CN107354837A - 一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材,它由下隔离层、下粘层、抗裂土工布、碎石封层、上隔离层组成,其特征在于:下隔离层仅与下粘层相连,下粘层分别与下隔离层、抗裂土工布相连,碎石封层分别与抗裂土工布、上隔离层相连,上隔离层仅与碎石封层相连,所述的碎石封层由上粘层、碎石相互嵌固组成。实现了现场快速化施工。解决了现场分层施工受环境制约,粘结料撒布均匀性、柔性土工布易褶皱、易松拉等现场施工不易控制的技术问题;达到了减少现场施工工序、时间,实现土工布摊铺平顺无褶皱、粘结料撒布均匀性好、防治反射裂缝与防水封闭功能极大增强的技术效果。
Description
技术领域
本发明属于公路交通基础设施的路面技术领域,更具体涉及一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材,特别适用于防治反射裂缝加铺层的快速化、标准化摊铺施工成型。
技术背景
以无机结合料稳定粒料(土)类为基层、沥青混凝土为面层的“半刚性基层路面”被广泛应用用于国内公路建设中。由于半刚性基层属于水硬性材料,其强度和刚度的发展需要经历一段相当长的时间,因此对温度和湿度的变化都较为敏感,且容易产生干缩和温缩裂缝。一旦半刚性基层开裂,裂缝处易产生应力集中,在行车荷载和温度应力的共同作用下,裂缝将在沥青面层中延伸,最终贯穿整个面层,形成反射裂缝。反射裂缝的产生,不仅影响路面的美观和行车舒适性,也易形成雨水入渗通道,大大的缩短了路面的使用寿命。
《沥青路面设计规范》(JTG D50)中指出,工程中可选用抗裂性能好的无机结合料稳定材料、增加沥青混合料层厚、设置应力吸收层或敷设土工合成材料的功能层可以起到减少或延缓反射裂缝的作用。实际工程中,出于经济性考虑,多采用碎石封层或加铺土工布夹层等技术措施。
碎石封层作为一种现场施工措施,需在现场施工成型,其对施工工艺要求较高,行车速度应均匀,并应保证石料和粘结料两者的撒布率匹配,否则易其质量受施工的影响较大。(同步碎石封层技术特点及造价分析,黑龙江交通科技,2011年第7期,刘晓刚)
土工布是一种柔性材料,其防治反射裂缝的施工中需增加粘结层、延长施工过程,不同施工环节需要相互配合、交叉多,施工中需保证粘结温度、环境要求高,现场粘结材料洒布不均匀、柔性土工布易褶皱、土工布未拉紧等常常导致施工质量控制不到位(如图5),带来质量隐患,导致土工布用于防治反射裂缝的应用带来负面影响(如路面面层推移、泛油等)。
发明内容:
本发明的目的是在于提供了一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材,该卷材可在工厂预制成可卷曲结构,现场施工时直接摊铺粘贴紧密即可,可以避免现场施工质量不易控制的问题,同时可以实现现场快速化施工。
为了实现上述的目的,本发明采用下述技术措施:
一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材,其技术构思是:1、本卷材包括下隔离层、下粘层、抗裂土工布、碎石封层、上隔离层。其中下隔离层和上隔离层的作用仅仅是为了起到隔离保护作用,有利于卷材的卷曲包装。因为不设置上、下隔离层的话,卷材卷曲后,容易相互沾粘(下粘层和碎石封层中含有沥青,具有一定的自粘性)。2、卷材的核心部分是下粘层、抗裂土工布、碎石封层。申请人的设想是:现场施工时,将成品卷材的上、下隔离层直接撕掉,将卷材的核心部分直接粘贴在道路上,卷材是现有三层材料的复合(即下粘层、抗裂土工布、碎石封层)。如果使用本发明的卷材,现场只需施工一次,就完成了三层施工,因为在室内已经先进行了预制。3、碎石封层它是由上粘层、碎石相互嵌固、相互交融而成。他们之间不存在绝对的谁在上、谁在下,或谁在左、谁在右。碎石是浸泡在上粘层(实际上是一种沥青油,之后冷却凝固变硬)中。所以定义为相互嵌固。
