本发明涉及一种沥青应力吸收层，尤其涉及一种混杂纤维沥青应力吸收层及其施工方法，属于道路建筑施工技术领域。
背景技术
沥青应力吸收层是指层铺于半刚性基层和道路沥青罩面层之间的沥青混合料，用于抑制由基层引起的向上发展的反射裂缝，吸收应力并提升道路的耐磨性能和层间防水性能。应力吸收层多由改性沥青混合料和碎石料混合而成，其中由于沥青混合料的组成形式不同主要有分如下几种：
玻璃纤维增强应力吸收层：玻纤具有抗拉强度相对高，延伸率高且造价便宜的特点，但存在单一纤维增强封层所体现工程性能单一的问题。玻纤与沥青粘合度有限从而使其抗拉性能不能完全体现，疲劳寿命呈非线性递减，其单一纤维混合料受蠕变影响较大，抗拉强度和弹性模量仍有提升空间，吸湿率高使其更易受雨季影响。
玄武岩纤维增强封层：玄武岩纤维断裂强度大模量高，属于国家重点发展的纤维之一，具有绿色环保，防水耐磨性等工程性能良好的特点，最大的缺点是造价相对较高(1～3万元/吨)，不利于推广。混合料中纤维用量不易控制，受蠕变影响性能有待改进，同样存在单纤维混合料性能单一，适应性差等缺点。
橡胶粉改性沥青应力吸收层：橡胶粉沥青高温性能和低温性能优异，环保，价低，但达不到应力吸收层优良性能的指标，与其他改性材料复合路用效果参差不齐，作业施工要求严格且易引起空气质量问题，温度控制要求严格，级配较粗容易使沥青粘稠，石料间接触从而难以压实。
因此，行业急需一种既能满足抗拉裂性能，又具有较低的材料成本，同时具有优良的施工性能的新的沥青应力吸收层。
技术实现要素：
本发明旨在解决现有技术中的沥青应力吸收层不能同时满足使用性能，经济成本低以及施工性能优良的问题，提供一种新的混杂纤维沥青应力吸收层，可有效降低生产成本，增强抗裂及耐磨耗性能。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种混杂纤维沥青应力吸收层，其特征在于：包括以下按重量配置的原料：
乳化沥青:1200～3000g/m2；
纤维:80～160g/m2；
所述乳化沥青与纤维的质量比为1：15～1：25；
所述纤维包括玻璃纤维和玄武岩纤维，玻璃纤维和玄武岩纤维的质量比为1:1～1：2，所述纤维的长度为3～9cm；
为了更好地实现本发明，进一步地，所述乳化沥青为改性乳化沥青，改性剂的用量为乳化沥青重量的3～5％。
进一步地，所述玻璃纤维的单丝强度为3～4gpa，拉伸弹性模量为70～80gpa，密度为2.2～2.3g/cm3。
进一步地，所述玄武岩纤维的单丝强度为4～5gpa，拉伸弹性模量为90～100gpa，密度为2.4～2.5g/cm3。
进一步地，所述沥青应力吸收层还包括碎石，所述碎石为碎石ⅰ或碎石ⅱ，所述碎石ⅰ粒径为2.36～4.75mm，用量为0.007～0.009m3/m2，所述碎石ⅱ粒径为4.75～9.5mm，用量为0.009～0.011m3/m2。
进一步地，路面车道轮迹带处的应力吸收层中纤维为100％的玄武岩纤维。
本发明的另一个目的是提供所述混杂纤维沥青应力吸收层的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.上料
将缠有玄武岩纤维的纤维筒和缠有玻璃纤维的多个纤维筒置于封层车中，单只纤维的质量按照配方进行换算，将玄武岩纤维和玻璃纤维同时引入一根传输管道；
b.铺设第一层乳化沥青
