专利名称：一种复合型防水黏结层及其制备方法
技术领域：
本发明属公路工程技术领域，具体涉及一种路面防水黏结层及其制备方法，用于浙青路面结构层、水泥路面加铺浙青面层结构层、桥梁及隧道浙青铺装结构层等的层间，用于改善路面及桥隧铺装结构层层间联结状态、提高各路面结构层的整体性，同时起到防水、 抗裂的作用。对提高路面结构整体抗重载、延长路面结构与材料使用寿命等有重要作用。
背景技术：
目前公路工程路面及桥隧用层间处理措施主要有以下几种乳化浙青或改性乳化浙青粘层；煤油浙青透层或粘层；重交道路石油浙青或改性浙青粘层；碎石封层；细粒式浙青混凝土或浙青胶砂(也称应力吸收层)；道桥用防水卷材；道桥用防水涂料等。各类层间处理措施的设计及使用按照交通行业规范或国家标准等执行(公路浙青路面施工技术规范JTGF40-2004、公路水泥路面施工技术规范JTG F30-2004、道桥用防水涂料JC/ T975-2005、道桥用改性浙青防水卷材标准JC/T974-20(^)。其中，改性乳化浙青粘层、重交道路石油浙青粘层、改性浙青(主要指SBS改性浙青、环氧浙青等)黏层、防水涂料(包括二阶反应型防水涂料)、碎石封层等用作防水黏结层较为广泛。对热洒型改性浙青碎石封层而言，由于采用胶结料种类、洒布碎石规格等不同，其在实体工程中的应用效果也不尽相同。值得指出的，目前公路行业，对热洒型碎石封层的设计尚未纳入设计规范体系中，实际应用中最常用的方法是依靠过去的经验，给定浙青胶结料洒布量、碎石粒径及其撒铺量，在实际施工中根据工程人员经验进行调整。由于浙青胶结料粘度的限制，一般洒布量在1. 5kg/m2以下，碎石洒布粒径一般为IOmm以下，实际施工中存在浙青结合料易粘附运输车辆轮胎和摊铺机履带，给正常施工作业带来干扰和麻烦。另外，将碎石封层作为防水黏结层存在不足之处，即在路面结构层或桥隧铺装层大变形条件下，防止或延缓浙青面层开裂能力不足。土工格栅用在路面结构中可提高路面结构层的抗开裂能力。国外，加拿大AM大学的Texas交通学院用其特有的罩面试验仪对玻纤土工格栅加筋罩面做了大量的模拟温度循环效果的疲劳试验，试验表明，加筋的浙青试件其抗裂能力要比未加筋的试件高二倍以上。澳大利亚新南威尔士州伍伦贡市政局曾对玻纤土工格栅、聚丙烯土工格栅、土工织物及厚浙青混凝土罩面层等控制反射裂缝的产品进行了现场对比试验，结论是玻纤土工格栅铺设方便，控制反射裂缝效果最为显著，且造价适中。对于玻纤土工格栅的应用，德国、美国、加拿大、澳大利亚及日本等发达国家，在高等级公路、市政道路及机场道面等要求较高的领域应用相当广泛，对其作用机理也作了大量系统研究，制定了一些相应的设计应用规范。土工格栅用在路面结构中提高路面结构的抗开裂能力，是弥补热洒型改性浙青碎石封层抗大变形开裂不足的有效途径之一，土工格栅虽然铺设方便，但在实际施工格栅上面的结构层时，施工运输车辆、摊铺机等往往对格栅造成损害，车辆轮胎或摊铺机履带容易卷起格栅，给正常施工带来不必要的麻烦。另一方面，单用土工格栅时，土工格栅与上下路面结构层间的粘结也比较弱，容易形成路面结构层间的夹层，影响路面结构使用寿命。综上所述，针对路面结构层或桥隧铺装结构层特点，进行复合型防水黏结层的材料及其制备方法的研发，有助于提高碎石封层类复合型防水黏结层的实际路用效果，特别是在提高层间黏结性能和防水的同时，提高了路面结构的抗裂性能。这对于提高路面结构整体承载能力和使用寿命具有重要意义。
发明内容
