一种道路交叉口高度抗变形路面结构和方法与流程

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本发明涉及道路工程技术领域，公开了一种道路交叉口高度抗变形路面结构和方法。


背景技术：

[0002]
随着我国交通运输事业的迅速发展，道路所承担的交通负荷越来越重，原有沥青路面在日益繁重的交通荷载作用下，开始产生各类病害，尤其是道路交叉口位置的沥青路面的变形损坏严重。已有相关研究表明：在道路交叉路口，车辆经常的减速、停留、加速，使得沥青路面受到较大水平荷载作用，沥青路面内剪应力过大，继而发生变形损坏。道路交叉口的变形损坏在路面损坏面积中所占比例呈现逐年增长趋势，已成为沥青路面养护维修的的重要对象。由此提升道路交叉口路面的抗变形能力，对于提高道路安全性、舒适性和耐久性具有重要意义，是我国高品质交通设施发展的必然需求。
[0003]
据此，在我国高品质道路交通发展背景下，如何设计提出一种道路交叉口高度抗变形路面结构和方法，解决道路交叉口路面易发生变形损坏的问题，提高路面安全性、舒适性和耐久性，成为亟待解决的问题。申请号201920623152.5的发明专利公开了一种交叉口防车辙的路面加强结构；申请号201810977917.5的发明专利公开了一种道路交叉口抗车辙路面结构和方法。上述专利均为在基层中采用钢筋混凝土板，加强路面基层结构强度，以提高路面结构整体强度。然而，从力学性能上来看，加强基层结构强度有利于提高路面使用寿命，但并不能降低沥青面层内的剪应力，甚至还有增大趋势。由此，采用加强基层强度的方式改善道路交叉口沥青路面变形损坏情况尚待进一步验证。