一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材,它由下隔离层、下粘层、抗裂土工布、碎石封层、上隔离层组成,其特征在于:下隔离层仅与下粘层相连,下粘层分别与下隔离层、抗裂土工布相连,碎石封层分别与抗裂土工布、上隔离层相连,上隔离层仅与碎石封层相连,所述的碎石封层由上粘层、碎石相互嵌固组成。
根据本发明所述的卷材,其特征在于,所述的下隔离层为聚酯膜(PET)、聚乙烯膜(PE)、铝箔或天硅隔离膜等材料中的任一种,对下粘层进行隔离与保护,有利于卷材的包装运输。
根据本发明所述的卷材,其特征在于,所述的下粘层通过压实粘结于下隔离层上面,为自粘型沥青粘结料、热铺型沥青粘结料的任一种,所述粘结料的洒布量根据剪切试验获取,其使用的基质沥青标号与沥青面层混合料相同。
根据本发明所述的卷材,其特征在于,所述的抗裂土工布通过压实粘结于下粘层上面,为聚丙烯非织造土工布,其极限抗拉强度≥10.5kN/m,CBR顶破强力≥2.0kN,吸油率≥1.2kg/m2,有利于形成整体承受层间应力,并具有防水作用。
根据本发明所述的卷材,其特征在于,所述的碎石封层压实粘结于抗裂土工布上面,由上粘层、碎石相互嵌固组成,厚度不超过0.6cm,可进一步增强结构的防水防裂作用。
根据本发明所述的卷材,其特征在于,所述的上粘层为常规封层沥青粘结料,为普通热沥青、乳化沥青、改性乳化沥青或聚合物改性沥青任一种,所述粘结料的洒布量根据剪切试验获取,其使用的基质沥青标号与沥青面层混合料相同。
根据本发明所述的卷材,其特征在于,所述的碎石为4.75-9.5mm的单一粒径碎石,其满铺率范围在60%-80%之间。
根据本发明所述的卷材,其特征在于,所述的上隔离层粘结于碎石封层上面,上隔离层为聚酯膜(PET)、聚乙烯膜(PE)、铝箔或天硅隔离膜等材料中的任一种,对碎石封层进行隔离与保护。
根据本发明所述的卷材,其特征在于,所述的卷材宽度可根据车道宽度不同而特定成型,并可卷曲成筒柱体进行包装运输。
通过以上技术措施,解决了现场分层施工受环境制约,粘结料撒布均匀性、柔性土工布易褶皱、易松拉等现场施工不易控制的技术问题;主要达到了减少现场施工工序、时间,且实现土工布摊铺平顺无褶皱、粘结料撒布均匀性好、防治反射裂缝与防水封闭功能极大增强的技术效果。
本发明所述的一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材,由于该卷材结构层采用的材质特性和组合方式,将传统现场摊铺的用于防治反射裂缝的土工布和碎石封层两种材料复合组成一种组合结构,提供土工布和碎石封层两种措施复合的防反能力,形成的复合结构能够极大减少和延缓反射裂缝的不利影响,并具有增强的防水封闭功能,有效提高半刚性基层沥青路面的长期性能稳定;同时,本专利形成一种能够工厂化精准成型、一体化施工的预制卷材结构,解决现场碎石封层撒布不均匀,克服现场柔性土工布易褶皱、易松拉等现场施工质量不易控制问题,具备减少现场制约、节约施工时间、保证施工质量、提升防反效果、降低环境污染等显著效果。
本发明与现有技术相比,具有以下优点和效果:
①由于采用工厂预制卷材,能够减少现场施工条件限制,包括现场低温、大风、雨雪等因素制约。
②现有技术全部由现场施工完成,透层施工完成1天后,根据施工组织分步安排各层施工;采用本发明时,透层施工完成合格后,即可根据现场情况铺设本发明卷材,一次成型。减少了施工环节,缩短不同施工工序施工前的场地维护、养护时间,加强各工序间的衔接配合,减少大量中间环节,大大地提高现场施工效率。
③具有传统土工布和碎石封层两种措施的防反能力,形成的复合结构能够极大减少和延缓反射裂缝的不利影响,并具有增强的防水封闭功能,有效提高路面性能。
④解决了碎石封层现场撒布均匀性问题,克服了柔性土工布现场摊铺易褶皱、易松拉等现场施工质量不易控制问题,能提高路面结构的长期性能,保证公路的良好运营,减少因反射裂缝增加而导致的道路维修成本,能够节约运营养护成本。
说明附图
图1为一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材示意图;
图2为一种卷材的典型断面结构层(I-I剖面)示意图;
