CN101851890B - 一种纤维沥青碎石封层方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纤维沥青碎石封层方法，按照如下步骤：(1)制备乳化沥青：按照沥青与皂液的体积比为62.8∶37.2的比例混合均匀并在60℃-70℃保温24小时，配制成乳化沥青；在乳化沥青加入改性剂胶乳并搅拌至均匀得到改性乳化沥青；(2)洒布第一层改性乳化沥青；(3)洒布一层纤维：纤维的用量宜为50-70g/m2，长度60mm；(4)洒布第二层改性乳化沥青；(5)洒布碎石；(6)碾压：碾压2～5遍，初压速度不超过2km/h，复压碾压速度宜控制在2.0-3.0km/h。本纤维沥青碎石封层方法的优点是：(1)纤维沥青碎石封层具有良好的应力吸收和分散能力；(2)纤维沥青碎石封层在路面使用时具有高耐磨性；(3)纤维沥青碎石封层在路面使用时具有高防水性；(4)纤维沥青碎石封层在路面使用时具有高稳定性；(5)纤维沥青碎石封层具有施工快捷性。
Description
技术领域：
本发明属于公路养护领域，涉及一种纤维沥青碎石封层方法，尤其是一种适用于我国东南沿海夏炎热冬温地区纤维沥青碎石封层方法。
背景技术：
现有公路预防性养护措施有稀浆封层、碎石封层等。
稀浆封层技术：是利用乳化沥青、骨料、矿物细料、水和化学添加剂构成等物料，集中载于稀浆封层机，并通过封层机将其按一定的比例拌和成糊状、流动均匀的稀浆混合物，均匀摊铺到路面上，形成密实、坚固、耐磨的表面封层。
由于稀浆封层具有良好的技术性能，我国在稀浆封层应用方面作了大量的试验研究应用，目前主要用于旧沥青路面的预防性养护措施，在出现疲劳，开裂、松散、老化和磨损的路面上用后，使维修后的路面具有防水、抗滑、耐磨等特点；新铺筑的粗粒式沥青混凝土防水封层和磨耗封层；用于提高砂石路面的抗磨耗性能，防止扬尘和改善行车条件的上封层；水泥混凝土路面产生裂缝、麻面或轻微不平时，采用乳化沥青稀浆封层后，可改善路面的外观，提高路面的平整度，延长水泥混凝土路面的使用寿命。
碎石封层：先在旧路表面洒布热沥青，,洒布用量约为1.2kg/m2～1.6kg/m2左右的热沥青(沥青标号一般与路面上面层沥青相同)或2.0kg/m2左右的SBS聚合物改性沥青,然后再在上面撒布碎石,经过轮胎压路机碾压成型而形成的封层。
我国高速公路沥青路面的早期水破坏现象相当普遍,破坏现象有多种,且轻重程度不一。高速公路开始建设的前10多年,水破坏的主要形式是唧浆、网裂、形变和坑洞、推挤松散和严重辙槽。水破坏既发生在纯沥青混凝土面层上,也发生在改性沥青混凝土面层和改性沥青SMA面层上。因此碎石封层主要用于为了防止沥青路面出现水损害；防止路表水下渗，使路基承载能力大幅度下降,导致路面结构性破坏的现象。
我国的公路养护措施有稀浆封层、微表处、碎石封层等。此几项技术可改善旧路面的使用质量，减少网裂，改善平整度，提高抗滑性能、防水下渗等等，但是在实际施工中会存在很多问题，严重的影响了这几项技术的使用性能，背离了它们的设计初衷，具体问题如下：
碎石封层在施工时往往会出现以下问题：
（1）泛油：泛油的路面中间局部减色先变黑，继而出现在轮迹，路面上泛起液化了的油层，泛起的液油向路面两边移动聚焦，形成软化油包。如果油层间粘结不良，油层会被车轮粘起，脱皮以至形成坑槽等病害。被粘起的油石块，溅到别处路面又形成硬的油包。
（2）硬油包：这种油包底层稳定，由于表层骨料少，局部细料少，含
油量过大，在行车作用下，形成硬油包。在弯道处更易产生油包，施工不慎，油车、油桶漏水未及时清除，也可产生油包。
软油包：由于底层含水量过大，水份蒸发不出来，停留在底层，使表面层和底层形成两张皮，在行车来回碾压的作用下，就产生不稳定的软油包。
（3）脱皮：层铺法施工，表处上下两层之间，因潮湿或浮土、粉料隔离，影响矿料之间的粘结，而上层油料粘性大，反油后没有及时撒料养护，面层被车轮粘走；表面层混合料拌合不匀，造成局部油石比过小，成型后在行车振动下剥落。
