专利名称：柔性纤维乳化沥青稳定集料作为基层的路面结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及道路工程等路面工程，尤其是一种柔性纤维乳化沥青稳 定集料作为基层的路面结构。二、 背景技术目前路面基层材料及乳化沥青用途方面的背景技术 1、无机结合料稳定集料基层(半刚性基层)无机结合料稳定集料，是将无机结合料(水泥、石灰、粉煤灰等)、集 料(碎石、砂砾等)和水混合搅拌均匀，成为适宜碾压的半刚性基层混合料， 然后将其铺筑于路基之上，经压路机碾压后形成路面半刚性基层，如水泥稳 定碎石基层、水泥稳定砂砾基层、石灰粉煤灰碎石基层等。半刚性基层路面在我们国家无论是一般公路、还是高速公路，都得到了大量的应用。我国3 万多公里高速公路的沥青路面或水泥路面，基层90%以上都是半刚性基层， 半刚性基层在我国的公路建设发展中发挥了很大的作用。半刚性基层的优点在于半刚性基层强度比较高，相对柔性基层来讲强度高、刚度高，作为承重结构，它是比较合适的。承载、扩散荷载，传到路 基，在半刚性基层没开裂之前这方面性能比较好。但是半刚性基层存在一些 问题，就是塑性收縮开裂比较严重，抗拉能力相对比较小，变形能力不太好， 是比较脆的材料。它的刚度比较大，在湿度变化温度变化中所受温度应力比 较大，所以在温度荷载，交通荷载，湿度变化的作用下，它容易产生裂缝， 开裂以后半刚性基层性质开始变化。这些裂纹很容易形成沥青路面的反射裂 缝，特别是后期裂纹比较多的情况下，裂纹很容易在比较短的时间就反射到 上面，很多实际工程证明了这个问题。这是目前对半刚性基层沥青路面大家 认为它不足的地方。为了防止反射裂纹，我国道路专家在"七五"期间还做了一些研究，例
如如采用级配碎石、土工布和应力吸收层作为中间过渡层等一些措施，到最
近，差不多20年的时间，仍还在摸索。研究反射裂纹，如何来延缓它，完 全防止是不可能的，怎样延长它的扩展时间，使它的裂纹反射到面上的时间 比较长，保持表面比较长的时间不会开裂，在这方面做了很多的工作，也取 得了一些成果，但是这个问题到现在还没有完全解决。
半刚性基层在施工过程中也发现了一些问题，比如透层油渗透比较困 难，还有半刚性基层表面容易产生灰尘，产生灰尘以后如果施工的时候清理 不干净，就影响了粘层与半刚性基层的粘接。另外路面开裂以后，水下去就 容易损坏。半刚性基层产生问题以后，必须要把它全部挖掉才能修复，这样 就有些困难。
因此，现在讲到半刚性基层，我们应该因地制宜来考虑这个问题。如果 条件合适，有些地方还是可以用半刚性基层，但是半刚性基层一统天下也是 不对的，无论是从丰富我国路面结构形式的角度，还是从克服半刚性基层路 面开裂问题的角度出发，开展其它类型基层材料的研究是十分必要的。
2、碾压水泥混凝土基层(刚性基层)
碾压水泥混凝土是近三十年来发展起来的一种新型混凝土。它具有独特 的性能，未凝固前碾压混凝土的性能完全不同于常规混凝土，未凝固的碾压 混凝土稠度很干，比工民建的干硬混凝土还要干，是一种塌落度为零的超干 硬混凝土，它可以使推土机、压路机在其上工作而不下陷，凝固后又与常规 混凝土的性能非常接近。碾压混凝土通过压路机振动力的作用，使石子克服 摩阻力占居空间形成骨架，孔隙被水泥砂浆填充并包裹，形成密实体。
