一种高韧性格栅加筋沥青路面及其施工方法
阅读说明：本技术 一种高韧性格栅加筋沥青路面及其施工方法 (High-toughness grid reinforced asphalt pavement and construction method thereof ) 是由 高雪池 王林 韦金城 齐辉 马士杰 申全军 倪广聪 陈鲁川 徐希忠 张晓萌 陈婷 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种高韧性格栅加筋沥青路面及其施工方法,属于道路施工技术领域,该路面从上至下包括第一沥青层、第二沥青层、第三沥青层、第四沥青层、基层、地基层,在地基层上依次铺设基层、第四沥青层、第三沥青层、第二沥青层、第一沥青层；其中在第四沥青层的层中铺设有高韧性格栅加筋,高韧性格栅加筋作为第四沥青层层中的夹层铺设,高韧性格栅加筋的受力筋与该路面的行车方向一致；在高韧性格栅加筋的四周及中心位置处分别设置固定位,在固定位上通过固定件与其所在该层沥青层固定。本发明所使用的高韧性格栅加筋应用于沥青路面结构设计中,可提高路面结构的疲劳性能,延长使用寿命,更具有显著的经济效益。(The invention provides a high-toughness grid-reinforced asphalt pavement and a construction method thereof, belonging to the technical field of road construction, wherein the pavement comprises a first asphalt layer, a second asphalt layer, a third asphalt layer, a fourth asphalt layer, a base layer and a foundation layer from top to bottom, and the base layer, the fourth asphalt layer, the third asphalt layer, the second asphalt layer and the first asphalt layer are sequentially laid on the foundation layer; high-toughness grid reinforcement is laid in the fourth asphalt layer, the high-toughness grid reinforcement is laid as an interlayer in the fourth asphalt layer, and the stress bars of the high-toughness grid reinforcement are consistent with the driving direction of the road surface; and fixing positions are respectively arranged at the periphery and the central position of the high-toughness grid reinforcement and are fixed with the asphalt layer of the layer on which the high-toughness grid reinforcement is arranged through fixing parts. The high-toughness grid reinforcement used in the invention is applied to the structural design of the asphalt pavement, can improve the fatigue performance of the pavement structure, prolongs the service life and has more obvious economic benefit.)
技术领域
本发明涉及道路施工技术领域，具体地说是一种高韧性格栅加筋沥青路面及其施工方法。
背景技术
一般的，在道路施工过程中，裂缝是沥青混凝土路面主要病害之一。根据裂缝产生的因素，可分为三种类型：
