CN111676757A - 一种用于路面的六维应力消散层状材料及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于路面的六维应力消散层状材料及其使用方法。该材料自上而下依次由加筋层、聚合纤维层复合而成；其中加筋层又包括横向纤维筋和斜45度交叉纤维筋，由编织聚酯、玻纤、玄武纤维等材料构成；聚合纤维层可选自非机织涤纶土工布、玻纤聚酯布或热熔土工布。在应用方面，将本发明材料铺设于沥青道路的面层之间或面层与半干性基层之间或水泥路面与沥青路面之间，可有效抑制裂缝向上传递，在实际工程中发挥抗裂防水作用及吸能作用，同时具有施工方便的技术优势。

Description

一种用于路面的六维应力消散层状材料及其使用方法

技术领域

本发明涉及土工合成材料技术领域，具体涉及一种用于路面的六维应力消散层状材料及其使用方法。

背景技术

目前，沥青混凝土路面存在着早期破坏严重的问题。在新路面开通后，短则2～3年，长则6～8年即会出现坑糟、开裂、车辙、抗滑性能不足等问题，导致必须进行维修。早期破坏的原因，除设计和施工方面的因素外，主要外因是交通量增长过快，重载、超载严重，使道路长期处于超负荷运转状态；主要内因是材料(沥青、骨料等)性能差，导致路面抵抗拉应力(如冷热、干湿的胀缩应力、荷载弯拉与疲劳应力、反射裂缝的扩张应力等)、剪应力、渗水和粘结老化等能力相对不足。

针对此类问题，有研究者采用改性沥青和SMA技术加以克服，但改性沥青和SMA路面两项新技术用于公路工程时仍存在缺陷：

1)它需要的专用设备和材料(优质骨料、改性剂、填料)一般地区难以具备，而且一次性投资较大，其要求的施工技术也比目前常规做法增加了不小的难度。

2)从增加路面抗裂、防渗、隔离、扩散的机理来说，过分依赖于增加沥青结合料的弹性和粘结力，以及增大骨料强度与减少混合料空隙率的办法并不是最优的。因为沥青结合料的改性能使其抗拉、抗剪的力学性能增加，但幅度终究不会太高。另外其对路基承载力的改善也无能为力，反而要求更高。

3)沥青材料本身的日晒老化、高温软化、低温脆化、冲击疲劳等问题还有待解决。

除以上方法外，引入土工合成材料也是实现路面防裂的一种技术手段，目前，所采用的土工合成材料主要是无纺土工布、玻璃纤维土工格栅、高强专用布等，其普遍存在一定的技术缺陷：

1)无纺土工布：在浸粘层油后原由渗透系数要降低约两个数量级，所形成的沥青布要比沥青混凝土具有更好的抗渗性和传热性，当它与沥青混凝土面层底部粘结时，会使面层的拉伸强度和摸量有所提高，裂缝大为减少。旧路面或路基如已有了裂缝，在向上新铺面层反射时，会由于它的韧性及一定的蠕变性而被其吸收几松弛，从而发挥它的应力阻隔作用。不足处：薄层非织造针刺土工织物(无纺土工布)的抗大强度和摸量均低、柔韧性大、施工不易平整。

2)玻璃纤维土工格栅：具有高抗拉强度和模量，无长期蠕变且热稳定性好，表面经处置后与沥青相容性、材质的化学稳定性较好。不足处：它铺在沥青混凝土面层下部或底面时，接触面积小，粘结能力弱，由于是网格结构，嵌锁骨料的作用实际不足，抗裂吸能不易达到理论设计要求，同时不具备防水功能。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种用于路面的六维应力消散层状材料及其使用方法，以解决目前用于路面的常规土工合成材料，其抗裂、防水等性能有待改善的技术问题

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于路面的六维应力消散层状材料，该层状材料包括聚合纤维层和编织在所述聚合纤维层之上的加筋层；所述加筋层包括横向纤维筋和斜45度交叉纤维筋，所述横向纤维筋与所述斜45度交叉纤维筋相互贴合且相互缝合。其中，横向纤维筋与斜45度交叉纤维筋联合，360度均衡受力作用。

