全柔性厂拌热再生沥青路面结构

摘要

本发明公开了一种全柔性厂拌热再生沥青路面结构，属于道路工程领域。其特点是包括复合再生级配碎石垫层、高铣刨料掺量厂拌热再生沥青混合料柔性基层、中高铣刨料掺量厂拌热再生下面层、常规铣刨料掺量中面层和常规铣刨料掺量表面层，复合再生级配碎石垫层、高铣刨料掺量厂拌热再生沥青混合料柔性基层、中高铣刨料掺量厂拌热再生下面层、常规铣刨料掺量中面层和常规铣刨料掺量表面层自下而上依次铺筑在碾压好的路基上。与现有技术相比，本发明的热再生沥青路面结构具有成本低、寿命长、工期短等特点，具有良好的推广应用价值。

权利要求

1.全柔性厂拌热再生沥青路面结构，其特征在于：包括复合再生级配碎石垫层、高铣刨料掺量厂拌热再生沥青混合料柔性基层、中高铣刨料掺量厂拌热再生下面层、常规铣刨料掺量中面层和常规铣刨料掺量表面层，复合再生级配碎石垫层、高铣刨料掺量厂拌热再生沥青混合料柔性基层、中高铣刨料掺量厂拌热再生下面层、常规铣刨料掺量中面层和常规铣刨料掺量表面层自下而上依次铺筑在碾压好的路基上，根据道路的抗冻性设计，复合再生级配碎石垫层采用单层或者双层铺筑，单层厚度为

15～20cm，复合再生级配碎石垫层由沥青铣刨料和水稳铣刨料复配而成，4.75mm筛孔以下的部分采用沥青铣刨料，4.75mm筛孔以上的部分采用水稳铣刨料，高铣刨料掺量厂拌热再生沥青混合料柔性基层采用的胶结料为改性沥青，沥青铣刨料掺加比例为50～55％，级配范围为：标准筛孔31.5mm通过率范围为100％；标准筛孔26.5mm通过率范围为85～100％；标准筛孔19mm通过率范围为60～80％；标准筛孔13.2mm通过率范围为40～70％；标准筛孔9.5mm通过率范围为30～60％；标准筛孔4.75mm通过率范围为35～55％；标准筛孔2.36mm通过率范围为20～50％；标准筛孔1.18mm通过率范围为10～30％；标准筛孔0.6mm通过率范围为7～25％；标准筛孔0.3mm通过率范围为5～21％；标准筛孔0.15mm通过率范围为5～18％；标准筛孔0.075mm通过率范围为3～8％。

2.根据权利要求1所述的全柔性厂拌热再生沥青路面结构，其特征在于：复合再生级配碎石垫层铺筑在碾压好的路基之上，铺筑完成后，道路表面的路基回弹模量不小于150MPa。

3.根据权利要求2所述的全柔性厂拌热再生沥青路面结构，其特征在于：复合再生级配碎石垫层的级配范围为：

标准筛孔31.5mm通过率范围为100％；标准筛孔26.5mm通过率范围为80～100％；标准筛孔19mm通过率范围为60～85％；标准筛孔9.5mm通过率范围为50～75％；标准筛孔4.75mm通过率范围为25～50％；标准筛孔0.6mm通过率范围为5～30％；标准筛孔0.075mm通过率范围为3～6％。

4.根据权利要求1所述的全柔性厂拌热再生沥青路面结构，其特征在于：高铣刨料掺量厂拌热再生沥青混合料柔性基层由下柔性基层、上柔性基层组成，下柔性基层和上柔性基层的厚度均为8‑12cm，铺筑下柔性基层前，在复合再生级配碎石垫层上铺筑热沥青同步碎石封层；

下柔性基层和上柔性基层铺筑后，在下柔性基层和上柔性基层上均撒布改性乳化沥青粘层。

5.根据权利要求1所述的全柔性厂拌热再生沥青路面结构，其特征在于：中高铣刨料掺量厂拌热再生下面层采用AC‑25沥青混合料，厚度为8‑10cm，采用基质沥青或者改性沥青，沥青铣刨料掺加比例为30％～50％，其铺筑完成后，撒布改性乳化沥青粘层。

6.根据权利要求1所述的全柔性厂拌热再生沥青路面结构，其特征在于：常规铣刨料掺量中面层采用AC‑20C沥青混合料，中面层厚度为6‑8cm，采用改性沥青或者高粘改性沥青，沥青铣刨料掺加比例不超过30％，其铺筑完成后，撒布改性乳化沥青粘层。

