一种低温抗裂型复合改性沥青路面结构的制作方法

本发明属于沥青混凝土路面，具体涉及一种低温抗裂型复合改性沥青路面结构。

背景技术：

1、高原地区由于海拔较高，其气候具有常年气温低、昼夜温差大、降温速度快、极端低温天气较频繁等特点，使得高原地区的沥青路面更容易产生温缩开裂，常规的沥青材料难以满足高原寒冷地区的应用条件，使得路面病害频发，影响沥青路面的使用寿命，并且会使路面的养护成本较高；

2、半刚性基层沥青路面由于具有较好的路面结构承载能力，在我国得到了大量应用，是主要的路面结构类型，而在半刚性基层的类型中，水泥稳定碎石的应用比例则相对较大；水泥稳定碎石在碾压成型后，随着水泥水化反应的进行，水泥逐渐硬化，但同时也伴随着基层材料的收缩，因此，容易产生干缩裂缝。在路面服役过程中由于受到行车荷载以及环境温度的影响，基层也容易产生温缩开裂，并逐渐反射至沥青面层，形成路面病害；

3、为了提高沥青路面在寒冷地区的抗裂能力，目前现有的技术方案中，通过在基层和沥青面层之间设置耐疲劳抗裂层来提高路面结构的抗裂性能，耐疲劳抗裂层包括采用橡胶沥青应力吸收层、聚丙烯非织造土工织物等材质制成，从而减少路面反射裂缝的出现，但聚丙烯非织造土工织物可能会影响基层与沥青面层之间的粘结效果，使路面层间抗剪能力变差；还有一种提高路面结构抗裂能力的方法是在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，通过对在施工养生期内以及运营期内产生的裂缝进行主动控制，降低裂缝反射对沥青路面造成的破坏，但该技术方案需要对基层进行大量预切缝，施工难度较大，且运营期内基层开裂位置可能与预切缝不能很好地重合，导致措施失效；

4、基于此，针对高原寒冷地区路面裂缝病害频发的问题，缺少一种能够在不影响基层与沥青路面层之间的粘结效果以及施工难度低的基础上能够减少沥青路面在极端低温环境下产生温缩开裂的沥青路面结构。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种低温抗裂型复合改性沥青路面结构，通过抗开裂型水泥稳定碎石基层以及低温抗开裂性能优异的复合改性沥青面层的组合结构，提高路面结构的整体抗低温开裂的性能，得到一种能够在不影响基层与沥青路面层之间的粘结效果以及施工难度低的基础上能够减少沥青路面在极端低温环境下产生温缩开裂的沥青路面结构。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种低温抗裂型复合改性沥青路面结构，包括自上而下依次设置的密实型复合改性沥青混凝土上面层、密级配复合改性沥青混凝土中面层、密级配改性沥青混凝土抗疲劳下面层、改性沥青同步碎石封层、抗开裂型水泥稳定碎石基层、抗开裂型水泥稳定碎石底基层以及垫层：所述密实型复合改性沥青混凝土上面层、密级配复合改性沥青混凝土中面层以及密级配改性沥青混凝土抗疲劳下面层之间均设置有改性乳化沥青粘结层；所述改性沥青同步碎石封层与抗开裂型水泥稳定碎石基层之间设置有普通乳化沥青透层。

4、优选的，所述密实型复合改性沥青混凝土上面层的混合料按照材料的组成和结构的级配为sma-13或ac-13中的一种，厚度为4～5cm，密实型复合改性沥青混凝土上面层的胶结料采用复合改性沥青。

5、优选的，所述密级配复合改性沥青混凝土中面层的级配为ac-20或ac-16中的一种，厚度为5～8cm，密级配复合改性沥青混凝土中面层的胶结料采用复合改性沥青。

6、优选的，所述复合改性沥青按照重量份计包括基质沥青100份，sbs改性剂0.5～4份，sbr改性剂2～8份，丁二烯橡胶2～8份，橡胶油6～20份，稳定剂0.02～0.2份，抗氧剂0.2～1.0份，抗紫外剂0.2～1.0份。

7、采用上述技术方案，沥青中面层和沥青上面层的胶结料采用sbs、sbr、丁二烯橡胶复合改性制备的沥青，目前常用的sbs改性沥青通常具有较好的高温性能，但其低温性能在高原地区往往适应性较差；本技术方案充分利用sbr和丁二烯橡胶具有优异的低温延展性的特点，并结合sbs改性剂良好的高温改善性能，使复合改性沥青具有优异低温性能的同时可以兼具较好的高温性能；同时通过抗氧剂和抗紫外剂的添加提高改性沥青抵抗热氧老化和光氧老化的能力，从而减小改性沥青在路面服役过程中的老化速度，降低沥青的脆性，使复合改性沥青以及复合改性沥青混合料的低温抗裂性能得到有效提升。

8、优选的，所述密级配改性沥青混凝土抗疲劳下面层的公称粒径≤13.2mm，其中，0.075mm通过率为6～8％，2.36mm通过率为28～43％，4.75mm通过率为41～64％，9.5mm通过率为66～82％，13.2mm通过率为80～100％，16mm通过率为100％；油石比为5.5％～8.5％，沥青混凝土空隙率为1.5％～3.0％，厚度为3.5～5.0cm。