作为优选，所述聚合纤维层为非机织涤纶土工布、玻纤聚酯布或热熔土工布。

作为优选，所述聚合纤维层为非机织涤纶土工布，其厚度为1～2mm。

作为优选，所述横向纤维筋选自以下材料的其中一种或其中若干种：玻纤、聚酯、玄武纤维；所述斜45度交叉纤维筋选自以下材料的其中一种或其中若干种：玻纤、聚酯、玄武纤维。

作为优选，所述加筋层的厚度为1～2mm。

在以上技术方案的基础上，本发明进一步提供了上述层状材料的使用方法，该方法是将所述层状材料铺设于沥青道路的面层之间或面层与半干性基层之间或水泥路面与沥青路面之间。

作为优选，在该方法中，将涂层预先涂敷在土工织物上或在道路施工时涂覆在铺设好的所述层状材料上。

本发明提供了一种用于路面的六维应力消散层状材料及其使用方法。该材料是一种新型应力吸收抗裂防水复合材料，属于滚卷式阻裂防水复合层，它是由一种或几种聚合纤维缝编在2～3mm厚重载型高强织物材料上，经严格工艺复合在一起。具有吸油性的层间抗裂、防水材料。这种结构是将现在公路上单独使用土工合成材料、应力吸收层材料等几种防裂、防水措施的有机结合。中间高强织物吸收的粘结剂层就是完全取代橡胶沥青应力吸收层等结构层材料，具有良好的柔韧性、粘结性、防水性、较强的抗变形能力。

该材料在斜向45度十字方向和横向都具有很大的拉伸强度，在整个六向等性，和路基完全接触，增大摩擦力，全方位吸收应力，防止路基应力反射。更重要的是，该材料在路基和路面立体方向上相结合，从而实现了不同方向上应力消散的作用，增强了防止应力集中的作用。六维布的特点：在使用方面是单向和双向土工工格栅防裂作用的数倍，是增强路面寿命的理想产品，能够和路基的受力原理相结合，真正实现了六维应力消散布的立体化，是双向土工格栅和土工布的新型替代产品。

在铺设热沥青混合料时，最上层的高强度耐高温织物不会发生高温变形，确保能够形成局部高强沥青混合料结构层；上涂层高聚物热熔后从织物的缝隙中渗出，与沥青混合料粘结非常好；下涂层的高聚物在熔化后填充基面的土工织物，增强了与基面的粘结力，下涂层和土工织物的稳定性确保形成一层厚度相对均匀的复合夹层，起到抗裂防水的要求。

本发明公开了一种用于路面的六维应力消散层状材料及其使用方法。该材料自上而下依次由加筋层、聚合纤维层复合而成；其中加筋层又包括横向纤维筋和斜45度交叉纤维筋，由编织聚酯、玻纤、玄武纤维等材料构成；聚合纤维层可选自非机织涤纶土工布、玻纤聚酯布或热熔土工布。本发明预先进行工厂化精细加工成型。在应用方面，将本发明材料铺设于沥青道路的面层之间或面层与半干性基层之间或水泥路面与沥青路面之间，可有效抑制裂缝向上传递，在实际工程中发挥抗裂防水作用及吸能作用，同时具有施工方便的技术优势。

附图说明

图1是本发明层状材料的结构示意图；

图中：

1、聚合纤维层 2、横向纤维筋 3、斜45度交叉纤维筋。

具体实施方式

以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。

一种用于路面的六维应力消散层状材料，该层状材料包括聚合纤维层和编织在所述聚合纤维层之上的加筋层；所述加筋层包括横向纤维筋和斜45度交叉纤维筋，所述横向纤维筋与所述斜45度交叉纤维筋相互贴合且相互缝合。

其中，所述聚合纤维层为非机织涤纶土工布、玻纤聚酯布或热熔土工布。所述聚合纤维层为非机织涤纶土工布，其厚度为1～2mm。所述横向纤维筋选自以下材料的其中一种或其中若干种：玻纤、聚酯、玄武纤维；所述斜45度交叉纤维筋选自以下材料的其中一种或其中若干种：玻纤、聚酯、玄武纤维。所述加筋层的厚度为1～2mm。