碾压水泥混凝土具有施工机械容量大、速度快、大面积作业的特点。碾 压水泥混凝土与半刚性基层材料具有相似的工作性，但它的材料组成中水泥 用量要大于半刚性基层材料中无机结合料的用量，因此将碾压水泥混凝土作 为路面基层，将比半刚性基层在强度、耐久性、抗冲刷性能等方面具有更加 优良的性能。
碾压水泥混凝土在水工坝体的修筑和高等级公路路面的修筑方面有较多的应用。碾压水泥混凝土基层从材料性质上看，仍然属于常规水泥混凝土 的范畴(刚性材料)，其变形适应性差、脆性大、抗裂性差。如果不设伸縮 缝，路面中常会出现裂缝，因此目前在路面施工时，常常在路面中每隔10 15m设置一条伸縮缝。近年来，为提高碾压水泥混凝土的抗裂性能，出现了掺入钢纤维的碾压 水泥混凝土作为面层的路面结构，其在国内外的研究才刚刚起步。国外钢纤 维碾压水泥混凝土作为面层的路面结构工程应用情况表明，路面的使用性能 和耐久性得到了改善和提高，但由于钢纤维的掺量较高(每立方米混凝土中 一般掺入30kg 40kg，甚至更高)，造价昂贵，且在含水量较少的碾压混凝 土中掺入刚性的钢纤维，纤维不易分散，拌和较困难，施工不太方便，因此， 钢纤维碾压水泥混凝土的推广应用受到了一定的限制。目前，柔性纤维在普通浇注水泥混凝土中获得了一定的应用，结果表明， 柔性纤维的阻裂增韧作用显著提高了水泥混凝土的力学性能，使水泥混凝土 具有优良的抗裂性能和抗疲劳性能。柔性纤维在碾压水泥混凝土基层中的应 用，也势必具有良好的推广价值，但到目前为止，该项技术尚未引起人们的 重视。3、热拌沥青稳定集料基层(柔性基层)柔性基层是有别于无机结合料稳定集料或稳定土等半刚性基层，以集 料、少量无机结合料处治的集料或者沥青等有机结合料混合料等材料铺筑的 基层。目前，沥青稳定碎石是一种常见的柔性基层。沥青稳定碎石跟半刚性基层来比，因为它的弹性模量小，所以它在温度 变化产生应力影响方面的情况要比半刚性基层相对好一点，同时湿度变化影 响也要小些，所以它在减少基层开裂引起的路面反射裂缝方面体现出较好的 优势。有关资料证明，沥青稳定碎石基层路面的破坏一般始于面层，由于面层 的车辙、开裂等破坏从上到下顺序发展、延伸。对于沥青稳定碎石基层路面 内部出现的微小裂缝往往能够自愈，而不致于像半刚性基层材料，出现裂缝
后，会迅速扩展，因此沥青稳定碎石基层路面的破坏是功能性破坏。
但是，在沥青稳定碎石基层路面结构中，基层层底的拉应力较大，在弯 拉应力的反复作用下出现层底疲劳开裂的可能性也最大，因此要求具有很好 的耐久性，特别具有优良的抗疲劳性能，而且作为承重层要求有一定的抗车 辙能力和稳定性，沥青稳定碎石基层在这方面还有待于提高。
另外，现行的沥青稳定集料基层中的沥青一般是采用热拌沥青，需将沥
青加热至15(TC 160'C左右，集料加热至16(TC 175'C左右，沥青与集料 拌和后混合料的出厂温度宜控制在150°C 165°C，摊铺温度不低于145°C， 初压温度不低于135'C,终压温度一般不低于80°C ，并且在冬季气温较低时 便不能进行施工，因此，热拌沥青稳定集料的拌和、施工要求较高且复杂， 同时，热拌沥青不仅污染环境，而且沥青长时间处于高温下还将加速沥青的 老化，影响沥青稳定集料的耐久性。 4、乳化沥青及其用途
乳化沥青是基质沥青、水、乳化剂和稳定剂在机械作用下经乳化加工而 制成的水包油状的均匀的沥青产品，也称沥青乳液。