(1)在车辆反复荷载作用下，路面长期处于负载环境下，会给路基施加较强的载荷力，一旦这种向下的拉力数值超过沥青路面抗拉强度极限数值时，就会产生自下而上的裂缝，该类型称为荷载裂缝；
(2)在车辆荷载反复作用及高温环境因素的影响下，沥青路面会产生变形，致使沥青路面结构内部形成较大的拉应力，当内部拉应力超沥青混凝土材料的抗压强度极值时，会形成温度裂缝；
(3)由于施工及材料因素，使路基发生断裂或沉降，进而使沥青路面结构内部产生破坏，失去路面结构整体稳定性，引发沉陷裂缝。路面结构的完整性对行车的舒适性、安全性有很大的影响。
裂缝和车辙是沥青混凝土路面常见的病害。
沥青混凝土路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、振动小、噪音低的优点，在各国的公路建设中作为主要形式。但是沥青路面的高温稳定性、低温抗裂性、耐久性和反射裂缝等问题也是道路建设中比较棘手的技术难题。
发明内容
本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种高韧性格栅加筋沥青路面及其施工方法。
本发明的技术方案是按以下方式实现的，本发明的一种高韧性格栅加筋沥青路面，其结构是该路面从上至下包括第一沥青层(1)、第二沥青层(2)、第三沥青层(3)、第四沥青层(4)、基层(5)、地基层(6)，在地基层(6)上依次铺设基层(5)、第四沥青层(4)、第三沥青层(3)、第二沥青层(2)、第一沥青层(1)；其中在第四沥青层(4)的层中铺设有高韧性格栅加筋(7)，高韧性格栅加筋(7)作为第四沥青层(4)层中的夹层铺设，高韧性格栅加筋(7)的受力筋与该路面的行车方向一致；在高韧性格栅加筋(7)的四周及中心位置处分别设置固定位(8)，在固定位(8)上通过固定件(9)与其所在该层沥青层固定。
第四沥青层(4)采用分层施工，先在基层(5)上铺设一半层高的第四沥青层(4)，在一半层高的第四沥青层(4)上铺设和固定高韧性格栅加筋(7)，再在高韧性格栅加筋(7)上铺设另一半层高的第四沥青层(4)。
高韧性格栅加筋(7)采用单孔为正方形的网格格栅，其单孔长为20mm，单孔宽为20mm，厚度为1～2mm，单孔面积为400mm2，断裂强度≥80KN/m，伸长率≤3％。
第一沥青层(1)采用SMA-13或AC-13沥青混合料，厚度为3cm～5cm，孔隙率为3～4％，模量为7500Mpa～9500Mpa，泊松比0.25；
第二沥青层(2)采用AC-20或SUP-20沥青混合料，厚度为6cm～8cm，孔隙率为<4％，模量为13000Mpa～10000Mpa，泊松比0.25；
第三沥青层(3)采用AC-25或SUP-25沥青混合料，厚度为10cm～12cm，孔隙率为4.5～5.5％，模量为10000Mpa～15000Mpa，泊松比0.25；
第四沥青层(4)采用LSPM-25或ATB-25沥青混合料，厚度为10cm～12cm，孔隙率为3.5～4.5％，模量为8000Mpa～10000Mpa，泊松比0.25；
基层(5)采用水泥稳定碎石基层，厚度为30cm～36cm，模量为15000Mpa～28000Mpa，泊松比0.25。
采用SMA-13的第一沥青层(1)的沥青混合料采用PG76-22等级改性沥青，厚度为4cm，设计孔隙率为4％，模量为7500Mpa～9500Mpa，泊松比0.25；
采用AC-20的第二沥青层(2)的沥青混合料采用PG82-22等级改性沥青，厚度为6cm，设计孔隙率为3.5％，模量为13000Mpa～10000Mpa，泊松比0.25；
采用AC-25的第三沥青层(3)的沥青混合料采用PG76-22等级改性沥青，厚度为8cm，设计孔隙率为4.7％，模量为10000Mpa～15000Mpa，泊松比0.25；
采用LSPM-25的第四沥青层(4)的沥青混合料采用PG76-22等级改性沥青，厚度为12cm，设计孔隙率为4％，模量为8000Mpa～10000Mpa，泊松比0.25；
采用水泥稳定碎石基层的基层(5)，分两层先后施工，即：18cm+18cm。
固定件(9)采用栓钉，栓钉的固定深度为3～5cm，栓钉按每平米10～15个均匀分布。
固定件(9)采用栓钉，栓钉的固定深度为3～5cm，栓钉按每平米高韧性格栅加筋(7)中含有10～15个均匀分布。
一种高韧性格栅加筋沥青路面的施工方法，该施工方法的步骤包括：
步骤1：对原地基进行开挖、整平、压实处理，保证地基表面平整、坡度均匀；
