一种防治半刚性基层沥青路面反射裂缝卷材的制备方法与流程

本发明属于公路交通基础设施的路面
技术领域：
，更具体涉及一种防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材，同时还涉及一种防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材制备方法，适用于防治反射裂缝加铺层的快速化、标准化、一体化摊铺施工成型。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。直至目前，这种路面结构形式仍被广泛采用。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，更重要的是大大的缩短了路面的使用寿命。《沥青路面设计规范》(jtgd50)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。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)土工布用于防治反射裂缝作为一项“老”而“新”的技术，在公路工程中应用较多。但由于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、柔性土工布易折皱、土工布未拉紧等常常导致施工质量控制不到位，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)。关于工程结构预制化、装配化是目前行业的技术趋势。目前路面结构的预制化技术，主要集中在水泥混凝土路面及砌块路面技术，如专利“预制可卷曲高延性水泥基复合材料铺装方法”；针对沥青路面有关的预制技术，如专利“装配式卷(板)材结构的高粘度改性沥青薄层路面”、“一种可卷曲沥青混合料、其制备方法和用途”，工程应用很少，主要针对沥青混合料且作为罩面等路表修复工程。土工布和碎石封层复合卷材的预制还未有涉及。技术实现要素：本发明的目的是在于提供了一种防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材制备方法，将现场分步摊铺的用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的抗裂土工布和碎石封层结构两种材料复合组成一种组合结构，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，解决了碎石封层现场撒布均匀性问题，克服了柔性土工布现场易折皱、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。本发明的另一个目的是在于提供了一种防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材，结构简单，使用方便，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易折皱、易松拉等现场施工质量不易控制问题，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方案：一种防治半刚性基层沥青路面反射裂缝卷材的制备方法，其步骤是：a、根据车道宽度确定卷材制备宽度为3.00m－3.75m；b、根据室内最佳掺量试验确定粘结料类型、配比及喷洒量参数；c、在工厂生产线上，根据a和b步骤结论，洒布下粘层粘结料；d、当下粘层温度≥100℃时，由符合材料性能要求的抗裂土工布摊铺于下粘层上；由压实设备(常熟恒旭无纺机械有限公司烫光机，型号hx-tgj-001)将抗裂土工布与下粘层压实紧密，e、由选定的上粘层粘结料品种及洒布量喷洒于抗裂土工布上形成上粘层，同步由符合材料要求的碎石撒布于上粘层中，由上粘层与碎石相互嵌固、共同组成碎石封层；f、由压实设备(常熟恒旭无纺机械有限公司烫光机，型号hx-tgj-001)将碎石封层与抗裂土工布压实紧密，待结构层温度下降至温度≤30℃{从洒布温度下降至常温(不高于30℃，以下相同)后}；g、将下隔离层粘贴于下粘层下面作为下保护面，将上隔离层粘贴于碎石封层上面作为上保护面，形成用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材，经室内压制成卷曲包装。根据本发明所述的卷材的制备方法，特征在于，所述的下粘层和上粘层粘结料洒布温度应严格控制。当采用普通道路石油沥青，洒布时温度应控制在145～155℃；当采用sbs改性沥青，洒布时温度应控制在165～170℃。根据本发明所述的卷材的制备方法，特征在于，所述的碎石封层中，碎石(8)撒布应与上粘层粘结料洒布工序同步，相隔间隔应小于1s，使用前须经过拌和楼加热除尘进行预裹附处理，预裹附油石比为0.3％～0.4％。根据本发明所述的卷材的制备方法，特征在于，所述的各层压实遍数不少于2遍。一种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。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，能够实现：①保证现场施工质量，降低外部环境对现场分层施工质量的制约、避免不同施工单位施工水平的差异性、减少不同分层工序间的配合空挡对施工质量的不利性、提高粘结料洒布的均匀性、解决柔性土工布摊铺时易褶皱等现场施工技术问题；②提供抗裂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。根据本发明所述的卷材，特征在于，所述的下粘层采用为自粘型沥青粘结料、热铺型沥青粘结料的任一种，其规格和质量符合规范的基本要求，所使用的基质沥青标号与沥青面层混合料相同。改性沥青用量为1.0～1.3kg/m2，普通道路石油沥青用量为1.0～1.4kg/m2，最佳洒布量根据剪切试验进行选取。根据本发明所述的卷材，特征在于，所述的抗裂土工布粘结于下粘层上面，抗裂土工布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。根据本发明所述的卷材，特征在于，所述的碎石封层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。根据本发明所述的卷材，特征在于，所述的上粘层为常规封层沥青粘结料，可为普通热沥青、乳化沥青、改性乳化沥青或聚合物改性沥青粘结料的任一种，其规格和质量符合规范的基本要求，所使用的基质沥青标号与沥青面层混合料相同。改性沥青用量可为1.2～1.5kg/m2、道路石油沥青用量可为1.3～1.7kg/m2，最佳洒布量根据室内试验进行选取。根据本发明所述的卷材，特征在于，所述的碎石采用4.75～9.5mm单一粒径碎石，压碎值≤30％，满铺率在60％～80％。根据本发明所述的卷材，特征在于，所述的下隔离层粘贴于下粘层下面作为下保护面，上隔离层粘贴于碎石封层上面作为上保护面，为聚酯膜(pet)、聚乙烯膜(pe)、铝箔或天硅隔离膜材料的任一种。