[发明专利]一种高性能级配碎石混合料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于路面材料领域，特别是一种高性能级配碎石混合料及其制备方法。

背景技术

半刚性基层沥青路面结构是有其长期的历史发展过程的，为我国沥青路面的发展做出了巨大贡献的。我国目前90%以上的高等级路面都是采用的半刚性基层沥青路面结构形式。半刚性基层在其优点的背后，也有不少缺点，有些是无法克服的：

（1）半刚性基层的收缩开裂及由此引起沥青路面的反射性裂缝程度不同地存在。裂缝的存在导致两种后果，首先是裂缝中进水，导致沥青层和基层界面条件的变化，使基层、底基层、路基的水分状况恶化，承载能力迅速降低，表面产生水力冲刷，出现灰浆，并形成裂缝处唧浆、坑槽；第二是车轮从裂缝的一侧经过到达裂缝的另一侧时，荷载变化不再连续，使路面裂缝两侧发生大的应力突变，还形成很大的上下剪切和表面受拉。

（2）半刚性基层非常致密，它基本上是不透水或者渗水性很差的材料。水从各种途径进入路面并到达基层后，不能从基层迅速排走，只能沿沥青层和基层的界面扩散、积聚。水进入沥青路面是不可避免的，如不能及时排走就将造成危害。界面上水的存在改变了界面连续的边界条件，使路面的受力状态变得十分不利，成为导致路面破坏的直接原因。所以都称“水”是造成沥青路面损坏的“元凶”，半刚性基层沥青路面的内部排水性能差是其致命的弱点。

（3）半刚性基层有很好的整体性，但是在使用过程中，半刚性基层材料的强度、模量会由于干湿和冻融循环、在反复荷载的作用下因疲劳而逐渐衰减。

（4）半刚性基层沥青路面对重载车来说具有更大的轴载敏感性。重载车换算为标准轴载时，对柔性基层通常是按4次方换算，而对半刚性基层来说，随着基层和沥青层的模量比的增大，换算荷载的次方数将不再是4次方，很可能是12-15次方。轴载加大1倍，对柔性基层的换算轴次是增大16倍，而对半刚性基层可能要变为数十万次。也就是说，同样的超载车对半刚性基层沥青路面的危害要远大于对柔性基层沥青路面的危害，对路面的损伤也大得多。

（5）半刚性基层损坏后没有愈合的能力，且无法进行修补。基层一旦破坏，便无可救药，除了挖除重建，别无他法。这将给沥青路面的维修养护造成很大的困难。通常所说进行“补强”实际上是不现实的，也是不可能的。在半刚性基层加铺基层也不能结合成为整体。

级配碎石在我国高速公路的建设中作为柔性基层的一种重要材料形式从20世纪70年代就已开始研究并应用。我国公路建设正处在一个大规模建设高等级公路的发展时期，大交通量和重载车辆的日益增多，必然对公路路面结构的强度和稳定性提出更高的要求，同时使用者对行车速度和舒适性的要求也在不断提高。无论是作为半刚性基层与沥青面层之间的过渡层还是作为柔性路面的基层，级配碎石都将是一种非常有潜力的路面材料。级配碎石的主要优点有：①吸收和消减了半刚性基层尖端应力，减少和延缓了反射裂缝的发生。②级配碎石基层能起到路面排水基层的作用，对进一步改善高等级公路路面使用品质，延长使用寿命极为重要。③如设置级配碎石结构层于半刚性基层之上，级配碎石易获得高的密实度，同时较高刚度的下卧层有利于其上碎石基层力学性能的充分发挥。总之，推广级配碎石柔性路面技术可以矫正原有路面材料的缺陷，改变目前我国千篇一律的半刚性基层沥青路面结构形式改造原有路面的结构，并解决由此引发的各种病害，丰富我国的道路结构方式，提高道路承载力和延长使用寿命，节约成本，符合我国经济发展的战略方针和规划要求。

经过研究，级配碎石能够有效防止或减少半刚性基层反射裂缝，同时级配碎石基层还具有良好的排水功能。这种结构既发挥了半刚性基层沥青路面高强度的优点，又克服了半刚性基层沥青路面结构的缺点。

级配碎石柔性路面技术可以改变目前我国千篇一律的半刚性基层沥青路面结构形式，改造原有路面的结构，并解决由此引发的各种病害，丰富我国的道路结构方式，提高道路承载力和延长使用寿命，节约造价，符合我国经济发展的战略方针和规划要求。

但是级配碎石刚度较低，制约其大面积推广就是因为级配碎石具有较大的塑性变形，导致其上的沥青面层容易出现车辙。致使沥青路面容易因重载车辆和大流量交通造成损坏，缩短路面使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高性能级配碎石混合料及其制备方法，其可有效降低重载车辆和大流量交通负荷对沥青路面的损害，有效延长沥青路面使用寿命。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种高性能级配碎石混合料，其特征在于：由以下重量百分比的组份构成：