7.根据权利要求1所述的全柔性厂拌热再生沥青路面结构，其特征在于：常规铣刨料掺量表面层采用SMA‑13沥青混合料，表面层厚度为3‑4cm，采用SBS改性沥青或者高粘改性沥青，沥青铣刨料掺加比例不超过30％。

8.根据权利要求1所述的全柔性厂拌热再生沥青路面结构，其特征在于：高铣刨料掺量厂拌热再生沥青混合料柔性基层、中高铣刨料掺量厂拌热再生下面层、常规铣刨料掺量中面层和常规铣刨料掺量表面层总厚度不少于35cm。

说明书

全柔性厂拌热再生沥青路面结构

技术领域

[0001] 本发明涉及道路工程领域，具体提供一种全柔性厂拌热再生沥青路面结构。

背景技术

[0002] 从材料的角度：

[0003] 现有沥青路面厂拌热再生技术可使旧路材料得以重复利用，显著的优点是节约资源、环保和缩减投资，具有极大的经济与社会效益。

[0004] 从其实施效果来看，常规厂拌热再生(铣刨料掺加比例30％以内)在道路工程中应用较为广泛，但是对于高掺量(铣刨料掺加比例大于30％)的厂拌热再生混合料由于其性能的影响，尤其是其耐疲劳性能的影响，很少能应用于高等级道路的较高结构层中，因此应用不广泛。

[0005] 从路面结构的角度：

[0006] 我国常规的路面结构大部分为半刚性的路面结构形式，在沥青面层下会有一定厚度的半刚性基层，通常为水泥稳定碎石基层，此种路面结构在我国公路建设期发挥了很大的作用，同时也展现出了很多问题，比如半刚性基层的开裂问题、路面结构层使用寿命短、路面结构性破坏难以维修等问题。

[0007] 资源的循环利用角度：

[0008] 目前，我国高速公路经过多年的大规模建设，通车里程迅速增长，截止2019年底，我国通车高速公路里程已超过14.3万公里，居世界第二位，大规模建设后带来的是路面养护的日益增多，在道路的维修和改扩建中，会出现大量的沥青铣刨料和水稳铣刨料。常规的沥青铣刨料用途为热再生技术和冷再生技术，冷再生技术由于其技术的限制，只能用于较低的柔性基层中，混合料性能不能满足面层的要求，而热再生技术虽然可以应用于沥青面层，但是其铣刨料的掺加比例受限，不能快速高效的消耗出现的沥青铣刨料，环境效益欠佳。

[0009] 经济性和工期角度：

[0010] 随着近几年我国对环境的重视，砂石料价格大幅上涨，传统半刚性基层为主的路面结构形式在工程造价上越来越不占有优势，尤其是近几年沥青价格较低，水稳层的造价与沥青层的造价越来越接近。另外由于传统的半刚性基层需要较长的养护周期，对于保通要求较高的路段影响较大。

[0011] 总体来说，随着我国的经济发展和对公路服务水平要求的提高，半刚性基层为主的路面结构已经渐渐不符合要求，需要一种既能够提高道路使用寿命，又能大量消耗废旧路面材料的结构形式，以满足日益增长的车辆和人们的出行要求。

发明内容

[0012] 本发明是针对上述现有技术的不足，提供一种成本低、工期短、寿命长的全柔性厂拌热再生沥青路面结构。

[0013] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：全柔性厂拌热再生沥青路面结构，其特点是包括复合再生级配碎石垫层、高铣刨料掺量厂拌热再生沥青混合料柔性基层、中高铣刨料掺量厂拌热再生下面层、常规铣刨料掺量中面层和常规铣刨料掺量表面层，复合再生级配碎石垫层、高铣刨料掺量厂拌热再生沥青混合料柔性基层、中高铣刨料掺量厂拌热再生下面层、常规铣刨料掺量中面层和常规铣刨料掺量表面层自下而上依次铺筑在碾压好的路基上。

