CN102152582A - 聚酯玄武岩纤维布及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及聚酯玄武岩纤维布及制备方法，提供了一种可用于路面建设、养护工程中起防水、加筋作用的优质新型土工材料，可有效预防和处理路面裂缝和路面水损害等路面病害，同时也可用于边坡防护及软基加固处理。聚酯玄武岩纤维布由玄武岩纤维和聚酯纤维混纺后织成无纺布经喷胶形成，其特征是组合了玄武岩纤维和聚酯纤维的各自优点，即充分利用了玄武岩纤维的高弹性模量、高抗拉强度以及聚酯纤维的韧性及亲油性能。本产品具有普通无纺土工布的全部特点：良好的防水性能、施工性能、加筋性能；同时还具备优良的力学性能和吸附沥青性能。

Description

聚酯玄武岩纤维布及制备方法

技术领域

本发明涉及聚酯玄武岩纤维布及制备方法，尤其是提供了一种可用于路面建设、养护工程中起防水、加筋作用的优质新型土工材料，可有效预防和处理路面裂缝和路面水损害等路面病害，同时也可用于边坡防护及软基加固处理。

背景技术

截止2009年底，我国高速公路通车里程已达6.5万公里。在高速公路中，沥青路面以其良好的力学性能、平整耐磨的表面、平稳舒适的行车性能、扬尘少、振动小、噪音低、施工期短以及养护维修简便等特点受到世界众多国家的青睐，在高速公路中得到广泛采用。然而，由于沥青路面的工作条件较为恶劣，除承受设计的交通荷载外，还承受着气候变化(高温、低温、雨雪等)的影响，交通的组成特别是超载车的比例和超载的数量对沥青路面的损坏起到了致命的影响。我国高速公路建设实践表明，不少沥青混凝土路面的使用寿命很难达到其设计年限，有些在通车仅仅2～3年内就发生较严重的早期路面破坏现象，如车辙、开裂、水损害等，随着使用年限的延长都将陆续进入破损阶段(事实上，部分高速公路已经出现大面积损坏)。因此，为恢复路面使用性能、提高道路通行能力而进行的高速公路罩面工程，将成为今后高等级公路建设与管理养护部门面临的一项十分艰巨的任务。

我国高等级公路的路面结构形式一般采用半刚性基层沥青路面，这种路面具有结构承载力强、传荷能力强、造价低等优点。但半刚性基层材料具有明显的干缩和温缩性，容易产生裂缝。基层裂缝在车辆荷载和降温作用下会反射到沥青面层上来，形成反射裂缝；雨水通过裂缝下渗，在车辆动荷载引起的动水压力作用下，易导致路面的唧浆、坑槽等水损坏。因此半刚性基层沥青路面的反射裂缝、水损坏一直是工程界需要密切关注的工程技术问题。

此外，我国早期修建的水泥混凝土路面也面临着大修养护问题，目前常用的做法是直接加铺法、打裂压稳后加铺及碎石化后加铺等，但上述方案也面临着裂缝反射和防止雨水下渗等技术问题。

因此，不管是新建沥青路面还是沥青路面及水泥混凝土路面的养护工程，均需要解决路面的反射裂缝和早期水损坏的问题，本着技术经济要求，采用土工织物提高路面的使用寿命从上世纪开始得到了广泛应用。1926年美国在北卡罗林纳州的高速公路采用了棉纤维土工布修筑公路。20世纪80年代初英国诺丁汉大学布朗教授和加拿大滑铁卢大学汉斯教授，经过三、四年的试验和研究，首次将10000m²土工格栅用于已裂缝的水泥混凝土路面的沥青罩面加筋，以控制反射裂缝。土工合成材料在我国特别是公路行业的应用较晚，进入上世纪90年代后土工合成材料在道路工程中才得到了广泛应用，主要是减少或降低反射裂缝的数量或程度，减少沥青路面的车辙。

目前在工程中应用的土工材料主要有玻纤格栅和土工布如聚酯玻纤布等。玻纤格栅对缓解裂缝有一定的作用，但由于玻纤格栅是一种网格型材料，其与沥青层间的接触为点线接触，因而加筋作用不充分；此外，玻纤格栅不具备防水功能，上面层的水分渗入旧裂缝中便会加快路面的破坏；聚酯玻纤布是玻璃纤维和聚酯纤维的混合物，具有玻璃纤维的强度及聚酯纤维的柔韧性，但室内试验表明聚酯玻纤布渗透沥青能力较小，会一定程度降低层间粘结性能，抗永久变形能力和加筋效果均不是很明显，现场施工时局部容易被刺破，这些缺陷严重影响了其防水和加筋作用及粘接效果。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种防水、加筋、粘接性能优良的聚酯玄武岩纤维布及其制备方法。这种聚酯玄武岩纤维布制作工艺简单，成本低，可操作性强。

技术方案：本发明的思路是将聚酯玄武岩纤维布运用到公路工程沥青路面及旧水泥路面改造工程中，改善沥青面层与基层、旧沥青路面或旧水泥混凝土板间的粘接、防水和抗剪性能，发挥玄武岩纤维高强度、高韧性的特点，起到加筋效果，并使聚酯玄武岩纤维布与沥青粘油层形成应力吸收层，在路面结构层间构成防水缓冲层，避免应力集中以减缓或抑制反射裂缝，同时提高路面的防水性能。