（4）麻面：油层或缝料消失，粗料外露，路面不密，以致渗水，出现麻坑，形成麻面。
稀浆封层常见的病害有以下几种：
(1)摊铺层颜色不一致：刚刚摊铺完的摊铺层,因干燥程度不同,颜色由褐色向黑色变化的程度也不同,这是正常现象。约在三天后完全干燥时,颜色仍然不同,原因是稀浆混合料油石比不同,摊铺层未完全破乳成型前被雨淋或开放交通。
(2)泛油：稀浆混合料油石比过大,原路面有泛油现象,或原路面局部低洼使乳液集中所致。
(3)松散：由于油石比过小,矿料中细料过少,或摊铺层未完全破乳成型前被雨淋,应清除重铺,或用乳液进行封面。
(4)表面粗造度和饱和度的变化：矿料级配不匀,稀浆混合料拌和运输中有离析现象,摊铺槽中稀浆混合料过少,原路面光滑度不一样,稀浆混合料稠度不一致,油石比不一致,摊铺层未完全破乳成型前开放交通造成。
鉴于以上情况，提出了纤维沥青碎石封层这一新型技术对旧路进行维修养护。纤维沥青碎石封层技术是指采用纤维沥青碎石封层核心设备同时洒（撒）布沥青粘结料和纤维，然后在上面撒布碎石，经碾压后形成新的磨耗层或者应力吸收中间层的一种新型道路建设施工和养护技术。纤维沥青碎石封层施工中，经过专门工艺破碎切割的纤维在上下两层均匀洒布的沥青结合料中呈乱向均匀分布，相互搭接，与沥青结合料形成网络缠绕结构，类似一层具有高弹性和高强度的防护网垫。其具有良好的应力吸收和分散能力，并具有超强防水功能，能够有效防止反射裂缝。纤维沥青碎石封层特别适用于旧沥青路面(或新建路基)、面层层间应力吸收中间层和原有旧沥青路面耐磨层施工，对新旧沥青道路建设及养护起到有效的保护作用，更能延长其养护周期及服务寿命。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种纤维沥青碎石封层方法：
纤维沥青碎石封层是同时洒布沥青粘结料和纤维，然后在上面撒布碎石，经碾压后形成新的磨耗层或者应力吸收中间层；其中纤维在上下两层均匀洒布的沥青结合料中呈乱向均匀分布，相互搭接，与沥青结合料形成网络缠绕结构；
包括以下步骤：
(1)制备乳化沥青：按照沥青与皂液的体积比为62.8：37.2的比例混合均匀并在60℃-70℃保温0.5-12小时，配制成乳化沥青；在乳化沥青加入占其质量百分比2.5-3.5%改性剂胶乳并搅拌至均匀得到改性乳化沥青；
(2)洒布第一层改性乳化沥青；
(3)洒布一层纤维：纤维的用量为50-70g/m2，长度60mm；
(4)洒布第二层改性乳化沥青；
(5)洒布碎石；碎石的洒布车紧跟在纤维沥青洒布车20～40米进行碎石洒布，碎石撒布车倒车撒布，碎石撒布全部在改性乳化沥青破乳之前完成；
(6)碾压：碾压2～5遍，初压速度不超过2km/h，复压碾压速度控制在2.0-3.0km/h；经稳压后的碎石颗粒浸入度为颗粒径的1/2左右；
所述步骤(2)-(4)中的洒布使用赛格玛洒布车进行洒布，一次同时完成一层纤维和两层乳化改性沥青的洒布：洒布第一层改性乳化沥青的同时洒布一层纤维，然后洒布第二层改性乳化沥青，两层改性乳化沥青洒布量为1.5-2.0kg/m2；
所述赛格玛洒布车的车速控制在3-4.5km/h；所述步骤(6)用26T胶轮压路机进行碾压。
所述赛格玛洒布车的最佳车速为3.6km/h。
本纤维沥青碎石封层配合比是专门针对于我国东南沿海地区所研发，在使用过程中表现出优良使用效果，具体如下：
（1）纤维沥青碎石封层具有良好的应力吸收和分散能力；
具有网络缠绕独特结构的纤维沥青碎石封层，由于纤维本身高抗拉伸强度和高弹性模量的特性，有效地提高了封层的抗拉、抗剪、抗压和抗冲击强度。通过纤维沥青碎石封层大面积的分散减少了下层承受的张力并有效抑制了裂缝的产生；另一方面它能吸收和分散就沥青路面原有裂缝或基层的反射应力，消除旧沥青路面裂缝尖端产生的应力集中，能够有效抑制反射裂缝的出现，有效阻止了因车载负荷过重造成的路面破坏，极大地提高了道路的使用寿命。
