提高瀝青面層與水泥穩定基層界面連接強度的結構和方法

2023-05-15 22:44:11 1

專利名稱：：提高瀝青面層與水泥穩定基層界面連接強度的結構和方法
技術領域：
：本發明涉及一種道路工程結構和施工方法，特別是一種瀝青路面中的瀝青面層與水泥穩定粒料基層之間的連接結構和方法。
背景技術：
：瀝青路面施工過程中，水泥穩定粒料基層表面很難清掃乾淨；透層油滲透深度有限。瀝青面層與水泥穩定基層之間的層間連接處於半連續狀態，施工過程中導致瀝青下面層出現混合料推移、開裂和鬆散現象。道路投入使用後，在交通荷載作用下瀝青層底部產生較大的拉應力，從而發生疲勞破壞。
發明內容本發明的目的是提供一種提高瀝青面層與水泥穩定基層界面連接強度的結構和方法，要解決的技術問題是提高瀝青面層與水泥穩定基層之間的連接強度。本發明採用以下技術方案一種提高瀝青面層與水泥穩定基層界面連接強度的結構，瀝青下面層與水泥穩定粒料基層連接，所述瀝青下面層與水泥穩定粒料基層連接處設有連接瀝青下面層與水泥穩定粒料基層的射釘。本發明的射釘為長40mm80mm，釘杆直徑為3mm5mm，採用優質碳素結構鋼材料。本發明的射釘射入水泥穩定粒料基層深度為20mm40mm。本發明射釘的排列方式為正方形。本發明的正方形邊長為50mm1000mm。本發明射釘的排列方式為三角形。本發明的三角形邊長為50mm1000mm。一種提高瀝青面層與水泥穩定基層界面連接強度的方法，包括以下步驟一、在路面製作水泥穩定粒料基層；二、在水泥穩定粒料基層表面射入射釘；三、攤鋪和碾壓瀝青面層。本發明的方法射釘長為40mm80mm，射入水泥穩定粒料基層深度為20mm40mm。本發明的方法射釘的排列方式為正方形或三角形。本發明與現有技術相比，採用射釘連接瀝青面層與水泥穩定粒料基層，提高了面層與基層界面的連接強度，顯著減小瀝青面層底部拉應力，有效防治施工過程中下面層產生推移、開裂和鬆散現象，而且具有加筋和補強作用，提高了下面層剛度，可以減薄瀝青面層厚度。圖1是本發明實施例的路面結構示意圖。圖2-l是本發明實施例的射釘排列方式圖(一)。圖2-2是本發明實施例的射釘排列方式圖(二)。圖3是本發明實施例的剪切試驗的試件與加載模式圖。圖4是本發明實施例的剪切試件中射釘排列位置圖。圖5是本發明實施例的疲勞試驗的試件與加載模式圖。圖6是本發明實施例的剪切試件中射釘排列位置圖。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。如圖1所示，本發明的提高瀝青面層與水泥穩定基層界面連接強度的結構，在水泥穩定粒料基層1上攤鋪瀝青面層時，在瀝青下面層2與水泥穩定粒料基層1的連接面安裝射釘3，用於連接瀝青下面層2與水泥穩定粒料基層1，射釘3為40mm80mm長的鋼釘，釘杆直徑為3mm5mm。通過安裝在攤鋪機攤鋪箱與行走系統，即履帶或車輪之間的射釘裝置，按照50mm1000mm的間距在水泥穩定粒料基層1上射入鋼釘，射入深度為20mm40mm，然後，按現行的《公路瀝青路面施工技術規範》(JTGF40-2004)規定的工藝攤鋪和碾壓瀝青下面層2、中面層4和上面層5。本發明的射釘，採用PS型小平頭射釘，用優質碳素結構鋼材料製成。如圖2-1和圖2-2所示，射釘的排列方式有二種正方向和三角形，正方形邊長為50mm1000mm，三角形邊長為50mm1000mm。本發明的射釘安裝設備，安裝在攤鋪機攤鋪箱與行走裝置，即履帶或車輪之間，可以調節射釘的間距、排列方式和射入深度。本發明的提高瀝青面層與水泥穩定基層界面連接強度的結構和方法，通過下述的試驗，來評價界面連接性能。一、剪切試驗，通過剪切試驗評價射釘連接的水泥穩定粒料與瀝青混合料疊合梁試件的界面剪切性能，試驗模型如圖3所示。