技术实现要素：

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本发明针对现有技术的不足，目的是提供一种道路交叉口高度抗变形路面结构和方法，以解决道路交叉口极易出现变形损坏的技术问题，该结构可以延长路面结构使用寿命，同时提升行驶安全性和舒适性，具有养护快速、便捷的优点，可最大限度的降低对交通的影响，有利于保持路面的使用品质。
[0005]
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种道路交叉口高度抗变形路面结构，，该路面结构包括从上至下依次设置的高粘聚性沥青微罩面磨耗层、高强度刚柔复合材料上面层、高模量沥青中面层、改性沥青下面层、水泥稳定碎石半刚性基层；各面层之间采用改性乳化沥青粘层连接，面层和基层之间铺设高弹性沥青应力吸收层。
[0006]
优选的，所述高粘聚性沥青微罩面磨耗层的厚度为12mm，空隙率为4％；所述高强度刚柔复合材料上面层的厚度为40mm～50mm；所述高模量沥青中面层厚度为60mm～70mm，空隙率为3％～5％，采用sbs树脂复合改性沥青玛蹄脂碎石混合料；所述改性沥青下面层厚度为80mm～90mm，空隙率为3％～5％，采用 sbs改性沥青玛蹄脂碎石混合料。
[0007]
优选的，所述高粘聚性沥青微罩面磨耗层采用的材料浸水马歇尔残留稳定度不低于90％，冻融劈裂试验残留强度比不低于90％。
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优选的，所述高粘聚性沥青微罩面磨耗层采用的材料由高粘聚性改性沥青和集料组成，高粘聚性改性沥青和集料的质量百分比为1:13.33～1:11.49；其中高粘聚性改性沥青，以质量百分比计，包括：70#基质沥青82％～87％、网状结构型 sbs改性剂5.3％～10.3％、树脂橡胶复合增粘剂1.2％～6.2％、植物轻质油 1.2％～6.2％、非胺类抗剥落剂0.3％；集料的最大公称粒径为4.75mm，集料关键筛孔的通过百分率如表1所示。
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表1关键筛孔通过百分率范围
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优选的，所述的高强度刚柔复合材料上面层采用的高强度刚柔复合材料，是由空隙率25％～30％的沥青混合料中灌入水泥基浆料制得，沥青和水泥基浆料的质量比为1:5.15～1:6.25，高强度刚柔复合材料60℃动稳定度不低于60000次/mm，杨氏模量不低于7000mpa。)
[0012]
优选的，所述的高弹性沥青应力吸收层厚度为10～15mm，采用砂粒式高弹性改性沥青混合料，所采用的高弹性改性沥青的25℃弹性恢复率不低于95％。
[0013]
优选的，所述改性乳化沥青粘层为sbs改性乳化沥青粘层，sbs改性乳化沥青破乳后50℃拉拔强度不低于0.05mpa。
[0014]
一种道路交叉口高度抗变形方法，其特征在于在进口车道停车标线前10米范围内铺设所述的道路交叉口高度抗变形路面结构。
[0015]
所述路面结构具有高度抗变形能力，路面结构使用寿命长，行驶安全性和舒适性高；同时，日常只需要对磨耗层进行养护，具有快速、便捷的优点，可最大限度的降低对交通的影响，并有利于保持路面的使用品质。与现有技术相比，本发明的有益技术效果具体为：
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1、本发明通过增强路面结构各层之间的粘结性，可有效防止各结构层发生滑移；同时采用了高弹性改性沥青应力吸收层，可有效遏制、延缓水泥稳定碎石半刚性基层的开裂，进而防止基层出现开裂损坏导致的路面变形发生。
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2、本发明通过在面层结构中采用高强度刚柔复合材料，可有效降低沥青结构层内的剪应力，相当于显著增强了沥青结构层的抗剪切性能，遏制、延缓了沥青结构层由于抗剪性能不足而产生的变形损坏。
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3、本发明通过在高强度刚柔复合材料上铺设高粘聚性沥青微罩面磨耗层，可有效提升路面的行驶舒适性和安全性；同时，日常只需要对磨耗层进行养护，具有快速、便捷的优点，可最大限度的降低对交通的影响，并有利于保持路面的使用品质。
附图说明
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图1为本发明的结构横断面示意图；
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图2为高强度刚柔复合式材料细观结构示意图；
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图3为两种路面结构，在相同车轮荷载作用条件下，车轮下方区域沥青结构层内的
最大剪应力分布曲面图；
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1为高粘聚性沥青微罩面磨耗层，2为高强度刚柔复合材料上面层，3为高模量沥青中面层，4为改性沥青下面层，5为水泥稳定碎石半刚性基层组成，6 为面层之间采用改性乳化沥青粘层连接，7为面层和基层之间铺设高弹性沥青应力吸收层，8为沥青混合料颗粒，9为高强度水泥基浆料。
具体实施方式
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本发明提供了一种道路交叉口高度抗变形路面结构和方法。
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在此记载的实施例为本发明的特定具体实施方式，用于说明本发明的构思，为示例性的，并非对本发明实施方式及范围的限定。除了在此记载的实施例以外，本领域技术人员还能够基于本申请专利要求书和说明书所公开内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
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以下实施例所用的部分原料来源如下：70#石油沥青为中石化a-70基质沥青；轻质植物油为蓖麻油制得的植物沥青，由阿里巴巴上购买；抗剥落剂为上海捷漫贸易有限公司提供的kg80抗剥落剂。
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实施例
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实施例1：如图1所示，一种道路交叉口高度抗变形路面结构，该路面结构包括从上到下依次设置的高粘聚性沥青微罩面磨耗层1、高强度刚柔复合材料上面层2、高模量沥青中面层3、改性沥青下面层4、水泥稳定碎石半刚性基层5、面层之间采用的改性乳化沥青粘层6、面层和基层之间铺设的高弹性沥青应力吸收层7。
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高粘聚性沥青微罩面磨耗层1的厚度为12mm，其空隙率为4％，其材料的及浸水马歇尔残留稳定度为94％、冻融劈裂试验残留强度比为91％。
[0029]
高粘聚性沥青微罩面磨耗层采用的材料由质量百分比为1:13.33～1:11.49的高粘聚性改性沥青和集料组成，其中高粘聚性改性沥青，以质量百分比计，包括： 70#基质沥青84.5％、网状结构型sbs改性剂7.8％、树脂橡胶复合增粘剂3.7％、植物轻质油3.7％、非胺类抗剥落剂0.3％；集料的最大公称粒径为4.75mm。
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高强度刚柔复合材料上面层2的厚度为40mm，由空隙率为30％的沥青混合料中灌入法国unikrete公司生产的高强度水泥浆料制得，沥青和水泥基浆料的质量比为1:5.15～1:6.25，高强度刚柔复合材料60℃动稳定度为63000次/mm、杨氏模量为8000mpa，制得的高强度刚柔复合材料微观相态结构见图2。
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高模量沥青中面层3的厚度为60mm，其空隙率为4％，采用sbs树脂改性沥青玛蹄脂碎石混合料；改性沥青下面层4的厚度为80mm，其空隙率为4％，采用sbs改性沥青玛蹄脂碎石混合料；水泥稳定碎石半刚性基层5的厚度为 360mm。
[0032]
在其他实施例中，高模量沥青中面层3的材质替换为添加抗车辙剂的改性沥青玛蹄脂碎石混合料。
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改性乳化沥青粘层6采用上海城建日沥公司生产的firmzol乳化沥青材料；高弹性沥青应力吸收层7的厚度为12mm，采用砂粒式高弹性改性沥青混合料，所采用的高弹性改性沥青25℃弹性恢复率为99％；
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一种道路交叉口高度抗变形路面结构，在进口车道铺设该路面结构，也就是在进
口车道停车标线前10米范围内铺设该路面结构。
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如图3所示，为两种路面结构，在相同车轮荷载作用条件下(竖向荷载 0.7mpa，水平力系数为0.5)，车轮下方区域沥青结构层内的最大剪应力分布曲面图。其中，1为本发明路面结构的曲面图，2为一般沥青路面结构的曲面图，显而易见，与一般沥青路面结构2相比，本发明路面结构1的沥青结构层内的剪应力值显著降低，从而可大幅提升路面结构抗变形能力，延长路面结构的使用寿命。
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上述路面结构的操作使用方法如下：
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本发明分别通过加强各层之间的连续性、增强上面层强度、提升表面层功能性、延长半刚性基层寿命等方式，提供了高性能的路面结构；此外，该路面结构具有路面养护快速、便捷的特点。以上，有效解决了道路交叉口进口车道沥青路面易发生变形损坏的问题，可保障该处路面的高品质服务水平。
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经过大量的路面结构力学计算分析以及路面变形损坏现场调研发现，道路交叉口沥青路面的变形损坏主要原因包括三个方面：沥青面层内剪应力过大；沥青面层之间、面层与基层之间粘结性不足；基层损坏导致的结构性变形损坏，其中剪应力过大是变形的主要原因。近年来，随着材料技术发展，出现了高性能水泥基浆料，基于此研制出了“刚柔并济”的复合材料，具有高度抗变形能力，但该材料密实、刚度大，其行驶舒适性、抗滑性和降噪能力均较差，由此在其上加铺一层微罩面磨耗层可提升铺装整体的安全舒适性；应力吸收层的铺设可增强面层和基层间的粘结、保护基层结构，有利于延长基层寿命。
[0039]
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所作的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。