一种抑裂抗剪沥青路面结构技术领域
本实用新型涉及道路铺面技术领域，尤其涉及一种抑裂抗剪沥青
路面结构。
背景技术
我国经济的发展，带来了交通的巨大变化，大交通量、重载超载
车辆等日益增多，因此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，尤其重载
道路。目前已建道路中，沥青面层+半刚性基层是我国目前高等级公路
和市政道路路面结构的主要形式。虽然半刚性基层采用了强基薄面的
设计理念，具有强度大、刚度大、板体性强的优点。但是，在使用中
发现，大部分的半刚性基层沥青路面容易出现反射裂缝、疲劳破坏、
唧浆等早期破坏。同时正是由于半刚性基层存在易冲刷、载荷敏感性
大等问题，半刚性基层沥青路面的基层出现裂缝后，其裂缝处成为了
载荷作用的应力集中区域，在交通载荷与环境因素的反复作用下，裂
缝往上扩展、延伸，最终形成贯穿沥青面层的反射裂缝，沥青面层开
裂后，雨水侵入基层，冲刷基层，形成唧浆现象，削弱了路面结构的
强度和稳定性。并且，半刚性基层沥青路面一旦发生破坏，需挖掉原
基层重建，维修困难，改建和修复成本过高。
针对目前半刚性基层沥青路面的不足，需要提供一种更适合目前
大交通要求的抑制反射裂、抵抗重载交通剪应力的路面结构。只有保
证基层不产生温缩干缩裂缝或具有裂缝抑制、自愈性等，同时保证沥
青层底拉应变小于沥青层的疲劳极限时，才能从根源上切断裂缝的产
生，从途径中阻止裂缝的发展，从而在根本上解决沥青路面的反射裂
缝、减少疲劳破坏，保证路面的稳定性及耐久性。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题是现有的半刚性基层沥青路面易发
生反射裂缝和疲劳破坏的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种抑裂抗剪沥青路
面结构，包括：由下往上依次铺设于路基上的水泥稳定级配碎石底基
层、抗车辙层和表面功能层，在水泥稳定级配碎石底基层与抗车辙层
之间设有包括级配碎石和聚丙烯纤维的高性能级配碎石基层和设于高
性能级配碎石基层上的抗疲劳层。
根据本实用新型，级配碎石的最大粒径不大于31.5mm。
根据本实用新型，级配碎石包括细集料和粗集料，其中，细集料
的粒径分为0-2.36mm和2.36-4.75mm两档；粗集料的粒径分为
4.75-9.5mm、9.5-19.0mm和19.0-31.5mm三档。
根据本实用新型，高性能级配碎石基层为采用振动成型法制成的
骨架密实型结构。
根据本实用新型，高性能级配碎石基层的厚度为12-40cm。
根据本实用新型，抗疲劳层为密级配结构，采用最大公称粒径为
9.5mm或13.2mm的增韧环氧沥青混合料或者最大公称粒径为9.5mm
的地毯式预制沥青路面混合料制成。
根据本实用新型，抗疲劳层的厚度为2-5cm。
根据本实用新型，水泥稳定级配碎石底基层为采用振动成型法制
成的骨架密实型结构，其厚度为18-25cm。
根据本实用新型，表面功能层为断级配结构，采用最大公称粒径
为13.2mm、空隙率为3.5-4.5％的沥青玛蹄脂碎石混合料制成，其厚度
为3-5cm。
根据本实用新型，抗车辙层为密级配结构，采用最大公称粒径为
19mm的高模量改性沥青混凝土制成，其厚度为6-15cm。
(三)有益效果
本实用新型的上述技术方案具有如下优点：
本实用新型的抑裂抗剪沥青路面结构，在水泥稳定级配碎石底基
层和抗车辙层之间增设了高性能级配碎石基层和抗疲劳层，其中，高
性能级配碎石基层包括级配碎石和聚丙烯纤维，因而具有很好的应力
分散性能、抗剪抗车辙性能、隔温隔湿排水性能。一方面，高性能级
配碎石基层自身收缩性极小，不易产生裂缝，且对裂缝具有自愈性，
因此，在水泥稳定级配碎石底基层产生温缩干缩裂缝时，高性能级配
碎石基层能很好地抑制裂缝向上发展，从而减少表面功能层横向裂缝