本发明是提供一种复合型防水黏结层，能提高路面结构层层间黏结、防水性能，同时明显提高路面结构整体的抗开裂性能。本发明还提供该复合型防水黏结层的制备方法。复合型防水黏结层，从下至上包括如下三个结构层玻纤土工格栅层，橡胶浙青层和单粒径碎石层，所述玻纤土工格栅层为双向经编的玻纤土工格栅，所述玻纤土工格栅的每延米纵横向拉伸断裂强度不小于25kN/m，纵横向断裂伸长率不大于4%，所述橡胶浙青 180°C时50%扭矩对应旋转粘度应为2. 5Pa. s_3. 5Pa. s，洒布量2. 0-2. 6kg/m2 ；所述单粒径碎石层中单粒径碎石的粒径范围应在13. 2mm-19mm，单粒径碎石中超粒径含量不得超过 10%，撒铺面积为60% -85%。所述玻纤土工格栅的孔径25_30mm。上述复合型防水黏结层的制备方法，包括如下步骤(1)在下承层上铺设固定玻纤土工格栅；( 洒布热橡胶浙青，洒布量2. 0-2. 6kg/m2，洒布温度180°C -190°C;(3)撒铺碎石，粒径13. 2-19mm，撒铺温度为80-100°C，撒铺量满铺面积的60-85%; (4)碾压，用胶轮压路机碾压2-3遍。所述固定为玻纤土工格栅自带胶粘接固定或是用钢钉和铁皮固定于下承层上。所述铺设应平顺，拉紧，横向搭接长度为10-20cm，纵向搭接长度宜为20-30cm，并根据摊铺方向，将后一端压在前一端之下。所述洒布过程中，包括玻纤土工格栅横向接头和纵向接头的处理，在横向接头的位置，在每次横向接头洒布前采用油毛毡或铁皮沿接头边缘将已洒铺的路段遮挡覆盖住， 然后再进行施工，再次施工时要与前次施工紧密衔接，横向接缝处浙青不得重叠；在纵向接头施工时，最外侧喷头与接头边缘线应在同一条线上。所述单粒径碎石撒铺前需经过拌和楼加热除尘。所述撒铺采用碎石撒布车，所述碎石撒布车的载重轮可适量喷水，以浸润轮胎为标准，不可造成自由水流淌在浙青层上。所述下承层铺设前需清扫，保证其干净、干燥。本发明复合型防水黏结层由玻纤土工格栅和热洒型浙青碎石封层在一定条件下 (180°c-19(rc高温条件下、采用重胶轮压路机碾压等)复合粘接而成，结构型式如下图1所示。本发明选用的玻纤土工格栅具有一定的强度，保证复合型防水黏接层具有一定的抗开裂性能，而浙青是高粘度橡胶浙青，保证玻纤土工格栅与下承层的粘接牢固，不分离且在施工过程中不被车辆粘起，而且单粒径碎石选用的是较大粒径的碎石，铺洒量在60-85%，其抗剪强度较高。本发明的复合型防水黏接层与上承层、下承层之间有较强的粘接能力，而且能整体提高路面结构层层间黏接，防水性能，同时明显提高路面结构整体的抗开裂性能。
该复合型防水黏结层的制备方法，具体的如下步骤1)清扫下承层，保证其干净、干燥，并在下承层上铺设玻纤土工格栅；2)洒布热橡胶浙青，洒布量2. 0-2. 6kg/m2,洒布温度180°C _190°C ；3)撒铺碎石，粒径13. 2-19mm,撒铺温度为80-100 °C，撒铺量满铺面积的 60-85% ；撒铺用的碎石需经过拌合楼加热除尘，保证其干净，表面无灰尘，且撒铺时温度在 80-100°C ；4)碾压成型，用胶轮压路机碾压1-3遍。所述固定为玻纤土工格栅自带胶粘接固定或是用钢钉和铁皮固定于基层上。所述铺设应平顺，拉紧，横向搭接长度为10-20cm，纵向搭接长度宜为20-30cm，并根据摊铺方向，将后一端压在前一端之下。橡胶浙青的洒布应采用专用的，可有效控制洒布剂量的，具有加温、保温和搅拌功能的洒布设备。洒布设备在施工前应进行认真清理，将储油罐中的残油清除干净。在正式洒布前应进行试洒，以确定有关施工参数。在正式施工前，应严格清理有关的施工机械，特别是浙青洒布车和碎石撒布车的车轮，严禁将污染物带上施工断面。