9、采用上述技术方案，密级配改性沥青混凝土抗疲劳下面层具有高油石比且较低空隙率的特点，可以提高沥青混合料的柔韧性并增加沥青层的密实程度，减小空气与水进入沥青层内部的概率，降低沥青的老化速度，从而提高沥青下面层的抗疲劳以及抗低温开裂性能，延缓基层裂缝反射至沥青面层。

10、优选的，所述改性沥青同步碎石封层采用sbs改性沥青同步碎石封层或橡胶改性沥青同步碎石封层中的一种。

11、采用上述技术方案，改性沥青同步碎石封层在路面结构设计中主要起到粘结、防水和抵抗反射裂缝的作用。

12、优选的，所述抗开裂型水泥稳定碎石基层以及抗开裂型水泥稳定碎石底基层，其级配范围如下：0.075mm通过率为0～5％，0.6mm通过率为8～15％，2.36mm通过率为17～27％，4.75mm通过率为29～39％，9.5mm通过率为47～57％，19mm通过率为72～89％，26.5mm通过率为100％。

13、采用上述技术方案，由于需要考虑现场压实的情况，水泥稳定碎石层厚度过大时，无法全厚度碾压密实，因此，本技术需要设置成两层进行碾压，将基层路面分为抗开裂型水泥稳定碎石基层以及抗开裂型水泥稳定碎石底基层进行设置。

14、抗开裂型水泥稳定碎石基层以及抗开裂型水泥稳定碎石底基层的级配对其抗裂性能有较大影响，级配较细时，混合料易于碾压密实，但由于细集料特别是粉料具有更高的比表面积，对水分的吸收能力更强，细集料含量过高容易使混合料出现“偏干”现象，进而产生干缩裂缝和温缩裂缝；级配较粗时，混合料容易产生离析现象，难以碾压密实，进而导致基层板结性不佳，降低路面整体结构承载力；通过对抗开裂型水泥稳定碎石基层以及抗开裂型水泥稳定碎石底基层的级配区间进行优化，有效控制了混合料中细集料的含量，使混合料级配整体均匀性较好。

15、优选的，所述抗开裂型水泥稳定碎石基层水泥的占比为3.0％～4.5％，添加有占比为0.6％～1.2％的聚氨酯纤维；厚度为16～25cm。

16、采用上述技术方案，对混合料中水泥剂量进行优化，保障结构层强度并同时控制强度值不过高；由于结合聚氨酯纤维具有优良韧性和弹性的特点，将聚氨酯纤维应用到水泥稳定碎石混合料中，通过聚氨酯纤维在混合料中产生“加筋”作用，增强混合料的韧性，降低抗开裂型水泥稳定碎石基层产生温缩裂缝和干缩裂缝的风险；

17、抗开裂型水泥稳定碎石基层的层位更高，是更主要的荷载承重层，因此，抗开裂型水泥稳定碎石基层混合料的强度要求比抗开裂型水泥稳定碎石底基层要高，因此本技术提出了能够结合两种不同的基层荷载水平而得出的稳定用水泥剂量占比；

18、而抗开裂型水泥稳定碎石底基层层位更低，其层位温度随气温的变化影响更小，因此，温度变化对抗开裂型水泥稳定碎石底基层混合料开裂的影响更小，因此本技术提出了能够结合两种不同基层温度场变化情况而得出最合理的聚氨酯纤维掺量。

19、优选的，所述抗开裂型水泥稳定碎石底基层水泥的占比为3.0％～4.0％，添加有占比为0.3％～0.9％的聚氨酯纤维；厚度为16～25cm。

20、采用上述技术方案，对混合料中水泥剂量进行优化，保障结构层强度并同时控制强度值不过高；由于结合聚氨酯纤维具有优良韧性和抗拉伸性能的特点，将聚氨酯纤维应用到水泥稳定碎石混合料中，通过聚氨酯纤维在混合料中产生“加筋”作用，增强混合料的韧性，降低抗开裂型水泥稳定碎石底基层产生温缩裂缝和干缩裂缝的风险。

21、优选的，所述垫层为级配砂砾石或级配碎石，厚度为15～20cm。

22、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：通过聚氨酯纤维增强的抗裂型水泥稳定碎石层提高了基层的抗开裂能力，降低了基层干缩开裂和温缩开裂的风险；采用sbs改性沥青或橡胶改性沥青同步碎石封层作为基层与沥青面层的粘结层，使路面结构层能形成连续整体，提高结构整体稳定性；同时，采用富油且低空隙率的抗疲劳沥青混合料作为下面层，以及低温性能优异的复合改性沥青混合料作为沥青中上面层，提高沥青面层的抗疲劳开裂以及抗低温开裂的能力；通过对路面底基层、基层以及沥青面层等各结构层抗低温开裂能力的提升，可以使整个路面结构层的低温抗开裂性能也得到显著提高，从而在不增加路面结构层施工难度，且不影响路面结构层层间粘结效果的情况下使路面结构整体具有十分优异的抗开裂能力。