(gòu)筑若干層完全覆蓋貼縫材料9的防水層3，防水層3用于對基層進(jìn)行整體防水處理以確?；鶎拥哪途眯?；
[0043]D、面層施工:在防水層3上方從下至上依次鋪設(shè)構(gòu)筑下面層2和上面層I，下面層2采用GAC瀝青混合料鋪設(shè)構(gòu)筑成厚度為6cm的下面層，上面層I采用OGFC瀝青混合料鋪設(shè)構(gòu)筑成厚度為4cm的上面層。
[0044]上述實施方式只是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，并不是用來限制本發(fā)明的實施與權(quán)利范圍的，凡依據(jù)本發(fā)明申請專利保護(hù)范圍所述的內(nèi)容做出的等效變化和近似替換，均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種適用于高溫差地區(qū)的半剛性基層抗裂路面結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括面層、基層和預(yù)裂縫，所述基層、面層從下至上依次布置，所述基層包括從下至上依次布置的下基層(6)和上基層(4)，所述面層包括從下至上依次布置的下面層(2)和上面層(I)，所述下面層(2)布置于上基層(4)之上;所述基層中設(shè)有若干個預(yù)裂縫，所述預(yù)裂縫包括預(yù)切縫(8)、灌縫材料(10)和貼縫材料(9)，所述預(yù)裂縫的預(yù)切縫(8)上端縫口與上基層(4)上端面平齊，所述預(yù)裂縫的預(yù)切縫(8)下端貫穿上基層(4)并置于下基層(6)中，在所述預(yù)裂縫的預(yù)切縫(8)中澆灌有灌縫材料(10)，所述上基層(4)上端面設(shè)有與預(yù)切縫(8)上端縫口對應(yīng)緊貼的貼縫材料(9)02.按照權(quán)利要求1所述的適用于高溫差地區(qū)的半剛性基層抗裂路面結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述上基層(4)與下面層(2)之間設(shè)有防水層(3)。3.按照權(quán)利要求1或2所述的適用于高溫差地區(qū)的半剛性基層抗裂路面結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述上基層(4)與下基層(6)之間設(shè)有封層(5)，所述預(yù)裂縫的預(yù)切縫(8)下端貫穿封層(5)04.按照權(quán)利要求1所述的適用于高溫差地區(qū)的半剛性基層抗裂路面結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述基層的下基層(6)下方設(shè)有路基(7)。5.按照權(quán)利要求3所述的適用于高溫差地區(qū)的半剛性基層抗裂路面結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述基層的下基層(6)與上基層(4)均由水泥穩(wěn)定碎石鋪設(shè)構(gòu)筑而成。6.按照權(quán)利要求1所述的適用于高溫差地區(qū)的半剛性基層抗裂路面結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述基層中相鄰兩個預(yù)裂縫之間的間距為10m，所述預(yù)裂縫的預(yù)切縫(8)下端置于下基層(6)的垂直高度值為下基層(6)整體垂直高度值的三分之一。7.一種適用于高溫差地區(qū)的半剛性基層抗裂路面結(jié)構(gòu)施工方法，其特征在于:其方法步驟如下: A、基層施工:首先施工出路基(7)，然后在路基(7)之上采用水泥穩(wěn)定碎石鋪設(shè)構(gòu)筑成下基層(6)，在下基層(6)施工過程中借助施工機(jī)械對下基層(6)造成破壞并產(chǎn)生裂縫;在下基層(6)上方構(gòu)筑若干層封層(5)，封層(5)用于對下基層(6)的裂縫地方進(jìn)行填充堵塞;接著在封層(5)上方通過水泥穩(wěn)定碎石鋪設(shè)構(gòu)筑成上基層(4)，在上基層(4)施工過程中借助施工機(jī)械對上基層(4)造成破壞并產(chǎn)生裂縫； B、預(yù)裂縫施工:對上基層(4)、封層(5)、下基層(6)所構(gòu)成的基層進(jìn)行裂縫處理并得到間距為1m均勻排布的預(yù)切縫(8)，向各個預(yù)切縫(8)中澆灌灌縫材料(10)將預(yù)切縫(8)封堵;在上基層(4)上端面設(shè)置與預(yù)切縫(8)上端縫口對應(yīng)緊貼的貼縫材料(9)，通過貼縫材料(9)的抗拉強(qiáng)度降低基層裂縫對面層的影響； C、基層整體防水處理:在上基層(4)上鋪設(shè)構(gòu)筑若干層完全覆蓋貼縫材料(9)的防水層(3)，防水層(3)用于對基層進(jìn)行整體防水處理以確?；鶎拥哪途眯?； D、面層施工:在防水層(3)上方從下至上依次鋪設(shè)構(gòu)筑下面層(2)和上面層(I)。
【文檔編號】E01C7/32GK106012743SQ201610536479
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月8日
【發(fā)明人】劉志勝, 申俊敏, 李潤成, 張翛, 臧博, 師永翔
【申請人】山西省交通科學(xué)研究院, 山西交科公路勘察設(shè)計院