于基层上铺设第一层乳化沥青；
c.切割
纤维经传输管道被牵引至切割轮处，利用切割轮对两种纤维同时进行切割，切割后的混杂纤维洒布在第一层沥青上；所述切割轮设有多个，相邻切割轮之间的距离为8～12cm；
d.铺设第二层乳化沥青
于混杂纤维上铺设第二层乳化沥青；
e.铺设碎石
于第二层沥青上铺设碎石；
f.碾压
用碾压设备对施工后的路面进行碾压，碾压次数2～3次。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过特定比例的两种纤维进行混合，并配合特定比例的沥青等材料，得到新的沥青应力吸收层，通过掺入两种不同的纤维，相较于现有技术中单一的一种玻璃纤维，可有效增强封层抗拉抗裂性能，从而达到充分抑制反射裂缝向路面面层发展的效果，通过不同纤维之间的搭配还能充分发挥纤维的混杂效应，整体上提升抗冲击性、蠕变性能、抗疲劳性能、防水性能；改善纤维之间以及与乳化沥青的粘结力，更有效的发挥纤维的抗拉强度和伸缩性能，经计算与添加单一玻璃纤维相比,能够提升抗拉强度30％以上，抗疲劳性能增大25％以上；相较于单一的一种玄武岩纤维，又具有较低的成本，按80g/㎡纤维用量算，本发明可降低成本35％左右，方便推广应用；且不存在橡胶粉改性沥青应力层具有的施工难题。
(2)轮迹带是行车轮迹作用频率较高的地带，路面受荷载不均，为了解决轮迹带更易产生反射裂缝的问题，本发明的路面车道轮迹带处的应力吸收层中纤维为100％的玄武岩纤维，以更合理地分配纤维，减少返工养护。具体来说，通过在对应的切割喷头处仅牵引一种玄武岩纤维进行切割来实现。
(3)本发明考虑到应力吸收层中沥青与纤维的粘附性和喷洒施工，因此选择乳化沥青，作为进一步优选，乳化沥青为改性乳化沥青，改性乳化沥青具有耐高温，抗低温，适应性强，韧性好，抗疲劳，抗水、油和紫外线辐射，延缓老化，性能稳定，使用寿命长等特点，将其使用在应力吸收层中更能发挥抗裂，防水的作用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种混杂纤维沥青应力吸收层，包括以下按重量配置的原料：
乳化沥青:1200g/m2；
纤维:80g/m2；
所述乳化沥青与纤维的质量比为1：15；
所述纤维包括玻璃纤维和玄武岩纤维，玻璃纤维和玄武岩纤维的质量比为1:1，所述纤维的长度为3～9cm；
本实施例中碎石的粒径为2.36～4.75mm，用量为0.008m3/m2。
本实施例中的碎石覆盖率为60％。
本实施例中的乳化沥青为sbr改性乳化沥青，改性剂的用量为乳化沥青重量的3％。
本实施例中的玻璃纤维单丝强度为3.0gpa，拉伸弹性模量为70gpa，密度为2.2g/cm3。
本实施例中的玄武岩纤维单丝强度为4.2gpa，拉伸弹性模量为90gpa，密度为2.4g/cm3。
为了满足不同施工要求的纤维分步密度的需要，洒布车上的纤维切割喷头单双号分别控制，当纤维分布密度需求小时，可通过仅打开单号切割喷头，关闭双号切割喷头，纤维喷出总量为全部打开时的一半。本实施例中的纤维需求总量为最大量的一半，则可采用此方式。
实施例2
一种混杂纤维沥青应力吸收层，包括以下按重量配置的原料：
乳化沥青:1800g/m2；
纤维:120g/m2；
所述乳化沥青与纤维的质量比为1：15；
所述纤维包括玻璃纤维和玄武岩纤维，玻璃纤维和玄武岩纤维的质量比为1:1，所述纤维的长度为3～9cm；