[0014] 上述路面结构中，复合再生级配碎石垫层在本结构层的最下部分，用于将上部的荷载传至路基结构层，并且由于其自身的防水特点，可以减少底下毛细水向上部结构的渗透，本结构层还可以通过灵活的厚度调节，来满足道路的冻深要求；高铣刨料掺量厂拌热再生沥青混合料柔性基层作为本路面结构的主要承重层，具有较高的抗疲劳性能和抗变形能力；在高铣刨料掺量厂拌热再生沥青混合料柔性基层之上为中高铣刨料掺量厂拌热再生下面层，其铣刨料的掺加量相对于厂拌热再生沥青混合料柔性基层有所降低，主要考虑到随着面层层位越提升，其抗疲劳性能要求越高，混合料要求越严格；常规铣刨料掺量中面层主要承受路面结构中的最大剪应力，其抗车辙性能要求较高，并且由于层位较高，其抗低温性能也需满足要求；常规铣刨料掺量表面层主要承受车辆的直接荷载，并且还需要具备一定的表面功能，比如抗滑性能和防水性能，需要性能较高的沥青混合料。

[0015] 作为优选，根据道路的抗冻性设计，复合再生级配碎石垫层采用单层或者双层铺筑，单层厚度为15～20cm，复合再生级配碎石垫层铺筑完成后，道路表面的路基回弹模量不小于150MPa。

[0016] 进一步的，复合再生级配碎石垫层由处理后的(根据筛孔的要求将原始铣刨料进行筛分分档)沥青铣刨料和水稳铣刨料复配而成，4.75mm筛孔以下的部分采用沥青铣刨料，4.75mm筛孔以上的部分采用水稳铣刨料。特别是，当沥青铣刨料和水稳铣刨料的质量比为
1:(1‑3)时荷载传输效果最佳。

[0017] 进一步的，复合再生级配碎石垫层的级配范围优选为：

[0018] 标准筛孔31.5mm通过率范围为100％；标准筛孔26.5mm通过率范围为80～100％；标准筛孔19mm通过率范围为60～85％；标准筛孔9.5mm通过率范围为50～75％；标准筛孔
4.75mm通过率范围为25～50％；标准筛孔0.6mm通过率范围为5～30％；标准筛孔0.075mm通过率范围为3～6％。

[0019] 作为优选，高铣刨料掺量厂拌热再生沥青混合料柔性基层由下柔性基层、上柔性基层组成，下柔性基层和上柔性基层的厚度均为8‑12cm,采用的胶结料为改性沥青，沥青铣刨料掺加比例不少于50％。

[0020] 铺筑下柔性基层前，优选在复合再生级配碎石垫层上铺筑热沥青同步碎石封层，以粘结上下层结构，同时防止地下水渗入到面层中，起到防水的作用。

[0021] 下柔性基层和上柔性基层铺筑后，优选在下柔性基层和上柔性基层上均撒布改性乳化沥青粘层，起到上下沥青面层间的粘结作用。

[0022] 进一步的，高铣刨料掺量厂拌热再生沥青混合料柔性基层的级配范围优选为：

[0023] 标准筛孔31.5mm通过率范围为100％；标准筛孔26.5mm通过率范围为85～100％；标准筛孔19mm通过率范围为60～80％；标准筛孔13.2mm通过率范围为40～70％；标准筛孔
9.5mm通过率范围为30～60％；标准筛孔4.75mm通过率范围为35～55％；标准筛孔2.36mm通过率范围为20～50％；标准筛孔1.18mm通过率范围为10～30％；标准筛孔0.6mm通过率范围为7～25％；标准筛孔0.3mm通过率范围为5～21％；标准筛孔0.15mm通过率范围为5～18％；
标准筛孔0.075mm通过率范围为3～8％。

[0024] 作为优选，中高铣刨料掺量厂拌热再生下面层采用AC‑25沥青混合料，厚度为8‑10cm，采用基质沥青或者改性沥青，沥青铣刨料掺加比例为30％～50％，其铺筑完成后，撒布改性乳化沥青粘层。

[0025] 作为优选，常规铣刨料掺量中面层采用AC‑20C沥青混合料，中面层厚度为6‑8cm，采用改性沥青或者高粘改性沥青，沥青铣刨料掺加比例不超过30％，其铺筑完成后，撒布改性乳化沥青粘层。

[0026] 作为优选，常规铣刨料掺量表面层采用SMA‑13沥青混合料，表面层厚度为3‑4cm，采用SBS改性沥青或者高粘改性沥青，沥青铣刨料掺加比例不超过30％。

[0027] 作为优选，高铣刨料掺量厂拌热再生沥青混合料柔性基层、中高铣刨料掺量厂拌热再生下面层、常规铣刨料掺量中面层和常规铣刨料掺量表面层总厚度不少于35cm。

[0028] 作为优选，高铣刨料掺量厂拌热再生沥青混合料柔性基层、中高铣刨料掺量厂拌热再生下面层可添加一定比例的再生剂，再生剂的选型和掺加比例根据沥青铣刨料中的老化沥青性能确定。