图3为一种卷材结构中的碎石封层示意图;
图4为一种铺设卷材与未铺设卷材路面结构疲劳开裂试验测试对比图;
图5为一种现有抗裂土工布施工过程中出现褶皱、松拉等质量缺陷图。
图4中有卷材是指铺设本发明卷材结构的路面,无卷材是指未铺设本发明卷材结构的路面,初裂是指路面结构裂缝刚出现,贯穿是指路面结构裂缝贯穿整个路面结构;
图5中由于土工布为柔性材料,现场摊铺控制不好时易变形,常产生如图所示的褶皱、松拉等缺陷。
其中:图1-图3中,1-卷材、2-下隔离层、3-下粘层、4-抗裂土工布、5-碎石封层、6-上隔离层、7-上粘层、8-碎石;
具体实施方式
实施例1:
如图1-图3所示,一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材,它由卷材1包括从下至上依次排列的下隔离层2、下粘层3、抗裂土工布4、碎石封层5、上隔离层6组成,其特征在于:下隔离层2仅与下粘层3相连,下粘层3分别与下隔离层2、抗裂土工布4相连,碎石封层5分别与抗裂土工布4、上隔离层6相连,上隔离层6仅与碎石封层5相连,所述的碎石封层5由上粘层7、碎石8相互嵌固组成;其中下隔离层2和上隔离层6(现场施工时剥离)的作用仅仅是为了起到隔离保护作用,有利于卷材的卷曲包装;其中下粘层3用于将卷材1与所铺设的基础粘结;其中抗裂土工布4和碎石封层5用于发挥复合防裂防水作用;其中碎石封层5由上粘层7和碎石8相互嵌固、相互交融组成。
所述的下隔离层2为聚酯膜(PET)、聚乙烯膜(PE)、铝箔或天硅隔离膜等材料中的任一种,所述的下粘层3为自粘型改性沥青材料(基质沥青标号与主层沥青混合料相同),对下粘层3进行隔离与保护,有利于卷材的包装运输。
所述的下粘层3通过压实粘结于下隔离层2上面,为自粘型沥青粘结料、热铺型沥青粘结料的任一种,所述粘结料的洒布量根据剪切试验获取,其使用的基质沥青标号与沥青面层混合料相同。
所述的抗裂土工布4通过压实粘结于下粘层3上面,抗裂土工布4为聚丙烯非织造土工布,其极限抗拉强度≥10.5kN/m,CBR顶破强力≥2.0kN,吸油率≥1.2kg/m2,有利于形成整体承受层间应力,并具有防水作用。
所述的碎石封层5压实粘结于抗裂土工布4上面,由上粘层7、碎石8相互嵌固组成,厚度不超过0.6cm,可进一步增强结构的防水防裂作用。
所述的上粘层7为普通热沥青、乳化沥青、改性乳化沥青或聚合物改性沥青的任一种(基质沥青标号与主层沥青混合料相同)。
所述的碎石8为单一粒径范围的碎石(4.75-9.5mm,粒径要求符合《公路沥青路面施工技术规范》JTG F30)。
所述的上隔离层6粘结于碎石封层5上面,上隔离层6为聚酯膜(PET)、聚乙烯膜(PE)、铝箔或天硅隔离膜材料中的任一种。
上述卷材各层间具体连接情况如下:
①根据车道宽度选定下隔离层宽度为3.75m;
②下粘层3粘结于下隔离层2上面,对下粘层进行隔离与保护;
③抗裂土工布4粘结于下粘层3上面,形成防水防裂结构;
④上粘层7、碎石8同步喷洒粘结于抗裂土工布上面,并相互嵌固粘结,初步形成未压实的碎石封层5;
⑤未压实的碎石封层5经压实粘结于抗裂土工布上面,形成密实状态的碎石封层5,其厚度不超过0.6cm、满铺率70%,进一步增强卷材防水防裂性能;
⑥上隔离层6粘结于碎石封层5上面,对碎石封层进行隔离与保护;
⑦待冷却至常温(不高于30℃)后,将上述层叠压实结构卷曲成筒柱体,以利于包装运输。
一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材,能有效的减少现场分层施工工序,可实现多层结构的工厂化预制、一体化施工;抗裂土工布和碎石封层组成的复合结构,可以延缓和减少半刚性基层反射裂缝的发育和扩展,并可作为防水结构避免路表雨水下渗。
一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材,性能测试如下:
通过试验测定不同工况下路面的疲劳寿命和裂缝发育情况,评价卷材结构的作用效果。未铺设卷材试验结构层组合如表1,铺设卷材试验结构层组合如表2,测试结果见表3和图4。