使用这种沥青乳液修路时，不需加热，可以在常温下进行喷洒，贯入或 拌和摊铺，铺筑各种结构路面的面层及基层，也可用作透层油、粘层油以及 用于各种稳定基层的养护。相比于热拌沥青，乳化沥青的应用市场很广泛， 特别是当前在全国大力推广的稀浆封层和改性稀浆封层就是用乳化沥青和 改性乳化沥青代替热沥青和改性热沥青的。
稀桨封层是用乳化沥青与细集料的混合料铺筑于基层上的结构层，厚度 为5mm 10mm，起防水、养生、封缝、粘结、应力吸收薄膜夹层等作用。乳
化沥青稀桨封层破乳后具有与普通热拌沥青稀浆封层基本相同的物理、力学 性能，但其施工操作性及施工要求却明显简单化，而且还具有节省沥青用量、 减少环境污染等优点。 三、发明内容
本实用新型的目的为采用乳化沥青作为胶结料稳定集料并掺入柔性纤
维，发挥乳化沥青节约资源、延长施工季节、改善施工条件、减少环境污染 的优点，同时发挥柔性纤维的阻裂增韧、抗疲劳及稳定沥青的作用，提高混 合料的抗裂、抗冲击、抗变形、抗冻、抗冲刷、抗疲劳性能及高温、低温稳 定性，并将其作为柔性纤维乳化沥青稳定集料路面基层，经碾压铺筑于底层 之上，然后再在柔性纤维乳化沥青稳定集料路面基层上铺筑面层， 一起构成 一种柔性纤维乳化沥青稳定集料作为基层的路面结构。 本实用新型目的所采取的技术方案如下
本实用新型的路面结构，包括有面层、柔性纤维乳化沥青稳定集料路面 基层、底层，在底层表面铺筑柔性纤维乳化沥青稳定集料路面基层，然后在 柔性纤维乳化沥青稳定集料路面基层上铺筑面层。
本实用新型，柔性纤维乳化沥青稳定集料路面基层是由柔性纤维、乳化 沥青、水泥、集料(碎石或砾石)、填料、外加剂和水等组成并经拌合后互 相粘结构成，其中柔性纤维重量为沥青稳定集料混合料总重量的0.01%
0.2%，乳化沥青与集料之重量百分比(即乳石比)为4% 9%，水泥重量为 集料总重量的1% 4%，填料为集料总重量的0 10%，外加剂为乳化沥青 的0 2%，水为集料总重量的0 4%，经碾压形成柔性纤维乳化沥青稳定 集料路面基层。
本实用新型，面层可以是水泥混凝土面层或沥青混凝土面层，也可以是 其它任何改性路面材料铺筑的面层。
本实用新型，底层可以是路基，也可以是各种型式的基层如半刚性基 层、柔性基层或刚性基层；也可以是旧道路的原有路面如水泥混凝土路面， 或者沥青路面。
本实用新型，柔性纤维是指相对于刚性纤维(高弹模纤维，如钢纤维) 而言，弹性模量小于水泥混凝土弹模的低弹模有机合成纤维，如聚丙烯纤维、 聚丙烯腈纤维、聚酯纤维、聚酰胺(尼龙)纤维等。在乳化沥青稳定集料中 掺入柔性纤维，发挥柔性纤维的阻裂增韧、抗疲劳及稳定沥青的作用，提高 乳化沥青稳定集料混合料的抗裂、抗冲击、抗变形、抗冻、抗冲刷、抗疲劳
性能及高温、低温稳定性等。本实用新型是一种新的路面结构型式，它具有如下的优点(1) 与现行热拌沥青稳定集料相比，柔性纤维乳化沥青稳定集料可以节 约沥青用量，具有节约能量资源、经济性好的优点。(2) 与现行热拌沥青稳定集料基层相比，柔性纤维乳化沥青稳定集料基 层采用冷拌法施工具有显著的优点，具体表现在工艺简单、速度快，节省 了施工费用；延长了施工季节；减少了环境的污染；乳化沥青与干、湿集料 均具有良好的粘结性能，降低了对集料干湿度的要求。(3) 柔性纤维乳化沥青稳定集料中添加了一定量的水泥，有利于提高混 合料的早期强度，同时通过乳化沥青、水泥用量的调整及不同纤维类型的选 择，可使柔性纤维乳化沥青稳定集料基层在保证优良抗裂性能和变形性能的 前提下，具有强度、刚度的可调性，可满足不同的使用需求，因而具有适用 面广的优点。