抗车辙路面RS2000改性沥青混合料配比及施工工艺.pdf

本发明是抗车辙路面RS2000改性沥青混合料配比及施工工艺，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。本发明中的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，并采用相应的施工方案。按照本方案施工的道路在平整度、压实度、抗滑性能、渗水系数等方面皆优于传统的柏油道路。

1.  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；
(2)中面层摊铺时，温度不低于155℃，施工速度为2-3m/min；
(3)上面层摊铺时，温度不低于160℃，施工速度为2-3m/min；
(4)初压，温度不低于150℃，施工速度为2-3km/h；
(5)复压，温度不低于130℃，施工速度为3-5km/h；
(6)终压，温度不低于90℃，施工速度为3-6km/h。

2.  根据权利要求1所述的抗车辙路面RS2000改性沥青混合料配比及施工工艺，其特征在于：上面层中的粗集料采用灰绿岩碎石，细集料采用石灰岩，矿粉采用德安吴山矿粉。

3.  根据权利要求1所述的抗车辙路面RS2000改性沥青混合料配比及施工工艺，其特征在于：中面层中的粗集料采用石灰岩，细集料采用石灰岩，矿粉采用德安吴山矿粉。

抗车辙路面RS2000改性沥青混合料配比及施工工艺
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；
(2)中面层摊铺时，温度不低于155℃，施工速度为2-3m/min；
(3)上面层摊铺时，温度不低于160℃，施工速度为2-3m/min；
(4)初压，温度不低于150℃，施工速度为2-3km/h；
(5)复压，温度不低于130℃，施工速度为3-5km/h；
(6)终压，温度不低于90℃，施工速度为3-6km/h。
上面层中的粗集料采用灰绿岩碎石，细集料采用石灰岩，矿粉采用德安吴山矿粉。
中面层中的粗集料采用石灰岩，细集料采用石灰岩，矿粉采用德安吴山矿粉。
与标准路面相比，本发明具有以下优点：
1.平整度的平均б值为0.86mm，小于标准б＝1.2mm。
2.压实度大于标准的98％。
3.摩擦系数达到76，远远大于规范要求的45。
4.渗水系数为9.2ml/min，远远小于规范规定的为300ml/min。
具体实施方式
本实施例是对一段高速公路的改造。路面主要施工方案为铣刨旧沥青面层后，处理基层病害，并在基层上利用水泥稳定碎石混合料进行横向路拱双改单变换，再施工平均12cm厂拌冷再生混合料，其上依次施工6cm下面层+6cm中面层+4cm上面层。其中中面层和上面层采用本发明设计的方案。为了提高路面抗车辙能力，采用RS2000RS-3型抗车辙沥青作为中面层胶结料，采用RS20002RS-2作为上面层胶结料。RS2000RS-3和RS20002RS-2型抗车辙沥青是我国生产的RS2000RS系列改性沥青。其施工流程如下：
1.混合料的拌制
(1)上面层矿料的选择和与改性沥青的级配比例：粗集料采用德安聂桥料场生产的灰绿岩碎石，规格：3-6mm、6-11mm、11-16mm；细集料采用德安聂桥料场生产的石灰岩，规格为0-5mm，矿粉为德安吴山矿粉；改性沥青为RS20002RS-2改性沥青。混合料的最佳级配为：11-16mm：6-11mm：3-6mm：0-5mm：矿粉＝16：30：10：43：1；改性沥青为4.8％。
(2)中面层矿料的选择和与改性沥青的级配比例：粗集料采用九江县住岭矿安鑫料场石灰岩，规格为：0-5mm、5-10mm、10-20mm，矿粉为德安吴山矿粉；改性沥青为RS20002RS-3改性沥青。混合料的最佳级配为：10-20mm：5-10mm：0-5mm：矿粉＝43：29：26：2；改性沥青为4.3％。
(3)级配好的粗集料和沥青按工地配合比确定的用量经计量后投入拌和机内，矿粉经计量后直接从投料口加入。各种料送入拌和机时的温度如下表：
表1 沥青混合料的拌和温度(℃)