步骤2：采用分两层施工的方法18cm+18cm，铺设层厚度为36cm的水泥稳定碎石基层，作为基层(5)；
步骤3：进一步的，铺设采用LSPM-25的第四沥青层(4)，采用分层施工的方法，先铺设厚度为整个第四沥青层(4)一半层高的沥青混合料，整平、压实；
步骤4：紧贴步骤3的上表面沥青层张拉高韧性格栅加筋(7)，高韧性格栅加筋的受力筋与行车方向一致，并用栓钉将其固定，固定深度为3～5cm，栓钉按每平米10～15个均匀分布；
步骤5：紧接着用钢轮压路机，时速为5～10km/h，往返碾压高韧性格栅加筋(7)1～2遍，继续使用胶轮压路机，时速为5～10km/h，往返碾压1遍，使高韧性格栅加筋(7)与所在第四沥青层(4)的下半层高的沥青层充分结合，均匀、适量撒粘层油；
步骤6：进一步的，在高韧性格栅加筋(7)与所在第四沥青层(4)的下半层高的沥青层的结合层之上，继续铺设第四沥青层(4)剩余一半的沥青混合料，作为上半层高的第四沥青层(4)，整平、压实；
步骤7：进一步的，在第四沥青层(4)之上，从下至上依次将第三沥青层(3)、第二沥青层(2)、第一沥青层(1)铺设、整平、压实，完成施工。
地基层(6)的整体强度要大于120Mpa，
采用水泥稳定碎石基层的基层(5)强度要求大于模量为15000Mpa～28000Mpa，泊松比0.25。
所述的一种高韧性格栅加筋沥青路面的施工方法在沥青路面施工中的应用，高韧性格栅加筋可以铺设在沥青层的层中、基层的层中、或地基层的层中。
高韧性格栅加筋属于土工格栅的一种，其具有优良的物理、力学性能，应用于土木建筑中能提高其强度和抗变形能力。常用的土工格栅分为塑料土工格栅、玻璃纤维格栅和经编格栅。因玻璃纤维格栅极限抗拉强度较高，优选采用的加筋材料为高韧性玻璃纤维格栅加筋。
本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：
本发明的一种高韧性格栅加筋沥青路面及其施工方法是在新建道路沥青层层中加入高韧性格栅加筋，使路面结构的整体性能得以提升。
本发明的高韧性格栅加筋沥青路面具有抗疲劳性能强、抗弯拉强度大、耐久性好的特点，可有效预防路面结构过早产生变形、裂缝等病害，同时加入高韧性格栅加筋，可使路面结构强度和整体性能进一步增强，可有效避免因材料损坏而产生的由下而上的路面结构破坏。本发明适用于各级别道路的路面结构工程设计应用中。
本发明的路面结构不仅能改变路面结构的应力分散，有效的缓解路面早期裂缝的产生，可还以提高路面结构的整体强度，使其更加稳定、耐久抗疲劳，延长使用寿命。在现阶段更适用于重载交通道路建设中。
本发明可以解决现有路面在车辆反复荷载作用下存在强度不高、易变形，易产生自下而上的裂缝等问题，可使道路在规定使用寿命年限内，更加稳固，减少损坏，延长使用寿命。
高韧性格栅加筋为一种复合材料，具有耐腐蚀、耐久性好、磁性好、强度高、刚度重量比高等特点，还具有显著的经济优势，实际工程应用广泛。
本发明的路面具有更大的抗压、抗弯拉及抗剪强度。
由于本发明在沥青层层中加入高韧性格栅加筋，使沥青路面结构整体强度更高、刚度更大、耐久更好，不容易出现裂缝，从而使得路面不会形成因基层开裂而产生的反射裂缝。
即使在路基受损或材料破坏的情况下，受高韧性格栅加筋的侧向限制力和拉伸力的作用，该路面结构依然能保持较好的完整性和较高的强度，不会出现较大的竖向沉降变形。
本发明所使用的高韧性格栅加筋具有环保、耐腐蚀、耐久性好、强度高、刚度重量比高等特点，应用于沥青路面结构设计中，可提高路面结构的疲劳性能，延长使用寿命，更具有显著的经济效益。
本发明的一种高韧性格栅加筋沥青路面及其施工方法设计合理、结构简单、安全可靠、方便应用、易于维护，具有很好的推广使用价值。
附图说明
附图1是本发明的一种高韧性格栅加筋沥青路面的结构示意图；
附图2是本发明的高韧性格栅骨架的结构示意图；
附图3是本发明的固定高韧性格栅加筋的栓钉的配置方式结构示意图。
附图中的标记分别表示：
1、第一沥青层，2、第二沥青层，3、第三沥青层，4、第四沥青层，5、基层，6、地基层，7、高韧性格栅加筋，8、固定位，9、固定件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种高韧性格栅加筋沥青路面及其施工方法作以下详细说明。
如附图所示，本发明的一种高韧性格栅加筋沥青路面及其施工方法，其中路面的获得是：根据设计标高对原地基层6进行开挖、整平、压实处理，保证地基表面平整、坡度均匀，在整平、压实处理后的地基从下到上依次铺设36cm水泥稳定碎石基层，作为基层5，基层5分两层施工，即16cm+12cm；
