[发明专利]半刚性基层沥青路面设计施工的新基础理论

说明书

所属技术领域

公路路面新、改建工程。

背景技术

半刚性基层沥青路面设计施工的基础理论长期以来一直采用的是《公路柔性路面设计规范》、《公路沥青路面设计规范》、《公路路面基层施工技术规范》中的各等级公路单一的“基层7天无侧限抗压强度标准”。这一标准存在着一些缺点和错误。对于某半刚性材料来说，7天的抗压强度根本不能达到“规范”所要求的“标准”。如石灰土经压实成型后的较短时间(约7～10天)，机械强度逐步向稳定强度转化，这一阶段的石灰土强度不应在生产上加以利用。就是因为这一标准，长期以来限制了石灰土特别是低塑指14以下土的石灰土在高等级路面基层的使用。又如水泥石灰土，7天的抗压强度能达到高等级路面基层的强度要求，但是实施后，头年建成第二年坏的路段举不胜举。

发明内容

本发明以石灰土、水泥石灰土基层沥青路面的使用实践，得出一些观点和概念，并对其进行印证，以提供这种路面设计施工之应用。

A实际使用路段调查结果证实：塑指14以下土的石灰土比塑指20以上土的石灰土基层沥青路面使用效果好、寿命长(见表7)。如国道106线K290+200～K303+100段，建于1979年，路面宽9米，基层石灰土厚25～40cm，沥青面层总厚度4cm，基层用土塑指5～12，在大交通量下(设计年限内一个车道上的累计当量轴次3571474次)已使用15年，在正常养护下，路面保持完好，仍在继续使用。

为什么低塑指土比高塑指土的石灰土基层沥青路面使用效果好？这是因为：

(1)低塑指土的石灰土后期强度高(已被现场取样抗压强度测定所证实)。塑指18以上的土的石灰土28天抗压强度为13.2kg/cm²，3～14年为22～42.63kg/cm²，15年为33.61～33.78kg/cm²。表明初期强度增长较快，后期强度增长缓慢或不增长。而塑指14以下的土的石灰土28天抗压强度为4kg/cm²左右，3个月的抗压强度仅有11kg/cm²，但后期强度高。如龄期15～19年强度可高达55.97～88.44kg/cm²，可为高塑指土的石灰土强度的2倍。石灰土基层薄层沥青路面之所以能使用15、20年或更长的时间，其最重要的原因之一就是作为承重层的基层石灰土有较高的后期强度。

石灰土经压实成型后的较短时间(约7～10天)，机械强度逐步向稳定强度转化，这一阶段的石灰土强度不应在生产上加以利用。以后，随着时间的延长，在一定的条件下(如适宜的水份、温度、压实度等)，石灰土内部经过离子交换、结晶、碳酸化作用，发生一系列质的变化，逐步胶结硬化，经一定的龄期(粘性土的石灰土28天、粉性土、砂性土的石灰土90天)后，初步形成稳定强度(如塑指18以上土的石灰土28天强度为13.2kg/cm²，塑指10～11土的石灰土90天的强度为11kg/cm²)，以后随着龄期的延长而不断地增长，半年、1年、3年、5年……乃至20年，石灰土强度(Mpa)可为各级路要求指标(三、四级路0.7、二级路0.8、一级路和高速公路≥1.0)的一倍、二倍、三倍……甚至十几倍(见表1)。而交通量(包括轴载)的增长，按每年递增10％计，需要8年时间才能增长至一倍。显然，石灰土强度的增长，远远超过交通量增长的速度。这是低塑指土的石灰土基层薄层沥青路面(厚2.5～3cm，最厚4cm)在大交通量(设计年限内一个车道上的累计当量轴次200×10¹)下使用效果好的又一个重要原因。石灰土这一强度性质(后期强度高)，在生产上具有重大的实用意义。

(2)低塑指土的石灰土R值大，高塑指土的石灰土R值小(见表2)。因为荷载为定值时，承载面积愈大，单位面积所受压力愈小，减轻了基层负担。这是塑指14以下土的石灰土28天抗压强度4kg/cm²左右的薄层沥青路面能在大交通量下使用效果好、寿命长的又一个重要原因。

(3)低塑指土的石灰土基层薄层沥青路面裂缝(龟裂)少(见表8)。塑指14以下土的石灰土龄期14年内没出现龟裂，纵横裂缝也较少。从而大大减少了雨、雪水从裂缝渗入的机会，不会因地上水危害路面，导致破坏，这是低塑指土的石灰土基层薄层沥青路面使用效果好的又一个重要原因。

B水泥石灰土