橡胶浙青洒布时，应严格按照设计文件中规定的洒铺剂量要求进行洒铺。在洒铺过程中，洒布车应保持勻速行驶，稳定的转速，以保证洒铺的均勻。橡胶浙青的洒铺温度为 180-190°C。在浙青洒布过程中应注重接头的施工处理，具体分为横向接头和纵向接头。在横向接头的位置，再次施工时既要与前次施工紧密的衔接，同时也要避免与前次施工断面重叠。因此，当每次洒铺前应用油毛毡或铁皮将已洒铺的路段遮挡覆盖，避免再次洒铺时造成浙青的重叠。碎石撒铺前应进行必要的试撒，以确定撒布车料斗的倾角、车速和标准的撒布量。 在喷洒橡胶浙青后应及时撒布碎石。以便浙青和撒布的石料能有效的粘结、固定。在大规模施工时，根据施工效率，一般1台洒油车配备2台碎石洒布车。在撒铺碎石时，除了施工设备配备的操作手外，每台碎石洒布车应再配备1-2名清洁工，跟随在撒铺车后，将散落在外边的碎石清扫干净。为了避免碎石洒铺车与粘层浙青产生粘连，碎石洒布车的载重轮可略微喷洒水， 但洒水量需要严格控制，以浸润轮胎为标准，不可造成水在粘结层上流淌。在撒铺碎石施工中，为了保证撒铺的均勻性，应注意撒布车辆的启动阶段、纵横向的交接位置，不能出现重叠现象，如造成重叠，应在胶轮碾压前及时处理。碎石撒铺后，立即用重型胶轮压路机紧跟碎石撒布车碾压成型，胶轮压路机来回碾压1-3遍。碾压成型后应尽快安排浙青混合料的摊铺，间隔时间不宜超过Mh，其间应临时封闭交通，避免防水粘结层的二次污染。本发明复合型防水黏结层具有以下有益效果1、防水效果优良，基本不透水；2、路面结构层材料粘结性能优良，路面结构层层间现场拉拔试验粘结强度在 1. OMPa 以上；3、本发明可充分发挥热浙青碎石封层和玻纤格栅两种材料各自在路面结构中的技术优势，即热浙青碎石封层优良的层间粘接作用、玻纤格栅显著的层间加劲作用，同时玻纤土工格栅与热橡胶浙青碎石封层在180-190°C高温条件下碾压复合黏结为一个整体，提高路面结构服役的整体性以及对水损坏、开裂等早期损坏现象的免疫能力。4、本发明便捷了玻纤格栅上面的结构层施工操作，解决了在施工玻纤土工格栅上面的结构层时，施工机具易卷起玻纤格栅的难题；另外，利用橡胶浙青优良的粘结性，增强了下承层、玻纤土工格栅与上承层的粘结性，有效弥补了玻纤土工格栅与上承层粘结性差的缺陷。即利用通过在玻纤土工格栅上洒热橡胶浙青(180°C -190°C )，再在橡胶浙青上撒铺满铺面积60-80%的13. 2-19mm单粒径碎石的技术措施，充分利用13. 2_19mm碎石对橡胶浙青层与运输车辆、摊铺机的隔离作用，为上承层施工提供良好的施工平台；同时，热橡胶浙青与玻纤土工格栅熔融为一个整体，上承层施工时橡胶浙青又与上承层熔融为一个整体，极大提高了层间粘结性，弥补了玻纤土工格栅与上承层粘结性差的缺陷。
图1复合型防水黏结层结构型式示意图，1-下承层，2-玻璃纤维格栅层，3-橡胶浙青层，4-单粒径碎石层，5-上承层。图2直剪试验模拟示意图3-橡胶浙青层，6-钢板A，7-钢板B，图中箭头方向为剪切力的方向；图3 4. 75-9. 5mm碎石不同撒布量示意4 9. 5-13. 2mm碎石不同撒布量示意5 13. 2_16mm碎石不同撒布量示意6 16_19mm碎石不同撒布量示意图