根据本发明所述的卷材，特征在于，所述的卷材结构宽度可根据车道宽度不同而特定成型。本发明提出的预制卷材有利于现场快速化、一体化施工，减少了施工环境制约、提高了施工效率、节约了现场施工时间、保证了施工质量。通过以上技术措施，解决了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及其制备方法；主要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、易松拉等现场施工易形成缺陷部位的技术问题；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。本发明所述的一种防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材及制备方法，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，有利于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，解决了现场碎石封层撒布不均匀，克服了现场柔性土工布易褶皱、易松拉等现场施工质量不易控制的问题。本发明形成了一种能够工厂化精准成型、一体化施工的预制卷材结构，具备减少现场制约、节约了施工时间、保证了施工质量、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、现有施工技术过程：(1)洒透层油；(2)第二天洒粘层油，形成下粘层；(3)立即摊铺抗裂土工布；(4)立即碾压密实；(5)撒布碎石封层(可立即撒，但现场常根据实际工作安排会有延迟)；(6)下面层施工(可立即进行，但现场常根据实际工作安排会有延迟)。本发明的技术过程：按照要求洒透层油后，只需在材料满足摊铺后，即可摊铺本发明的卷材，一次性完成现有技术施工过程中的(2)-(5)步骤。2、相对于现有技术，本发明技术的有益效果如下：①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现有技术方案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，缩短了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，减少了大量中间环节，大大地提了高现场施工效率。③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折皱、易松拉问题，避免了不同施工单位施工水平的差异性，减少了不同分层工序间的交叉对施工质量的不利影响等现场施工质量难点。④提供了土工布和碎石封层两种措施复合的防反能力，形成的复合应力吸收层结构能够极大减少和延缓反射裂缝的不利影响，并具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。说明附图图1为一种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为一种防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材制备方法原理图；图5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。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。图5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结构。具体实施方式实施例1：一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材制备方法，其步骤是：①根据车道宽度选定卷材宽度为3.00m或3.25m或3.50m或3.75m中的任一种；②经过室内最佳掺量试验确定：推荐下粘层采用道路石油沥青，洒布量为1.1～1.3kg/m2；推荐上粘层sbs改性沥青，洒布量为1.3～1.5kg/m2；③在工厂生产线上，根据要求洒布下粘层粘结料(采用道路石油沥青)，洒布量1.1或1.2或1.3kg/m2，洒布温度应控制在145～155℃；④当下粘层粘结料温度≥100℃时，由符合材料性能要求的抗裂土工布摊铺于下粘层上，并由压实设备将抗裂土工布与下粘层压实紧密，形成防水防裂结构；⑤由选定的上粘层粘结料品种(sbs改性沥青)及洒布量(1.3或1.4或1.5kg/m2)喷洒于抗裂土工布上形成上粘层，洒布时温度应控制在165～170℃；⑥同步(相隔间隔小于1s)由单一粒径范围的碎石为4.75-9.5mm，粒径要求符合《公路沥青路面施工技术规范》jtgf30)撒布于上粘层中，并相互嵌固粘结，初步形成未压实的碎石封层；⑦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，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；⑧待结构层温度从洒布温度下降至常温(30℃)后，将下隔离层(聚乙烯膜)粘贴于下粘层下面作为下保护面，将上隔离层(聚乙烯膜)粘贴于碎石封层上面作为上保护面；⑨将上述层叠压实结构卷曲成筒柱体，卷曲包装，获得一种卷材。通过上述具体实施例1，获得一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材制备方法。实施例2：如图1-图4所示，一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材，其卷材1组成核心原理为：卷材1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。所述的下隔离层2为聚乙烯膜(pe)材料，所述的下粘层3为自粘型改性沥青材料，基质沥青标号(70#)与沥青面层混合料相同，所述的抗裂土工布4为聚丙烯非织造土工布(极限抗拉强度≥10.5kn/m，cbr顶破强力≥2.0kn，吸油率≥1.2kg/m2)，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，采用为70号)所述的碎石8为单一粒径碎石(4.75～9.5mm)，所述上隔离层为聚乙烯膜(pe)材料。通过上述具体实施例2，获得一种用于防治半刚性基层沥青路面反射裂缝的卷材。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：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5。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10.6360.6040.515平行试验20.6500.5850.542平均值0.6430.5950.537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。当前第1页12