試件製備方法為首先，按照《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》(JTJ057-94)規定的靜力壓實法，成型長300mm、寬300mm、厚200mm的水泥穩定粒料板塊6;試件從試模內脫出後，立即放到密封溼氣箱和恆溫室內進行保溫保溼養生。養生時間為7d，養生溫度為25'C。其次，在養生後的水泥穩定粒料表面，按50mmX50mm間距均勻的射入PS52型小平頭射釘3，長52mm，釘杆直徑3.5mm，釘帽直徑7.6mm，射入深度為30mm，如圖4所示，射釘的排列方式為正方形。然後，在射釘後的水泥穩定粒料表面上，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTJ052-2000)中T0703—1993試驗方法，輪碾成型厚60mm的瀝青混合料；室溫下放置24h後，切割成長200mm、寬150mm、高150mm疊合梁試件7。用作對比試驗的改性乳化瀝青透、封層連接的試件製備方法為按照《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》(JTJ057-94)規定的靜力壓實法成型長300mm、寬300mm、厚200mm的水泥穩定粒料板塊；試件從試模內脫出後，立即放到密封溼氣箱和恆溫室內進行保溫保溼養生。養生時間為7d,養生溫度為25'C。其次，在養生後的水泥穩定粒料表面，塗刷2kg/m2的改性乳化瀝青，再撒布3kg/n^5kg/m2的5mm10mm的碎石。室溫下養生3d後，在封層表面上，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTJ052-2000)中T0703-1993試驗方法，輪碾成型厚60生的瀝青混合料。室溫下放置24h後，切割成長200mm、寬150mm、高150mm的疊合梁試件。剪切試驗方法為首先，將試件在20'C的環境箱中保溫6h。然後，如圖3所示，用反力架8固定水泥穩定粒料試件6，在瀝青混合料試件7底部安裝千斤頂，用千斤頂加載，加載速率為50mm/min。需在20°C的空調房間內進行試驗。當施加的最大荷載為P(N)時，界面剪切強度r-^kPa。二、彎曲疲勞試驗，通過疲勞試驗評價射釘連接的水泥穩定粒料和瀝青混合料疊合梁試件的界面疲勞性能，試驗模型如圖5所示。試件製備方法為首先，按照剪切試驗相同的方法製作射釘連接的長300mm、寬300mm、高260mm的雙層板。然後再切割成如圖5、圖6所示的長250mm、寬30mm、高70mm的疊合梁試件。用作對比試驗的改性乳化瀝青透、封層連接的試件製備方法為首先，按照剪切試驗相同的方法製作透、封層連接的長300mm、寬300mm、高260mm的雙層板。然後再切割成如圖5、圖6所示的長250mm、寬30mm、高70mm的疊合梁試件。疲勞試驗方法為採用應變控制模式的彎曲疲勞試驗方法，以瀝青混合料與水泥穩定粒料脫開為界面疲勞破壞標準。試驗設備為美國生產的MTS810材料試驗機。試驗過程中，通過控制小梁試件跨中撓度值來控制試件底部的彎拉應變。如圖5所示，在試件中點加載，支座間距為200mm。加載波形和頻率為10Hz連續式半正矢波荷載。應變水平為400微應變。試驗溫度為15。C。實施例(1)試驗原材料，採用了強度等級為P.C32.5的普通矽酸鹽水泥、SBS(I-D)改性瀝青、BCR型陽離子聚合物改性乳化瀝青、石灰巖集料和礦粉，各項技術指標均滿足《公路路面基層施工技術規範》(JTJ034-2000)、《公路瀝青路面施工技術規範》(JTGF40-2004)的要求。