具体实施例方式如图1所示，本发明的复合型防水黏结层包括从下承层1的层面上起，从下至上的玻璃纤维格栅层2，橡胶浙青层3和单粒径碎石层4，上面再辅设上承层5即可。实施例1、橡胶浙青的选用采用直剪模拟试验来选用粘度的合理水平，采用斜剪试验来选用洒布量的合理水平。现分述如下直剪模拟试验即采用两块硬度相同的钢板A6和钢板B7代替路面上承层和下承层进行直剪试验，试验模式如图2，分别采用粘度不同的橡胶浙青层3作为粘层材料。粘层材料采用AH_90#浙青分别掺加5 %、10 %、15 %、20 %、25 %的40目橡胶粉，从而得到不同粘度的橡胶浙青，有关粘度的检测结果见表1。试验中橡胶浙青的洒铺量均为 2. 0kg/m2。表1 橡胶浙青的粘度试验和剪切试验结果
权利要求
1.复合型防水黏结层，从下至上包括如下三个结构层玻纤土工格栅层，橡胶浙青层和单粒径碎石层，所述玻纤土工格栅层为双向经编玻纤土工格栅，所述玻纤土工格栅的每延米纵横向拉伸断裂强度不小于25kN/m，纵横向断裂伸长率不大于4%，所述橡胶浙青 180°C时50%扭矩对应旋转粘度应为2. 5Pa. s_3. 5Pa. s，洒布量2. 0-2. 6kg/m2 ；所述单粒径碎石层中单粒径碎石的粒径范围应在13. 2mm-19mm，单粒径碎石中超粒径含量不得超过 10%，撒铺面积为60% -85%。
2.根据权利要求1所述的复合型防水黏结层，所述玻纤土工格栅的孔径25-30mm。
3.权利要求1或2所述的复合型防水黏结层的制备方法，包括如下步骤(1)在下承层上铺设固定玻纤土工格栅；( 洒布热橡胶浙青，洒布量2. 0-2. 6kg/m2,洒布温度 180°C -1900C ； (3)撒铺碎石，粒径13. 2_19mm，撒铺温度为80-100°C，撒铺量满铺面积的 60-85% ； (4)碾压，用胶轮压路机碾压2-3遍。
4.根据权利要求1所述的制备方法，所述固定为玻纤土工格栅自带胶粘接固定或是用钢钉和铁皮固定于下承层上。
5.根据权利要求1所述的制备方法，所述铺设应平顺，拉紧，横向搭接长度为10-20cm， 纵向搭接长度宜为20-30cm，并根据摊铺方向，将后一端压在前一端之下。
6.根据权利要求1所述的制备方法，所述洒布过程中，包括玻纤土工格栅横向接头和纵向接头的处理，在横向接头的位置，在每次横向接头洒布前采用油毛毡或铁皮沿接头边缘将已洒铺的路段遮挡覆盖住，然后再进行施工，再次施工时要与前次施工紧密衔接，横向接缝处浙青不得重叠；在纵向接头施工时，最外侧喷头与接头边缘线应在同一条线上。
7.根据权利要求1所述的制备方法，所述单粒径碎石撒铺前需经过拌和楼加热除尘。
8.根据权利要求1所述的制备方法，所述撒铺采用碎石撒布车，所述碎石撒布车的载重轮可适量喷水，以浸润轮胎为标准，不可造成自由水流淌在浙青层上。
9.根据权利要求1所述的制备方法，所述下承层铺设前需清扫，保证其干净、干燥。
全文摘要
本发明涉及“一种复合型防水黏结层及其制备方法”，属于公路施工技术领域，从下至上它包括如下三个结构层玻纤土工格栅层，橡胶沥青层和单粒径碎石层，所述玻纤土工格栅为双向经编，每延米纵横向拉伸断裂强度不小于25kN/m，纵横向断裂伸长率不大于4％；所述橡胶沥青为高粘度沥青，洒布量2.0～2.6kg/m2；所述单粒径碎石的粒径范围应在13.2mm～19mm，单粒径碎石中超粒径含量不得超过10％，撒铺面积为60％～85％。本发明的复合型防水黏接层与上承层、下承层之间有较强的粘接能力，而且能整体提高路面结构层层间黏接，防水性能，同时明显提高路面结构整体的抗开裂性能。
文档编号E01C7/32GK102433817SQ20111031287
公开日2012年5月2日 申请日期2011年10月15日 优先权日2011年10月15日
发明者周兴业, 张蕾, 李廷刚, 杨志峰, 沈国辉, 王旭东, 肖倩, 郭朝阳 申请人:交通运输部公路科学研究所, 北京科路泰技术有限公司