本实施例中碎石的粒径为2.36～4.75mm，用量为0.009m3/m2。
本实施例中的碎石覆盖率为70％。
本实施例中的乳化沥青为sbr改性乳化沥青，改性剂的用量为乳化沥青重量的3％。
本实施例中的玻璃纤维单丝强度为3.0gpa，拉伸弹性模量为70gpa，密度为2.2g/cm3。
本实施例中的玄武岩纤维单丝强度为4.2gpa，拉伸弹性模量为90gpa，密度为2.4g/cm3。
实施例3
一种混杂纤维沥青应力吸收层，包括以下按重量配置的原料：
乳化沥青:2400g/m2；
纤维:120g/m2；
所述乳化沥青与纤维的质量比为1：20；
所述纤维包括玻璃纤维和玄武岩纤维，玻璃纤维和玄武岩纤维的质量比为1:2，所述纤维的长度为3～9cm；
本实施例中碎石的粒径为4.75～9.5mm，用量为0.01m3/m2。
本实施例中的碎石覆盖率为70％。
本实施例中的乳化沥青为sbr改性乳化沥青，改性剂的用量为乳化沥青重量的3％。
本实施例中的玻璃纤维单丝强度为3.5gpa，拉伸弹性模量为75gpa，密度为2.2g/cm3。
本实施例中的玄武岩纤维单丝强度为4.4gpa，拉伸弹性模量为95gpa，密度为2.4g/cm3。
实施例4
一种混杂纤维沥青应力吸收层，包括以下按重量配置的原料：
乳化沥青:3000g/m2；
纤维:150g/m2；
所述乳化沥青与纤维的质量比为1：20；
所述纤维包括玻璃纤维和玄武岩纤维，玻璃纤维和玄武岩纤维的质量比为1:2，所述纤维的长度为3～9cm；
本实施例中碎石的粒径为4.75～9.5mm，用量为0.011m3/m2。
本实施例中的碎石覆盖率为70％。
本实施例中的乳化沥青为sbr改性乳化沥青，改性剂的用量为乳化沥青重量的3％。
本实施例中的玻璃纤维单丝强度为4.0gpa，拉伸弹性模量为80gpa，密度为2.3g/cm3。
本实施例中的玄武岩纤维单丝强度为5.0gpa，拉伸弹性模量为100gpa，密度为2.5g/cm3。
实施例5
一种混杂纤维沥青应力吸收层，包括以下按重量配置的原料：
乳化沥青:3000g/m2；
纤维:120g/m2；
所述乳化沥青与纤维的质量比为1：25；
所述纤维包括玻璃纤维和玄武岩纤维，玻璃纤维和玄武岩纤维的质量比为1:2，所述纤维的长度为3～9cm；
本实施例中碎石的粒径为2.36～4.75mm，用量为0.007m3/m2。
本实施例中的碎石覆盖率为70％。
本实施例中的乳化沥青为sbs改性乳化沥青，改性剂的用量为乳化沥青重量的5％。
本实施例中的玻璃纤维单丝强度为3.8gpa，拉伸弹性模量为80gpa，密度为2.3g/cm3。
本实施例中的玄武岩纤维单丝强度为4.7gpa，拉伸弹性模量为100gpa，密度为2.5g/cm3。
本实施例中的应力吸收层的施工方法包括如下步骤：
a.上料
将缠有玄武岩纤维的纤维筒和缠有玻璃纤维的多个纤维筒置于封层车中，单只纤维的质量按照配方进行换算，将玄武岩纤维和玻璃纤维同时引入一根传输管道；
b.铺设第一层乳化沥青
于基层上铺设第一层乳化沥青；
c.切割
纤维经传输管道被牵引至切割轮处，利用切割轮对两种纤维同时进行切割，切割后的混杂纤维洒布在第一层沥青上；所述切割轮设有多个，相邻切割轮之间的距离为8～12cm；
d.铺设第二层乳化沥青
于混杂纤维上铺设第二层乳化沥青；