上述层状材料的使用方法，该方法是将所述层状材料铺设于沥青道路的面层之间或面层与半干性基层之间或水泥路面与沥青路面之间。在该方法中，将涂层预先涂敷在土工织物上或在道路施工时涂覆在铺设好的所述层状材料上。

为了评价应力六维吸收复合层(即上述六维应力消散层状材料)和土工布、玻纤格栅材料抗反射裂缝的能力，分别采用脉冲荷载和轮载方式，在室内进行了反射裂缝模拟试验。试验采用AC-20型沥青混合料。

1、冲荷载下的反射裂缝模拟试验

试验加载力为半正弦波，加载频率为10Hz。为了模拟车辆超载情况或加速试验破坏，施加最大荷载为2kN，试验温度为15℃。试验在MTS材料试验机上进行。

表1脉冲荷载反射裂缝模拟试验

由试验结果可知，加了应力吸收复合层后，在很大程度上增加了试件初裂次数，延缓了裂缝的出现，显著降低了裂缝的扩散速度，提高了混合料的抗反射裂缝的能力。玻纤格栅、土工布都能起到一定的延缓反射裂缝发展的作用，但是其防裂效果远不如应力吸收复合层。

2、轮载作用下的反射裂缝模拟试验

轮载作用下的反射裂缝模拟试验，采用小轮在模型或试件表面沿直线往返运动，模拟车轮的运动对试件进行疲劳加载。试验设备采用了沥青路面分析仪(简称AAPA)。

为了评价应力吸收复合层与土工布、玻纤格栅的抗反射裂缝性能，采用该装置对设置了不同夹层的加铺结构进行了模拟试验。

AAPA一次可完成三个平行试验，并具备完善的控温系统，可将温度控制在10～60℃，波动范围为±1℃。模拟车轮的小轮往复运动，频率为60次/min，并可调节与试样的接触压力。在本次试验中，试验小轮加到试样上的荷载为123kg，试验温度为15±1℃，疲劳破坏的判据为试件表面有反射裂缝产生。

利用自动沥青路面分析仪测试不同加铺层试件的疲劳性能，试验结果如表2所示。

表2沥青混合料的疲劳寿命

试验结果表明，加铺土工织物之后可以明显地改善沥青混合料的抗反射裂缝能力，但是应力吸收复合层与土工布、玻纤格栅的抗反射裂缝能力有所不同。从表可以看出，应力吸收复合层的抗反射裂缝能力要远远优于土工布与玻纤格栅。这与脉冲荷载作用下的反射裂缝模拟试验结果是一致的。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于路面的六维应力消散层状材料，其特征在于，该层状材料包括聚合纤维层和编织在所述聚合纤维层之上的加筋层；所述加筋层包括横向纤维筋和斜45度交叉纤维筋，所述横向纤维筋与所述斜45度交叉纤维筋相互贴合且相互缝合。

2.根据权利要求1所述的一种用于路面的六维应力消散层状材料，其特征在于，所述聚合纤维层为非机织涤纶土工布、玻纤聚酯布或热熔土工布。

3.根据权利要求1所述的一种用于路面的六维应力消散层状材料，其特征在于，所述聚合纤维层为非机织涤纶土工布，其厚度为1～2mm。

4.根据权利要求1所述的一种用于路面的六维应力消散层状材料，其特征在于，所述横向纤维筋选自以下材料的其中一种或其中若干种：玻纤、聚酯、玄武纤维；所述斜45度交叉纤维筋选自以下材料的其中一种或其中若干种：玻纤、聚酯、玄武纤维。

5.根据权利要求1所述的一种用于路面的六维应力消散层状材料，其特征在于，所述加筋层的厚度为1～2mm。

6.权利要求1～5任一项所述层状材料的使用方法，其特征在于，该方法是将所述层状材料铺设于沥青道路的面层之间或面层与半干性基层之间或水泥路面与沥青路面之间。

7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，在该方法中，将涂层预先涂敷在土工织物上或在道路施工时涂覆在铺设好的所述层状材料上。

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