水泥穩定粒料級配為《公路路面基層施工技術規範》(JTJ034-2000)給出的水泥穩定碎石級配範圍的中值，水泥用量為4.5%。瀝青混合料級配為《公路瀝青路面施工技術規範》(JTGF40-2004)給出的AC-20C混合料級配範圍中值，瀝青用量為4.3%。採用了四川南山射釘緊固器材有限公司生產的PS52型小平頭射釘，長52mm，釘杆直徑3.5mm，釘帽直徑7.6mm。(2)剪切試驗，試件製備方法為首先，按照《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》(JTJ057-94)規定的靜力壓實法成型長300mm、寬300mm、厚200mm的水泥穩定粒料板塊；試件從試模內脫出後，立即放到密封溼氣箱和恆溫室內進行保溫保溼養生。養生時間為7d，養生溫度為25t:。其次，在養生後的水泥穩定粒料表面，按50mmX50mm間距均勻的射入PS52型小平頭射釘，射入深度為3cm，射釘的排列方式如圖4所示；然後，在射釘後的水泥穩定粒料表面上，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程〉KJTJ052-2000)中T0703一1993試驗方法，輪碾成型厚60mm的瀝青混合料；室溫下放置24h後，切割成長200mm、寬150mm、高150mm疊合梁試件。用作對比試驗的改性乳化瀝青透、封層連接的試件製備方法為按照《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》(JTJ057-94)規定的靜力壓實法成型長300mm、寬300mm、厚200mm的水泥穩定粒料板塊；試件從試模內脫出後，立即放到密封溼氣箱和恆溫室內進行保溫保溼養生。養生時間為7d，養生溫度為25'C。其次，在養生後的水泥穩定粒料表面，塗刷2kg/r^的改性乳化瀝青，再撒布3kg/m25kg/m2的5mm10mm的碎石。室溫下養生3d後，在封層表面上，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTJ052-2000)中T0703-1993試驗方法，輪碾成型厚60mm的瀝青混合料。室溫下放置24h後，切割成長200mm、寬150mm、高150mm的疊合梁試件。剪切試驗方法為首先，將試件在2(TC的環境箱中保溫6h。然後，用反力架固定水泥穩定粒料試件，如圖3所示。在瀝青混合料試件底部安裝千斤頂，用千斤頂加載，加載速率為50mm/min。需在2(TC的空調房間內進行試驗。當施加的最大荷載為P(N)時，界面剪切強度r-^kPa。剪切試驗結果見表l。由表1可見，射釘連接的瀝青混合料與水泥穩定碎石界面的剪切強度比改性乳化瀝青透、封層連接的界面提高了1倍以上。(3)彎曲疲勞試驗，試件製備方法為首先，按照剪切試驗相同的方法製作射釘連接的長300mm、寬300mm、高260mm的雙層板。然後再切割成如圖5、圖6所示的長250mm、寬30mm、高70mm的疊合梁試件。用作對比試驗的改性乳化瀝青透、封層連接的試件製備方法為首先，按照剪切試驗相同的方法製作透、封層連接的長300mm、寬300mm、高260mm的雙層板。然後再切割成如圖5、圖6所示的長250mm、寬30mm、高70mm疊合梁試件。疲勞試驗方法為採用應變控制模式的彎曲疲勞試驗方法，以瀝青混合料與水泥穩定粒料脫開為界面疲勞破壞標準。試驗設備為美國生產的MTS810材料試驗機。試驗過程中，通過控制小梁試件跨中撓度值來控制試件底部的彎拉應變。加載方法如圖6所示，中點加載，支座間距為200mm。加載波形和頻率為10Hz連續式半正矢波荷載。應變水平為400微應變。試驗溫度為15°C。疲勞試驗結果見表2。