的产生；在重载及高频轮载的作用下，高性能级配碎石基层能够扩散
荷载应力，减轻水泥稳定级配碎石底基层承受的车辆荷载应力，同时
包括聚丙烯纤维的高性能级配碎石基层具有更好的抗剪抗车辙能力，
从而能够提高沥青路面结构的抗疲劳能力，减缓早期疲劳破坏，避免
出现较大车辙；在表面功能层积水时，高性能级配碎石基层能很好防
止水泥稳定级配碎石底基层被积水冲刷，从而改善唧浆现象。另一方
面，抗疲劳层的使用能够实现抗疲劳层底的弯拉应变小于其材料的疲
劳极限，抗疲劳层将不会产生疲劳损伤破坏，进一步防止了裂缝的向
上发展，同时防止了沥青路面的结构性破坏。因此高性能级配碎石基
层与抗疲劳层相结合，可在重载及高频轮载的作用下产生共振效果，
进一步保证了沥青路面抑制裂缝、抵抗剪应力的性能，也加强了沥青
路面结构的抗疲劳能力，减缓疲劳破坏。由此，本实施例的抑裂抗剪
沥青路面结构能够大大改善沥青路面的使用性能、延长其使用寿命、
减少其结构性修复而明显降低其寿命周期费用，具有显著的环境效益
和经济效益。
附图说明
图1是本实用新型实施例抑裂抗剪沥青路面结构的结构示意图。
图中：1：表面功能层；2：抗车辙层；3：抗疲劳层；4：高性能
级配碎石基层；5：水泥稳定级配碎石底基层；6：路基。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面
将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方
案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一
部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本
领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型抑裂抗剪沥青路面结构的一种实施例。
本实施例的抑裂抗剪沥青路面结构包括：由下往上依次铺设于路基6
上的水泥稳定级配碎石底基层5、抗车辙层2和表面功能层1，在水泥
稳定级配碎石底基层5与抗车辙层2之间设有包括级配碎石和聚丙烯
纤维的高性能级配碎石基层4和设于高性能级配碎石基层4上的抗疲
劳层3。
本实施例的上述抑裂抗剪沥青路面结构，在水泥稳定级配碎石底
基层5和抗车辙层2之间增设了高性能级配碎石基层4和抗疲劳层3，
其中，高性能级配碎石基层4包括级配碎石和聚丙烯纤维，因而具有
很好的应力分散性能、抗剪抗车辙性能、隔温隔湿排水性能。一方面，
高性能级配碎石基层4自身收缩性极小，不易产生裂缝，且对裂缝具
有自愈性，因此，在水泥稳定级配碎石底基层5产生温缩干缩裂缝时，
高性能级配碎石基层4能很好地抑制裂缝向上发展，从而减少表面功
能层1横向裂缝的产生；在重载及高频轮载的作用下，高性能级配碎
石基层4能够扩散荷载应力，减轻水泥稳定级配碎石底基层5承受的
车辆荷载应力，同时包括聚丙烯纤维的高性能级配碎石基层4具有更
好的抗剪抗车辙能力，从而能够提高沥青路面结构的抗疲劳能力，减
缓早期疲劳破坏；在表面功能层1积水时，高性能级配碎石基层4能
很好防止水泥稳定级配碎石底基层5被积水冲刷，从而改善唧浆现象。
另一方面，抗疲劳层3的使用能够实现抗疲劳层3底的弯拉应变小于
其材料的疲劳极限，抗疲劳层3将不会产生疲劳损伤破坏，进一步防
止了裂缝的向上发展，同时防止了沥青路面的结构性破坏。因此，高
性能级配碎石基层4与抗疲劳层3相结合，可在重载及高频轮载的作
用下产生共振效果，从而进一步保证了沥青路面抑制裂缝、抵抗剪应
力的性能，加强了沥青路面结构的抗疲劳能力，减缓疲劳破坏。由此，
本实施例的抑裂抗剪沥青路面结构能够大大改善沥青路面的使用性
能、延长其使用寿命、减少其结构性修复而明显降低其寿命周期费用，
具有显著的环境效益和经济效益。