本发明聚酯玄武岩纤维布及制备方法是通过如下途径实现的：其组成的质量组分为：

聚酯纤维      50～75份

玄武岩纤维    50份

增塑剂        5～15份

本发明，所述的聚酯纤维为大分子链中各链节通过脂基相连的成纤高聚物纤维，一般为乳白色并带有丝光，表面光滑，横截面近于圆形，其作用是提供聚酯玄武岩纤维布的柔韧性和沥青吸附性能；

本发明，所述的玄武岩纤维为纯天然玄武岩矿石在1450℃～1500℃的高温池窑中熔融后，通过喷丝拉拔伸成丝经短切后形成的短切玄武岩纤维，具有较好的吸持沥青能力、力学性能和化学成分稳定特点。其作用是提高聚酯玄武岩纤维布的强度、加筋抗裂能力、耐高温抗老化能力；

本发明，所述玄武岩纤维和聚酯纤维混纺比例为1∶1～1∶1.5。其作用是优化综合利用了聚酯纤维的柔韧性和玄武岩纤维的强度；

本发明，所述的增塑剂为树脂类胶浆，起定型与增强作用；

聚酯玄武岩纤维布的制备方法，由以下几个步骤组成：

步骤1：将比例为1∶1～1∶1.5的玄武岩纤维和聚酯纤维投入吸收塔I，进行第一次混纺30分钟，再进入吸收塔II进行二次混纺30分钟；

步骤2：混纺均匀的纤维依次经过梳理机、针织机和辊压机，织成1.0～1.5mm厚度的无纺布；

步骤3：调制增塑剂，对无纺布喷洒0.4～0.8L/m²用量的增塑剂，晾干，即形成聚酯玄武岩纤维布。

有益效果：本发明的聚酯玄武岩纤维布，具有加筋强度高、防水性能好、耐高温抗老化等优点。采用特定的热沥青喷洒车(有加热装置，喷头经专业加工，喷洒时必须保证雾状，且喷洒量可以控制)按照1.0～1.4kg/m²用量喷涂于干净、干燥的基层或旧沥青或旧水泥混凝土板上，在粘层油仍呈液体状时，立即采用聚酯玻纤布铺设设备进行聚酯玄武岩纤维布铺设施工，待热粘结料未冷却至常温下，最好在聚酯玄武岩纤维布施工后隔天进行上层沥青混合料的摊铺。

具体实施方式

下面通过一个具体实施实例对本发明进行具体描述。

实施实例

(一)按下述配比称取原料

配比1.聚酯纤维        50份

玄武岩纤维      50份

增塑剂          5份

配比2.聚酯纤维        50份

玄武岩纤维      50份

增塑剂          15份

配比3.聚酯纤维        75份

玄武岩纤维      50份

增塑剂          5份

配比4.聚酯纤维        75份

玄武岩纤维      50份

增塑剂          15份

配比5.聚酯纤维        65份

玄武岩纤维      50份

增塑剂          10份

(二)制备工艺

步骤1：将比例为1∶1～1∶1.5的玄武岩纤维和聚酯纤维投入吸收塔I，进行第一次混纺30分钟，再进入吸收塔II进行二次混纺30分钟；

步骤2：混纺均匀的纤维依次经过梳理机、针织机和辊压机，织成1.0～1.5mm厚度的无纺布；

步骤3：调制增塑剂，对无纺布喷洒0.4～0.8L/m²用量的增塑剂，晾干，即形成聚酯玄武岩纤维布。

(三)结果测试

通过对比试验的方法，比较了聚酯玻纤布与聚酯玄武岩纤维布材料特性，及其复合沥青混合料的粘结性能、低温抗裂性能和力学性能，测试结果分别列于表1和表2。

表1聚酯玻纤布与聚酯玄武岩纤维布的材料特性比较

表2聚酯玻纤布与聚酯玄武岩纤维布复合沥青混合料路用性能比较

从以上测试结果可以看出，聚酯玄武岩纤维布的吸油性、耐热性、抗拉强度及CBR顶破强度都明显优于聚酯玻纤布，表明聚酯玄武岩纤维布具有明显的粘结性能、加筋抗裂性能、防火阻燃等技术优势，适合公路和隧道工程。

Claims (5)

1.一种聚酯玄武岩纤维布，包括聚酯纤维、玄武岩纤维及增塑剂，其特征是该纤维布组成的质量组分为：

聚酯纤维        50～75份

玄武岩纤维      50份

增塑剂          5～15份。

2.按照权利要求1所述的聚酯玄武岩纤维布，其特征是：所述的聚酯纤维为大分子链中各链节通过脂基相连的成纤高聚物纤维，为乳白色并带有丝光，表面光滑，横截面近于圆形。

3.按照权利要求1所述的聚酯玄武岩纤维布，其特征是：所述的玄武岩纤维为纯天然玄武岩矿石在1450℃～1500℃的高温池窑中熔融后，通过喷丝拉拔伸成丝经短切后形成的短切玄武岩纤维。

4.按照权利要求1所述的聚酯玄武岩纤维布，其特征是：所述的增塑剂为起定型与增强作用的树脂类胶浆。

5.一种聚酯玄武岩纤维布的制备方法，其特征是由以下几个步骤组成：

步骤1：将质量比例为1∶1～1∶1.5的玄武岩纤维和聚酯纤维投入吸收塔I，进行第一次混纺30分钟，再进入吸收塔II进行二次混纺30分钟；

步骤2：混纺均匀的纤维依次经过梳理机、针织机和辊压机，织成1.0～1.5mm厚度的无纺布；

步骤3：调制增塑剂，对无纺布喷洒0.4～0.8L/m²用量的增塑剂，晾干，即形成聚酯玄武岩纤维布。