表1 路基路面试验结构组合(未铺设卷材)
表2 路基路面试验结构组合(铺设卷材)
表3 裂缝扩展到不同程度的疲劳次数(万次)
从表3结果可以看出,铺设卷材结构对车辆荷载和环境影响下的张拉-剪切复合作用引起的反射裂缝效果明显,可以显著延缓反射裂缝的出现和贯穿。试验中,铺设组在反射裂缝初裂时的加载次数为不铺设组3.55倍,在反射裂缝贯穿时的加载次数为不铺设组的3.25倍。
通过试验测定加铺卷材路面和现有技术方案(不同缺陷等级)工况下的剪切强度情况,评价本发明卷材的作用效果。
表4 加铺卷材与现有技术方案不同工况剪切强度对比(MPa)
工况情况 | 加铺卷材(无褶皱) | 现有技术(一道褶皱) | 现有技术(两道褶皱) |
平行试验1 | 0.636 | 0.604 | 0.515 |
平行试验2 | 0.650 | 0.585 | 0.542 |
平均值 | 0.643 | 0.595 | 0.537 |
从表4结果可以看出,按照现有技术的现场铺设土工布易存在褶皱,贴合不紧密等缺陷,导致层间的剪切强度降低。试验表明:现有技术(一道褶皱)和现有技术(两道褶皱)会使试件的剪切强度约降低至与加铺卷材(无褶皱)情况的92.5%和83.5%。当现场分层施工质量越差(褶皱数量越多),对强度性能衰减的影响更大。
Claims (8)
1.一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材,它由卷材(1)包括从下至上依次排列下隔离层(2)、下粘层(3)、抗裂土工布(4)、碎石封层(5)、上隔离层(6)组成,其特征在于:下隔离层(2)与下粘层(3)相连,下粘层(3)分别与下隔离层(2)、抗裂土工布(4)相连,碎石封层(5)分别与抗裂土工布(4)、上隔离层(6)相连,上隔离层(6)仅与碎石封层(5)相连,所述的碎石封层(5)由上粘层(7)、碎石(8)相互嵌固组成。
2.根据权利要求1所述的一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材,其特征在于:所述的下隔离层(2)为聚酯膜、聚乙烯膜、铝箔或天硅隔离膜材料中的任一种。
3.根据权利要求1所述的一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材,其特征在于:所述的下粘层(3)通过压实粘结于下隔离层(2)上面,为自粘型沥青粘结料、热铺型沥青粘结料的任一种。
4.根据权利要求1所述的一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材,其特征在于:所述的抗裂土工布(4)通过压实粘结于下粘层(3)上面,抗裂土工布(4)为聚丙烯非织造土工布。
5.根据权利要求1所述的一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材,其特征在于:所述的碎石封层(5)压实粘结于抗裂土工布(4)上面,由上粘层(7)、碎石(8)相互嵌固组成,厚度不超过0.6cm。
6.根据权利要求1所述的一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材,其特征在于:所述的上粘层(7)为普通热沥青、乳化沥青、改性乳化沥青或聚合物改性沥青的任一种。
7.根据权利要求1所述的一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材,其特征在于:所述的碎石(8)为4.75-9.5mm的单一粒径碎石,碎石(8)满铺率在60%-80%。
8.根据权利要求1所述的一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材,其特征在于:所述的上隔离层(6)粘结于碎石封层(5)上面,上隔离层(6)为聚酯膜、聚乙烯膜、铝箔或天硅隔离膜材料中的任一种。
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