(4)把规定数量的集料和沥青经计量后投进拌和机中进行拌和，两种材料充分拌和直至所有颗粒完全均匀地被沥青膜裹覆，沥青材料也完全均匀分布到整个混合料中，混合料中无花白石子、无沥青团块、乌黑发亮。在拌和加工时，应对拌和楼不断加热，保证生产时混合料温度。加工成品的混合料温度应不低于165℃。
(5)拌和机有储料仓设备，拌好的沥青混合料从拌和灌卸入提升小车，送入贮料仓中暂存，而后再卸入运料汽车内。
(6)拌和好的沥青混合料进行跟踪质量抽检，检查集料级配、沥青含量等指标，经抽检，集料、沥青含量满足配合比设计的要求。
(7)采用间歇式拌合机，RS2000混合料每罐的生产时间为60s。
2.沥青混合料的运输
(1)沥青混合料的运输采用不少于6台15t自卸车运输，为了防止卸车困难，在车箱底部涂刷适量的油水(1：3)混合物。装料前，卡车底排干积水，每辆卡车都有一个帆布蓬和保温蓬布，其大小覆盖整个车箱，以保护混合料不受下雨或低温影响。
(2)施工前对全体驾驶员进行培训，加强了汽车的保养，避免运料途中汽车抛锚，导致混合料冷却受损。装料时汽车按照前、后、中的顺序来回移动，避免混合料离析；运料汽车在摊铺机前10-30cm外停住，卸料过程中运料汽车挂空档，靠摊铺机推动前进，以确保摊铺层的平整度。
(3)施工过程中摊铺机前方有运料车在等候卸料，开始摊铺时在施工现场等候卸料的运料车不少于6辆，保证了连续摊铺。运料车每次卸料都将料斗清理干净，防止硬结。
3.混合料的摊铺
(1)摊铺RS2000改性沥青混合料前，先喷洒乳化沥青粘层油，洒布量为1.8kg/m²。
(2)摊铺机就位并调整完毕后，首先做好摊铺机和熨平板的预热保温工作，熨平板的预热温度与沥青混合料的温度接近，熨平板的温度不低于80℃。采用两台摊铺机进行梯队作业，从K95+660处开始全幅施工，摊铺温度为150～170℃，摊铺速度为2m/min。为了保证路面平整度，依据规范要求缓慢、均匀、连续不间断地摊铺，摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿。在摊铺过程中严格依据拌和机的出料速度控制摊铺速度，摊铺速度直接影响摊铺厚度、平整度。
(3)熨平板或整平组件有效地摊铺出具有所需平整度和纹理的表面，表面没有撕扯、推挤混合料或孔眼。
(4)摊铺机采用自动找平方式，平衡梁式摊铺厚度控制方式。
(5)路缘、路沟、积水井和其它结构物的接触面上均匀涂上一薄层沥青，然后紧靠着这些接触面摊铺沥青混合料。
(6)摊铺过程中随时检查摊铺厚度及路拱、横坡，并根据沥青路面质量过程控制及总量检验方法由使用的沥青总量与面积检验平均厚度。摊铺时，摊铺厚度应为设计厚度乘以松铺系数1.25。
(7)在铺筑过程中，料斗进料口完全打开，摊铺机螺旋送料器不停地转动，速度均衡，并保持有不少于送料器高度2/3的混合料，保证在摊铺机全宽度断面上不发生离析。
4.沥青路面的碾压及成型
(1)初压
采用DYNAPAC CC422型钢轮振动压路机进行初压，初压紧跟摊铺机后进行，碾压速度不大于2.5km/h。碾压遵循“高频、低幅、紧跟、慢压”的原则，碾压过程中保持均衡地进行。碾压温度控制在130～150℃。
在碾压过程中，压路机靠着路缘石碾压，保证边部密实，且防止路缘石破坏。
当边缘有挡板、路缘石、路肩等支挡时，紧靠支挡碾压。当边缘无支挡时，用耙子将边缘的混合料稍稍耙高，然后将压路机的外侧轮伸出边缘10cm以上碾压。
初压后检查平整度、路拱，必要时予以适当修整。
碾压时应将驱动轮面向摊铺机。碾压路线及碾压方向不应突然改变而导致混合料产生推移。压路机起动、停止必须减速缓慢进行。
(2)复压
复压紧跟在初压后开始，连续进行。采用25t、27t胶轮压路机进行碾压，碾压段的长度70～80m。碾压速度为4km/h，遍数为不小于3遍，经检验，达到了要求的压实度，并且无显著轮迹。
(3)终压
采用CC422钢轮压路机在关闭振动时进行终压，终压紧跟在复压后进行，碾压2遍，速度为5km/m，以消除轮迹，提高平整度。路面压实终了温度不低于90℃。
(4)接缝
摊铺采用梯队作业，产生的纵向热接缝，将已铺部分留下100～200mm宽暂不碾压，作为后续部分的基准面，然后作跨缝碾压以消除缝迹。
横向接缝采用垂直的平接缝。在每天摊铺结束的终了段铺一薄层砂，碾压结束后，用3m直尺对平整度进行检查，不合格段应切割成立茬，并清扫干净。横向接缝施工前涂刷粘层油并用熨平板预热。铺筑新混合料接头前使接茬软化，压路机先进行横向碾压，在纵向碾压成为一体，充分碾压成为一体。处理好横向接茬的基本原则是，要将第一条摊铺带的尽头边缘锯成垂直面，与纵向边缘成直角。