进一步，在本实施例中，高性能级配碎石基层4中的级配碎石的
最大粒径不大于31.5mm。级配碎石包括五种不同规格的细集料和粗集
料，其中，粒径4.75mm以下的细集料分为0-2.36mm、2.36-4.75mm两
档，粒径4.75mm以上的粗集料分为4.75-9.5mm、9.5-19.0mm、
19.0-31.5mm三档。细集料的相关指标满足：亚甲蓝值≤1.5g/kg，棱角
性≥35s，液限≤25％，塑性指数≤4％；粗集料的相关指标满足：压碎
值≤22％，坚固性≤12％，针片状≤16％，粉尘含量(水洗法＜0.075mm)
≤2.0％。在本实施例中，高性能级配碎石基层4的级配碎石的最大粒
径为31.5mm，以各粒径集料通过标准尺寸筛孔的百分率计，高性能级
配碎石基层4级配碎石的级配范围参见表1。
表1高性能级配碎石基层4级配碎石的级配范围
在本实施例中，高性能级配碎石基层4为采用振动成型法制成的
骨架密实型结构。本实施例的高性能级配碎石基层4中包含0.1％的聚
丙烯纤维，采用聚丙烯纤维以及上述五种不同规格的级配碎石，按照
上述级配范围，通过振动成型法，设计成骨架密实型结构。由此实现
了高性能级配碎石基层4良好的应力分散性能、抗剪性能、隔温隔湿
排水性能。本实施例的高性能级配碎石基层4的厚度为12-40cm，若厚
度超过20-22cm，则高性能级配碎石基层4应按两层铺筑。
本实施例的高性能级配碎石基层4的相关技术指标参见表2，级配
碎石在施工过程中的动态变形模量≥135MPa(含水量3.5±0.2％的情
况下)，压实度≥98％。
表2高性能级配碎石基层4的技术指标
技术指标
技术要求
CBR(％)
≥200
无侧限抗压强度(MPa)
≥0.7
抗剪强度(kPa)
≥500(围压50kPa)
劈裂强度(kPa)
≥18
进一步，在本实施例中，抗疲劳层3为密级配结构，抗疲劳层3
的厚度为2-5cm，采用增韧环氧沥青混合料或者地毯式预制沥青路面混
合料制成。其中，增韧环氧沥青混合料的最大公称粒径为9.5mm或
13.2mm，最佳石油比含量为6％±0.5％。以各粒径矿料通过标准尺寸
筛孔百分率计，增韧性环氧沥青混合料的级配范围参见表3。
表3增韧性环氧沥青混合料的级配范围
抗疲劳层3采用的增韧性环氧沥青混合料的相关技术指标参见表
4。
表4增韧性环氧沥青混合料的技术指标
此外，增韧性环氧沥青的技术指标还满足：抗拉强度(25℃)
≥1.52MPa，断裂延伸率(25℃)≥200％，热固性(300℃)不熔化，黏
度增加至1Pa.s的时间(120℃)≥50min。
地毯式预制沥青路面混合料的最大公称粒径为9.5mm，油石比为
8-12％。本实施例的抗疲劳层3采用的地毯式预制沥青路面混合料的原
料、原料的重量份配比及制作方法参见公开号CN103664061A、发明名
称为“一种可卷曲沥青混合料、其制备方法和用途”的中国发明专利。
抗疲劳层3采用的地毯式预制沥青路面混合料的相关技术指标参见表
5。
表5地毯式预制沥青路面混合料的技术指标
技术指标
技术要求
动稳定度(次/mm)
≥3500
-10℃弯曲破坏应变
≥6000
浸水马歇尔残留稳定度(％)
≥85％
冻融劈裂试验的残留稳定度(％)
≥80％
稳定度(kN)
≥12
本实施例的抗疲劳层3具有较大的疲劳极限，通过高性能级配碎
石基层4与抗疲劳层3相结合，能够显著提高沥青路面结构的抑裂抗
剪能力，并且，在重载及高频轮载的作用下，高性能级配碎石基层4
与抗疲劳层3共同作用，从而有效提高沥青路面结构的抗疲劳能力，
防止产生早期疲劳破坏。
进一步，在本实施例中，水泥稳定级配碎石底基层5为采用振动
成型法制成的骨架密实型结构。水泥稳定级配碎石底基层的厚度为
18-25cm。水泥稳定级配碎石底基层5的铺筑方法按《公路路面基层施
工技术细则》(JTG/TF20-2015)实施。