由表2可見，射釘連接的瀝青混合料與水泥穩定碎石界面的疲勞壽命比改性乳化瀝青透、封層連接的界面提高了1500多次。本發明的特點是在下面層瀝青混合料攤鋪過程中，採用一定間距的射釘連接水泥穩定粒料基層和瀝青面層。與常用的透、封層連接方式相比，提高了面層與基層界面的連接強度，可以顯著減小瀝青面層底部拉應力；有效防治下面層施工過程中產生推移、開裂和鬆散現象；而且具有加筋和補強作用，提高了下面層剛度，可以減薄瀝青面層厚度。另外，對於長、陡縱坡路段、城市道路的交叉口處等剪應力非常大的特殊路段，可以同時採用透、封層和射釘連接方式，進一步提高界面抗剪切和疲勞性能。表1界面剪切試驗結果tableseeoriginaldocumentpage11表2界面疲勞試驗結果界面連接方式序號疲勞壽命(次)平均疲勞壽命(次)146560244961射釘連接3476794673344589448267647034130600229691改性乳化瀝青透、封層3306031731432961310356330361權利要求1.一種提高瀝青面層與水泥穩定基層界面連接強度的結構，瀝青下面層(2)與水泥穩定粒料基層(1)連接，其特徵在於所述瀝青下面層(2)與水泥穩定粒料基層(1)連接處設有連接瀝青下面層(2)與水泥穩定粒料基層(1)的射釘(3)。2.根據權利要求1所述的提高瀝青面層與水泥穩定基層界面連接強度的結構，其特徵在於所述射釘(3)為長40mm80mm，釘杆直徑為3mm5mm，採用優質碳素結構鋼材料。3.根據權利要求2所述的提高瀝青面層與水泥穩定基層界面連接強度的結構，其特徵在於所述射釘(3)射入水泥穩定粒料基層(1)深度為20mm40mm。4.根據權利要求3所述的提高瀝青面層與水泥穩定基層界面連接強度的結構，其特徵在於所述射釘(3)的排列方式為正方形。5.根據權利要求4所述的提高瀝青面層與水泥穩定基層界面連接強度的結構，其特徵在於所述正方形邊長為50mm1000mm。6.根據權利要求3所述的提高瀝青面層與水泥穩定基層界面連接強度的結構，其特徵在於所述射釘(3)的排列方式為三角形。7.根據權利要求6所述的提高瀝青面層與水泥穩定基層界面連接強度的結構，其特徵在於所述三角形邊長為50mm1000mm。8.—種提高瀝青面層與水泥穩定基層界面連接強度的方法，包括以下步驟一、在路面製作水泥穩定粒料基層；二、在水泥穩定粒料基層表面射入射釘；三、攤鋪和碾壓瀝青面層。9.根據權利要求8所述的提高瀝青面層與水泥穩定基層界面連接強度的方法，其特徵在於所述射釘長為40mm80mm，射入水泥穩定粒料基層深度為20mm40mm。10.根據權利要求9所述的提高瀝青面層與水泥穩定基層界面連接強度的方法，其特徵在於所述射釘(3)的排列方式為正方形或三角形。全文摘要本發明公開了一種提高瀝青面層與水泥穩定基層界面連接強度的結構和方法，要解決的技術問題是提高瀝青面層與水泥穩定基層之間的連接強度。本發明的結構，瀝青下面層與水泥穩定粒料基層連接，所瀝青下面層與水泥穩定粒料基層連接處設有連接瀝青下面層與水泥穩定粒料基層的射釘。本發明的方法包括以下步驟在路面製作水泥穩定粒料基層，在水泥穩定粒料基層表面射入射釘，攤鋪和碾壓瀝青面層。本發明與現有技術相比，採用射釘連接瀝青面層與水泥穩定粒料基層，提高了面層與基層界面的連接強度，顯著減小瀝青面層底部拉應力，有效防治施工過程中下面層產生推移、開裂和鬆散現象，而且具有加筋和補強作用，提高了下面層剛度，可以減薄瀝青面層厚度。文檔編號E01C7/00GK101487216SQ200910104999公開日2009年7月22日申請日期2009年1月13日優先權日2009年1月13日發明者芮維勇,軍蘇,葛折聖,高俊合申請人:深圳市市政工程總公司;葛折聖