[0029] 复合再生级配碎石垫层、常规铣刨料掺量中面层和常规铣刨料掺量表面层可根据混合料性能测试结果，如果低温性能不满足规范的要求，则需要加入再生剂；如果低温性能满足规范要求，则无需要加入再生剂。

[0030] 所述再生剂优选为RA5、RA25热拌沥青再生剂。

[0031] 和现有技术相比，本发明的全柔性厂拌热再生沥青路面结构具有以下突出的有益效果：

[0032] (一)经过验证，全柔性设计的沥青路面结构较传统的半刚性基层具有明显的耐疲劳优势，并且不会出现半刚性基层与沥青面层粘结性不好导致的结构病害，另外，本发明路面整体结构具有较强的抗反射裂缝能力，不会出现横向裂缝，而半刚性基层却无法避免，因此全柔性结构减少了路面的开裂，减少了结构性维修的次数，防止水损坏的发生，提高了道路的服务质量。从路面使用实名的角度，半刚性基层路面结构设计寿命15年，但一般5‑7年就要进行中修，10年进行大修，很少有服役时间超过设计寿命的情况，全柔性路面的使用寿命是半刚性基层路面的两倍以上，并且整个服务期内只需要进行轻微的车辙处理和表面抗滑恢复，没有大修或者结构性维修，整个服役期内节省了筑路资源，提高了道路的服役质量。

[0033] (二)充分利用了废旧沥青路面铣刨料和水稳铣刨料，实现就沥青路面材料的真正再生，可以最大限度的消耗道路维修和改扩建中产生的废旧路面材料，减少了此类材料对环境的污染，同时减少了这些材料的堆积占用的土地；另一方面铣刨料的大规模使用，在一定程度减少了矿山资源的开采并且减少了沥青等材料的使用，对于资源的可持续发展帮助巨大。

[0034] (三)路面厚度减薄40cm以上，全柔性厂拌热再生路面结构的前期造价已经较常规的半刚性沥青路面结构减低至少20％，可以显著减少项目初期的预算经费，为业主和国建减少了金钱，节省了建设资源。

[0035] (四)本发明的路面结构由于不存在半刚性类的材料，因此施工的过程中不需要进行封闭养生，项目的建造周期也可缩短一个月以上，工程效益和保通效益显著。

附图说明

[0036] 附图1是实施例全柔性厂拌热再生沥青路面结构示意图。

[0037] 附图中的标记分别表示：

[0038] 1、碾压好的路基，2、复合再生级配碎石垫层，3、高铣刨料掺量厂拌热再生沥青混合料柔性基层，31、下柔性基层，32、上柔性基层，4、中高铣刨料掺量厂拌热再生下面层，5、常规铣刨料掺量中面层，6、常规铣刨料掺量表面层。

具体实施方式

[0039] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

[0040] 【实施例】

[0041] 本实施例的全柔性厂拌热再生沥青路面结构主要由自下而上依次铺筑在碾压好的路基1上的复合再生级配碎石垫层2、高铣刨料掺量厂拌热再生沥青混合料柔性基层3、中高铣刨料掺量厂拌热再生下面层4、常规铣刨料掺量中面层5和常规铣刨料掺量表面层6构成。

[0042] 1.复合再生级配碎石垫层2的铺筑

[0043] 根据施工地区道路的抗冻性设计，采用单层即可满足冰冻深度要求，因此最下采用20cm厚的单层复合再生级配碎石垫层2，道路表面的路基回弹模量实测结果为190MPa，满足不小于150MPa的要求。

[0044] 复合再生级配碎石垫层2由筛分后的沥青铣刨料和水稳铣刨料复配而成，其中4.75mm筛孔以下的部分采用沥青铣刨料，4.75mm筛孔以上的部分采用水稳铣刨料。复合再生级配碎石垫层的级配如下：

[0045]

[0046] 其中沥青铣刨料和水稳铣刨料的质量比为32:68。

[0047] 级配碎石要求的CBR值为100％，经过检测本发明的级配的CBR值为285％，远远超过规范的要求结果。

[0048] 2.高铣刨料掺量厂拌热再生沥青混合料柔性基层3的铺筑

[0049] 高铣刨料掺量厂拌热再生沥青混合料柔性基层3分层铺筑，由下柔性基层31、上柔性基层32组成，每层铺筑厚度9cm。

[0050] 下柔性基层31铺筑在复合铣刨级配碎石垫层2之上。在铺筑下柔性基层31前需要在复合再生级配碎石垫层2上铺筑热沥青同步碎石封层。同步碎石封层采用SBS改性沥青，撒布量为每平米1.2kg，碎石撒布量为每平米7kg。