LSPM沥青层，作为第四沥青层4，分两层施工，该二层中夹有高韧性格栅加筋7；
之上+8cm的AC-25沥青层，作为第三沥青层3；
之上+6cm的AC-20沥青层，作为第二沥青层2；
之上+4cm的SMA-13沥青层，作为第一沥青层1。
为了保证路面结构的耐久性，设计的地基层6整体强度要大于120Mpa，水泥稳定碎石基层，作为基层5强度要求大于模量为15000Mpa～28000Mpa，泊松比0.25。
LSPM沥青层，作为第四沥青层4的沥青混合料采用PG76-22等级改性沥青，设计孔隙率为4％，模量为8000Mpa～10000Mpa，泊松比0.25。
AC-25沥青层，作为第三沥青层3的沥青混合料采用PG76-22等级改性沥青，设计孔隙率为4.7％，模量为10000Mpa～15000Mpa，泊松比0.25。
AC-20沥青层，，作为第二沥青层2的沥青混合料采用PG82-22等级改性沥青，设计孔隙率为3.5％，模量为13000Mpa～10000Mpa，泊松比0.25。
SMA-13沥青层，作为第一沥青层1的沥青混合料采用PG76-22等级改性沥青，设计孔隙率为4％，模量为7500Mpa～9500Mpa，泊松比0.25。
高韧性格栅加筋7单格为20mm*20mm的网格格栅，且四周及中心位置处分别设置固定位8，该格栅具有环保、耐腐蚀、耐久性好、强度高、刚度大的特点，其单孔长为20mm，单孔宽为20mm，厚度为1-2mm，单孔面积为400mm2。断裂强度≥80KN/m，伸长率≤3％。
本发明的一种高韧性格栅加筋沥青路面及其施工方法，其中施工方法的步骤是：
步骤1：对原地基进行开挖、整平、压实处理，保证地基表面平整、坡度均匀；
步骤2：采用分两层施工的方法18cm+18cm，铺设层厚度为36cm的水泥稳定碎石基层，作为基层5；
步骤3：进一步的，铺设采用LSPM-25的第四沥青层4，采用分层施工的方法，先铺设厚度为整个第四沥青层4一半层高的沥青混合料，整平、压实；
步骤4：紧贴步骤3的上表面沥青层张拉高韧性格栅加筋7，高韧性格栅加筋的受力筋与行车方向一致，并用栓钉将其固定，固定深度为3～5cm，栓钉按每平米10～15个均匀分布；
步骤5：紧接着用钢轮压路机，时速为5～10km/h，往返碾压高韧性格栅加筋1～2遍，继续使用胶轮压路机，时速为5～10km/h，往返碾压1遍，使高韧性格栅加筋7与所在第四沥青层4的下半层高的沥青层充分结合，均匀、适量撒粘层油；
步骤6：进一步的，在高韧性格栅加筋7与所在第四沥青层4的下半层高的沥青层的结合层之上，继续铺设第四沥青层4剩余一半的沥青混合料，作为上半层高的第四沥青层4，整平、压实；
步骤7：进一步的，在第四沥青层4之上，从下至上依次将第三沥青层3、第二沥青层2、第一沥青层1铺设、整平、压实，完成施工。
高韧性格栅加筋可以铺设在沥青层的层中、基层的层中、或地基层的层中。
表1：高韧性格栅加筋使用和非使用的数据对比
拉应力(MPa)
疲劳寿命(次)
未加筋
0.145
1,065,988,997
加筋后
0.123
1,956,476,349
本发明的一种高韧性格栅加筋沥青路面及其施工方法，其高韧性格栅加筋的应用能够减少和延缓裂缝的出现，高韧性格栅加筋具有较高的抗拉强度和张拉模量，能将应力均匀的扩散在较大的面积范围内，可大大减轻沥青结构层产生的徐变作用，最终达到防止沥青路面开裂的目的。同时其路面有助于提高高温抗车辙能力，当非均布的局部外力作用于高韧性格栅加筋时，其网孔就会相应变形，约束作用也显示出来，限制了集料的位移，保持了矿料骨架的稳定，从而提高了抗车辙的能力。高韧性格栅加筋的使用，使得沥青混合料内的颗粒位移受到均匀的限制，极大的减小了在荷载作用下混合料内部的应力集中程度，阻止了微裂缝的发展，能有效提高破坏强度和延缓疲劳寿命。高韧性格栅加筋的加入提高了沥青层的抗疲劳特性，延缓了裂缝的发展，推迟了结构的破坏。从而降低工程造价，具有一定的经济效益。
本发明不仅可以增加沥青路面整体结构的抗压、抗弯拉及抗剪强度，还能提高沥青路面结构的整体强度，减少裂缝及竖向沉降变形破坏，使其更加稳定、耐久抗疲劳，延长使用寿命，经济效益显著。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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