e.铺设碎石
于第二层沥青上铺设碎石；
f.碾压
用碾压设备对施工后的路面进行碾压，碾压次数3次即可。
实施例6
一种混杂纤维沥青应力吸收层，包括以下按重量配置的原料：
乳化沥青:3000g/m2；
纤维:160g/m2；
所述乳化沥青与纤维的质量比为1：18.75；
所述纤维包括玻璃纤维和玄武岩纤维，玻璃纤维和玄武岩纤维的质量比为1:2，所述纤维的长度为3～9cm；
本实施例中碎石的粒径为4.75～9.5mm，用量为0.009m3/m2。
本实施例中的碎石覆盖率为70％。
本实施例中的乳化沥青为sbs改性乳化沥青，改性剂的用量为乳化沥青重量的5％。
本实施例中的玻璃纤维单丝强度为4gpa，拉伸弹性模量为80gpa，密度为2.3g/cm3。
本实施例中的玄武岩纤维单丝强度为5gpa，拉伸弹性模量为100gpa，密度为2.5g/cm3。
本实施例中的应力吸收层的施工方法包括如下步骤：
a.上料
将缠有玄武岩纤维的纤维筒和缠有玻璃纤维的多个纤维筒置于封层车中，单只纤维的质量按照配方进行换算，将玄武岩纤维和玻璃纤维同时引入一根传输管道；
b.铺设第一层乳化沥青
于基层上铺设第一层乳化沥青；
c.切割
纤维经传输管道被牵引至切割轮处，利用切割轮对两种纤维同时进行切割，切割后的混杂纤维洒布在第一层沥青上；所述切割轮设有多个，相邻切割轮之间的距离为8～12cm；
d.铺设第二层乳化沥青
于混杂纤维上铺设第二层乳化沥青；
e.铺设碎石
于第二层沥青上铺设碎石；
f.碾压
用碾压设备对施工后的路面进行碾压，碾压次数2次即可。
本实施例中，纤维的喷洒宽度为3.8m，配合的切割喷头为38个，从左至右依次编号1-38号，其中，8、9、10、29、30、31号喷头处，全部采用玄武岩纤维，以提高轮迹带处的抗拉抗裂性能。
实施例7
一种单一纤维的下封层，包括以下按重量配置的原料：
乳化沥青：2000g/m2；
玻璃纤维：120g/m2；
碎石覆盖率70％；
碎石粒径2.36～4.75mm，用量0.0088m3/m2；
玻璃纤维单丝强度为3.5gpa，拉伸弹性模量为70gpa，密度为2.2g/cm3。
上述实施例1～7的沥青应力吸收层的性能参数如下表1所示：
表1：
从上表1可以看出，实施例1～6的混杂纤维应力吸收层的几乎每项指标均优于仅有一种纤维的实施例7，其中，实施例3的层间剪切力最大,比实施例1大40％,由于实施例1中由于乳化沥青处于低限,层间粘结力偏低，但与实施例7相比,层间剪切力几乎相等，证明了混杂纤维应力吸收层在沥青含量很低时，也能够达到与实施例7相当的层间剪切力；
另外，实施例3～6层间拉拔粘结强度比实施例1和实施例2普遍偏高,证明混杂纤维中玻璃纤维与玄武岩纤维的质量为1:2时,层间粘结强度高，加入混杂纤维后在抗反射裂缝作用次数中初裂,终裂作用次数明显增加,在裂缝发展初期,加入混杂纤维的抗裂性能最低提高28.7％,最高提高44.1％,在抵抗最终裂缝出现的效率上,最低提高了25.1％,最高提高了60％；因此在半刚性沥青路面结构中设置混杂纤维应力吸收层，不仅能保证层间剪切力和层间拉拔力有一定提高，经良好的设计与施工，结构层平均抗疲劳开裂性能够提升25％。从劲度模量的测试结果来看,实施例1～6的测试结果比实施例7提高的幅度在32.1％～57.5％,结构层平均抗拉强度能够提升30％以上。