进一步，在本实施例中，表面功能层1为断级配结构，其厚度为
3-5cm，采用沥青玛蹄脂碎石混合料制成。沥青玛蹄脂碎石混合料的最
大公称粒径为13.2mm、空隙率为3.5-4.5％，以各粒径矿料通过标准尺
寸筛孔百分率计，沥青玛蹄脂碎石混合料的级配范围参见表6。
表6沥青玛蹄脂碎石混合料的级配范围
筛孔(mm)
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
通过率(％)
100
90-100
45-65
22-34
18-27
14-22
12-19
10-16
9-14
6-12
表面功能层1采用的沥青玛蹄脂碎石混合料的相关技术指标参见
表7。
表7沥青玛蹄脂碎石混合料的技术指标
进一步，在本实施例中，抗车辙层2为密级配结构，抗车辙层2
的厚度为6-15cm，若抗车辙层2的厚度超过8cm，则按两层施工。抗
车辙层2采用高模量改性沥青混凝土制成，高模量改性沥青混凝土的
最大公称粒径为19mm，以各粒径矿料通过标准尺寸筛孔百分率计，高
模量改性沥青混凝土的级配范围参见表8。
表8高模量改性沥青混凝土的级配范围
筛孔(mm)
26.5
19
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
通过率(％)
100
90-100
78-92
62-80
50-72
25-54
15-43
12-33
8-24
5-17
5-13
2-7
抗车辙层2采用的高模量改性沥青混凝土的相关技术指标参见表
9。
表9高模量改性沥青混凝土的技术指标
技术指标
技术要求
马歇尔稳定度
≥10kN
车辙动稳定度(60℃)
≥8000次/mm
残留马歇尔稳定度
≥80％
冻融劈裂试验残留强度
≥80％
低温抗裂性性，破坏应变-10℃
≥2500με
45℃、10HZ动态模量
≥2000MPa
45℃、0.1HZ动态模量
≥500MPa
综上所述，本实施例的抑裂抗剪沥青路面结构，在水泥稳定级配
碎石底基层5和抗车辙层2之间增设了高性能级配碎石基层4和抗疲
劳层3，一方面，高性能级配碎石基层4采用聚丙烯纤维以及五档不同
规格的级配碎石，按照规定的级配要求，通过振动成型法，设计成骨
架密实型结构，因而具有很好的应力分散能力和抗剪能力，能很好地
抑制反射裂缝、抵抗剪应力；另一方面，抗疲劳层3的使用能够实现
抗疲劳层3底的弯拉应变小于其材料的疲劳极限，抗疲劳层3将不会
产生疲劳损伤破坏，进一步防止了裂缝的向上发展，同时防止了沥青
路面的结构性破坏。因此，高性能级配碎石基层4与抗疲劳层3相结
合，可在重载及高频轮载的作用下产生共振效果，能显著防止或减少
沥青路面的反射裂缝、提高沥青路面结构的抗疲劳性能。因此，本实
施例的抑裂抗剪沥青路面结构能减少沥青路面结构早期破坏的发生，
提高沥青路面的使用性能，方便养护维修，显著降低寿命周期费用。
在同等工程成本与造价情况下该沥青路面结构工程耐久性更好、使用
寿命更长，结构经济性、环境效益及社会效益均明显优于传统的半刚
性基层沥青路面。本实施例的抑裂抗剪沥青路面结构可用于高速公路、
一级和二级公路路面结构的新建工程和维修工程。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，
而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，
本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载
的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这
些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施
例技术方案的精神和范围。