[0051] 上柔性基层32铺筑在下柔性基层31之上。

[0052] 下柔性基层31、上柔性基层32在铺筑完成后均撒布粘层，粘层采用改性乳化沥青，固含量为52％，撒布量为每平米0.6kg。

[0053] 下柔性基层31、上柔性基层32厂拌热再生混合料中的沥青铣刨料掺加比例为55％，采用的胶结料为SBS改性沥青。SBS改性沥青用量为混合料总质量的2.4％。为了使混合料性能满足要求，掺加入占混合料总质量0.2％的RA25热拌沥青再生剂，级配满足以下的要求：

[0054]

[0055] 经过性能测试，混合料的性能满足下表所示：

[0056] 检测项目 单位 实测结果 规范要求马歇尔稳定度 kn 11.4 8
流值 mm 3.5 2～4
动稳定度 次/mm 5187 2800
低温性能 μm 2894 2800
冻融劈裂试验 ％ 83 80

[0057] 混合料的所有指标满足规范的要求，并且其体现高温性能的动稳定度超过规范要求近两倍，抗永久变性能显著。

[0058] 3、中高铣刨料掺量厂拌热再生下面层4的铺筑

[0059] 中高铣刨料掺量厂拌热再生下面层4采用厂拌热再生AC‑25沥青混合料，厚度为8cm，铣刨料掺加比例为45％，胶结料采用基质沥青。基质沥青用量为混合料总质量的2％，外加RA25热拌沥青再生剂占混合料总质量的0.15％。

[0060] 本实施例中AC‑25级配如下：

[0061]

[0062] 混合料的性能满足以下的要求：

[0063]检测项目 单位 实测结果 规范要求
马歇尔稳定度 kn 13.4 8
流值 mm 3.3 2～4
动稳定度 次/mm 4632 1000
冻融劈裂试验 ％ 88 75

[0064] 混合料的性能满足规范的要求，且动稳定较高。

[0065] 在本层铺筑完成后，撒布改性乳化沥青粘层。改性乳化沥青固含量为52％，撒布量为每平米0.6kg。

[0066] 4、常规铣刨料掺量中面层5的铺筑

[0067] 常规铣刨料掺量中面层5采用AC‑20C沥青混合料，中面层5厚度为6cm，铣刨料掺加比例为28％，胶结料采用改性沥青。改性沥青用量为混合料总质量的3.3％，混合料性能较高，不需要外加再生剂。

[0068] 混合料的级配如下：

[0069]

[0070] 混合料性能满足下表要求：

[0071]检测项目 单位 实测结果 规范要求
马歇尔稳定度 kn 13.7 8
流值 mm 3.1 2～4
动稳定度 次/mm ＞6000 2800
低温性能 μm 2933 2800
冻融劈裂试验 ％ 89.3 80

[0072] 混合料性能优异所有性能超过规范的要求。

[0073] 在本结构层铺筑完成后，撒布改性乳化沥青粘层。

[0074] 5、常规铣刨料掺量表面层6

[0075] 常规铣刨料掺量表面层6采用SMA‑13沥青混合料，表面层厚度为4cm，SMA路面铣刨料掺加比例为21％，采用SBS改性沥青。外加SBS改性沥青占混合料总质量的5％。外加纤维占混合料质量的0.2％。

[0076] 混合料的配合比如下所示：

[0077]

[0078] 混合料性能满足下表要求：

[0079]检测项目 单位 实测结果 规范要求
马歇尔稳定度 kn 12.8 6
动稳定度 次/mm ＞6000 2800
低温性能 μm 3211 2800
冻融劈裂试验 ％ 92.1 80

[0080] 混合料性能满足规范的要求。

[0081] 6.经济性分析

[0082] 按照常规高速公路的路面结构与本发明结构进行对比，从工程造价的角度对本路面结构的经济性进行分析，分析结果如下表所示

[0083]

[0084] 采用本路面结构每平米可以减少工程造价155.7元，节省幅度为34.6％，经济效益显著，双向四车道高速公路按照路面3.75m×4(车道)+3m(紧急车道)×2(左右两幅)＝21m的宽度计算，每公里(1000m)可以节省工程造价为327万元，每百公里可以减少道路面层的修建费用3.27亿元，经济效果显著。

[0085] 以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。