综上，本发明通过两种纤维材料的特定选择以及特定的配比设计，配合沥青、碎石等材料，可大幅提高抗裂性能，且相较于单一的玄武岩纤维，具有较低的原料成本，经济效益好，便于推广使用。
需要说明的是上述表1中的层间剪切力、层间拉拔粘结强度和抗反射裂缝作用次数的测试方法如下：
1、层间剪切力测试
将复合结构试件加工成50mm×100mm×100mm，剪切试验中采用35°斜剪。试验在数显路面强度材料仪上进行，试验前将加工好的试件放入要求温度(25±1℃)中保温6h，然后取出安放在夹具中，放入试验机，剪切速率控制在50mm/min，考虑到温度对层间剪切力的影响，要求开动试验机开始试验与取出试件的时间间隔不超过5s，记录试验过程中的最大压力。每组取3个平行试件进行试验，结果取平均值。当试件破坏时荷载为f，层间抗剪强度τ可用公式进行计算。
式中：
τ—抗剪强度(mpa)；
f—竖向加载力(n)；
a—剪切面的接触面积(m2)；
α—斜剪角度，取35°。
2、层间拉拔力测试
将制作好的复合试件在室温下养护48h，然后用取芯机钻取芯样，取芯机的钻孔内径为10cm(拉头直径为10cm)，钻取芯样时要钻至垫层混凝土板顶面深度以下部分但不钻穿。拉拔试验采用自制拉拔夹头，试验中保持沥青混合料上面层洁净和平整，采用环氧树脂粘胶将夹头粘贴在试件表面上，然后放置于温度为30±1℃标准试验条件下，时间不少于6h，使用智能粘结强度仪对试件进行拉拔试验，拉力方向垂直于试件，拉拔速率控制为2mm/min，试验机开始测试时与取出试件的时间间隔不超过5s(防止温度变化)，开动试验机直到粘结面破坏，试验中破坏断面必须是应力吸收层处，若从夹头粘结处破坏或是从基层材料内部破坏，试验需重做。记录粘结破坏时的最大荷载。
每组取3个平行试件进行试验，结果取平均值。粘结强度按以下公式计算：
式中：
σ—粘结强度(mpa)；
f—破坏荷载(n)；
a—试件粘结面积，mm2。
参考国内外相关抗裂纤维封层经验设计方法，板带拉伸试验采用mts万能试验机，板带拉伸时的试验温度为20℃，试件置于保温箱取出后采用红外数显示温度计测试试验温度，拉伸速率设定为5mm/min。自动读取劲度模量数据。
4.抗反射裂缝作用次数
试件尺寸30cm×30cm×10cm，底部预留3mm宽的裂缝，模拟半刚性基层的预裂缝。
试验过程中首先在底部加铺一层1cm厚的橡胶板(模拟实际路面下的柔性土基)，将铺设有不同应力吸收层的复合路面结构(制作方法与断裂能试验相同)放置于橡胶板上，一起置于已达到试验温度15℃的恒温箱内，保温6h。将车辙试验机内温度调整为15℃，然后把保温后的试件连同试模与橡胶板一起放置于车辙试验机内，将测试轮放置在沥青混合料表面的中部位置，试验中试验轮行走的方向垂直于预裂缝的方向(主要考虑实际中半刚性基层以横向裂缝为主)。启动试验机，此时关闭车辙变形记录仪，试验轮在复合路面结构试件表面往返行走，车辙记录仪自动记录试验轮往返作用次数和环境温度。
观察铺设不同应力吸收层后，沥青混合料表面开始出现裂缝以及裂缝明显贯穿于试件表面时，试验轮往返行走的次数。相同试验方案，平行试验至少有2个试件，取平均值作为最后试验结果，若两次试验值偏差较大，可补做一组试件，取三组数据中结果较为接近的两组取平均值。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。