(4) 柔性纤维乳化沥青稳定集料作为基层，改善了基层材料的内部结构 组成，减少了内部微细裂纹的产生，因此有利于提高基层材料的综合性能。(5 )柔性纤维乳化沥青稳定集料基层中乱向分布的柔性纤维也有利于减 小基层的塑性收縮，增强基层的抗裂能力和变形能力，减少路面反射裂缝的产生。(6) 柔性纤维乳化沥青稳定集料具有抗车辙能力好，高温、低温稳定性 好、耐久性好的优点。(7) 和现行半刚性基层、刚性基层、柔性基层路面结构相比，柔性纤维 乳化沥青稳定集料作为基层的路面结构中，基层材料具有抗收縮、抗裂性能 强，韧性好，抗冲击、抗冻、抗冲刷、抗疲劳、高温、低温稳定性好的优点， 因此柔性纤维乳化沥青稳定集料作为基层的路面结构具有更加优良的路用 性能和耐久性，具有显著的间接经济效益和社会效益。(8) 和现行半刚性基层、刚性基层、柔性基层路面结构相比，在保证路 用性能的前提下，柔性纤维乳化沥青稳定集料作为基层的路面结构可以适当
减薄路面的厚度，具有良好的经济效益。综上所述，本实用新型是一种既不同于现行半刚性基层路面结构、不同 于现行刚性基层路面结构，也不同于现行柔性基层路面结构的新型路面结 构。本实用新型可以在与现行半刚性基层、刚性基层或柔性基层路面结构相 同基层厚度的条件下，提高基层材料的抗收縮、抗裂、韧性、抗冲击、抗冻、抗冲刷、抗疲劳和稳定性等，提高道路的路用性能和耐久性；可在保证优良 路用性能和耐久性的前提下降低路面的厚度，带来显著的经济效益和社会效 益；同时，柔性纤维乳化沥青稳定集料取材方便，施工简单、快捷、环保。四、
以下结合附图进一步说明本实用新型。 附图是路面结构横断面示意图。图中，1——面层 2——柔性纤维乳化沥青稳定集料路面基层 3 ——底层五具体实施方式
如附图所示，在底层3表面铺筑柔性纤维乳化沥青稳定集料，经碾压形 成柔性纤维乳化沥青稳定集料路面基层2，然后再在柔性纤维乳化沥青稳定 集料路面基层2上铺筑面层1。
权利要求1、一种柔性纤维乳化沥青稳定集料作为基层的路面结构，包括有面层(1)、柔性纤维乳化沥青稳定集料路面基层(2)、底层(3)，其特征是在底层(3)表面铺筑柔性纤维乳化沥青稳定集料路面基层(2)，然后在柔性纤维乳化沥青稳定集料路面基层(2)上铺筑面层(1)。
专利摘要柔性纤维乳化沥青稳定集料作为基层的路面结构涉及道路结构。利用混合后的柔性纤维、乳化沥青、水泥或水形成的胶结料粘结集料、填料、外加剂等，经碾压工艺形成柔性纤维乳化沥青稳定集料路面基层2，铺筑于底层3上，然后再在柔性纤维乳化沥青稳定集料路面基层2上铺筑面层1。掺入柔性纤维后，柔性纤维乳化沥青稳定集料早期塑性收缩、干缩、温缩性能改善，抗裂、韧性、抗冲击、抗冻、抗冲刷、水稳性能均显著增强，抗疲劳性能成倍提高。柔性纤维乳化沥青稳定集料作为基层的路面结构，基层的收缩裂缝显著减少，抗变形、抗裂、稳定性、抗疲劳性能大幅提高，有利于减少路面病害，大幅延长使用寿命。
文档编号C04B16/00GK201003132SQ20062016390
公开日2008年1月9日 申请日期2006年12月30日 优先权日2006年12月30日
发明者何小兵, 徐秀霞, 易志坚, 杨庆国, 赵满喜, 马银华 申请人:马银华