[发明专利]抗车辙路面RS2000改性沥青混合料配比及施工工艺

说明书

技术领域

本发明属于道桥工程技术领域，涉及一种沥青道路的材料级配和施工工艺。

背景技术

车辙是影响道路使用寿命的主要原因。车辙的产生受以下因素的影响：路面材料，对于普遍使用的柏油马路，容易产生车辙，其中的沥青用量、矿料级配，以及施工孔隙率、路面结构型式都是影响因素；另外，交通荷载以及使用环境是产生车辙的外在原因，在使用环境中，路面的温度和湿度是两个主要因素。

车辙是沥青路面在车辆荷载反复作用下结构层中材料产生的积累性永久变形，这种变形在夏季高温时尤为突出，其主要是因为路面强度不足所致，尤其是路面的抗剪切强度。由摩尔-库仑原理可知，材料在外力作用下不产生剪切破坏的条件是最大剪切力不大于材料抗剪切能力。当某一点剪应力超过路面受力点的抗剪强度，则会产生路面材料流动，形成车辙(或拥包)。

车辙是沥青路面的技术难题。二十年来，技术工作者为此做了大量工作，但仍未彻底解决车辙。

传统的方案主要是从提高材料性能入手。为提高沥青路面高温抗车辙能力，目前各国研究开发了不少改性材料，比如APAO、EVA、PE、SBS、SBR等，但由于这类聚合物改性剂有些价格偏高(每吨上万元或几万元)，有些不易与基质沥青混溶，生产设备复杂等因素，最终无法大面积推广使用。

后来又从面层结构和试验方法上研究，比如欧洲推出的SMA结构，对提高抗车辙能力很有效，但施工难度大，价格高。美国又推出了SUPERPAVE试验方法，后又推出GTM试验方法，促进混合料配合比设计水平上了一个台阶。对提高路面抗车辙能力起到了很好的作用。

大量实验表明，影响沥青路面车辙的主要因素有三方面：沥青材料、级配和路面结构。沥青材料是骨料的粘结剂，其效能的优劣直接影响到路面抗车辙能力；而级配控制着路面结构的受力强度和骨料嵌挤密度，游离沥青的数量，关系到路面粘弹性和路面抗剪能力；适宜的结构层优化设计，可以将沥青材料和级配、面层结构的优势更好的发挥，达到提高路面强度和抗车辙的能力。

改性沥青是抗车辙设计中的关键材料。提高沥青的高温性能可以与其级配的石料混合组成一种具有良好的高温韧性和弹性的沥青混合料。通过提高沥青高温性能、沥青粘度、优化沥青与矿料配比以提高沥青与石料的裹附性、粘结力和内摩阻力，达到提高沥青混合料的抗剪切强度。沥青粘度越高，其粘结力越大，抗剪强度也就越高。通过提高沥青混合料抗剪切和抗弯拉疲劳强度，达到提高抗车辙能力。

优化级配也是抗车辙设计的重要环节。根据不同地区、不同气候、不同面层结构和不同道路设计荷载而进行级配优化，做到改性剂与基质沥青和石料等达到最佳配比，从而使得混合料性能达到最佳。

路面结构优化设计是抗车辙的重要一环。设计合理的面层厚度，根据面层设计理论，面层厚度取决于基层、垫层强度，公路设计车流量等。通常对于强度较低的旧路基层或柔性基层结构层优化设计可采用上、中、下三个面层的三层结构，对于刚性、半刚性基层可采用上、下两个面层的两层结构。具体结构厚度需要通过计算并试验求得。

关于沥青路面高温车辙的成因、影响因素、以及防治对策的课题已开展了很多，但现在的设计及施工方法都不能彻底解决沥青路面的车辙问题。本发明将从沥青材料入手，通过采用粘附性强的抗车辙改性材料作为沥青混合料粘结剂，大大改善和提高沥青与石料的裹附性、粘结力和内摩阻力，达到提高沥青混合料的抗剪切强度；采用适宜的级配和优化面层的结构，提高沥青混合料的高温抗变形能力；同时根据具体情况科学施工，进而提高沥青路面抗车辙能力。

发明内容

本发明利用我国研究开发的RS2000改性沥青，提出一种改性沥青与石料的级配方案，以及相应的路面结构和施工方案，设计一种抗车辙路面，达到延长道路使用寿命的目的。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：抗车辙路面RS2000改性沥青混合料配比及施工工艺，抗车辙路面由基质层、下面层、中面层、上面层构成，其特征在于：中面层、上面层采用RS2000改性沥青混合料，其中：

(1)上面层最佳级配为：11-16mm∶6-11mm∶3-6mm∶0-5mm∶矿粉＝16∶30∶10∶43∶1，最佳RS2000改性沥青用量为4.8％，其中，11-16mm、6-11mm、3-6mm为粗集料规格，0-5mm为细集料规格；

(2)中面层最佳级配为：10-20mm∶5-10mm∶0-5mm∶矿粉＝43∶29∶26∶2，最佳RS2000改性沥青用量为4.3％，其中，10-20mm:5-10mm为粗集料规格，0-5mm为细集料规格；。

其施工工艺为：

(1)基质层、下面层采用常规方式施工；