（2）纤维沥青碎石封层在路面使用时具有高耐磨性；
纤维沥青碎石封层设备施工后，紧接其后进行碎石集料撒布，撒布后的集料进入由纤维与沥青结合料形成的网状结构中，压实成型后集料被结合料网状结构紧紧裹覆，形成了一个复合的力学嵌锁体系，纤维、沥青和骨料紧密相连，有效抑制了骨料的滑移、脱落。因此，采用纤维沥青碎石封层进行耐磨层施工能极大地提高路面的耐磨性，延长使用寿命。
（3）纤维沥青碎石封层在路面使用时具有高防水性；
具有独特的网络结构和综合力学性能的纤维沥青碎石封层用作沥青路面耐磨层和养护施工，南方冬温季节里，纤维沥青碎石封层因为高弹性模量值，延伸力强，其抗拉强度远远大于温度变化带来的收缩拉应力或拉应变，降低了面层的低温脆裂性，能够有效抑制沥青路面常规裂缝——低温收缩裂缝的产生，避免了面层最大的“敌人”——水的破坏。
（4）纤维沥青碎石封层在路面使用时具有高稳定性；
结合纤维沥青碎石封层形成的机理可知，其结构为一层沥青+一层纤维+一层沥青连续施工+一层碎石形成的一层相互作用的致密网络缠绕结构。两层沥青的连续洒布，更加提高了封层的密闭性，加之结构中起到加筋和桥接作用的纤维对于前后两层沥青结合料起到极强的吸附作用，它能非常容易地吸附沥青中的油分，增加其粘度和粘附力，能有效阻止沥青的流动，在原有路面上形成一层致密的保护膜，对沥青起到高温稳定、增韧阻裂的作用，从而避免了高温泛油造成的路面破坏，更好地保护了道路路基因水渗透的早期破坏，稳定了道路的寿命。
（5）纤维沥青碎石封层具有施工快捷性。
加快养护施工速度、缩短开放交通时间也是衡量道路养护工艺先进性的体现。纤维沥青碎石封层车在一台设备上同时完成两层沥青洒布、一层纤维撒布。沥青、纤维洒（撒）布后，碎石洒布车马上进行一层碎石撒布，即刻完成纤维沥青碎石封层施工。这种连续施工工艺极大地缩短了沥青路面的养护时间，缩短了开放交通的时间。
附图说明：
图1为本发明的流程图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步详细描述，参见图1：
实施列1
一种纤维沥青碎石封层方法：
(1)制备乳化沥青：按照沥青与皂液的体积比为62.8：37.2的比例混合均匀并在60℃保温0.5小时，配制成乳化沥青；在乳化沥青加入占其质量百分比2.5%改性剂胶乳并搅拌至均匀得到改性乳化沥青；
(2)洒布第一层改性乳化沥青；
(3)洒布一层纤维：纤维的用量宜为50-70g/m2，长度60mm；
(4)洒布第二层改性乳化沥青；
(5)洒布碎石；
(6)碾压：碾压2～5遍，初压速度不超过2km/h，复压碾压速度宜控制在2.0km/h。
所述步骤(2)-(4)中的使用赛格玛洒布车进行洒布；所述赛格玛洒布车的车速控制在3km/h，最佳车速为3.6km/h。
所述步骤(6)用26T胶轮压路机进行碾压。
实施列2
一种纤维沥青碎石封层方法：
(1)制备乳化沥青：按照沥青与皂液的体积比为62.8：37.2的比例混合均匀并在70℃保温12小时，配制成乳化沥青；在乳化沥青加入占其质量百分比3.5%改性剂胶乳并搅拌至均匀得到改性乳化沥青；
(2)洒布第一层改性乳化沥青；
(3)洒布一层纤维：纤维的用量宜为70g/m2，长度60mm；
(4)洒布第二层改性乳化沥青；
(5)洒布碎石；
(6)碾压：碾压2～5遍，初压速度不超过2km/h，复压碾压速度宜控制在3.0km/h。
所述步骤(2)-(4)中的使用赛格玛洒布车进行洒布；所述赛格玛洒布车的车速控制在3-4.5km/h，最佳车速为3.6km/h。
所述步骤(6)用26T胶轮压路机进行碾压。
实施列3
一种纤维沥青碎石封层方法：
(1)制备乳化沥青：按照沥青与皂液的体积比为62.8：37.2的比例混合均匀并在65℃保温6小时，配制成乳化沥青；在乳化沥青加入占其质量百分比3%改性剂胶乳并搅拌至均匀得到改性乳化沥青；
(2)洒布第一层改性乳化沥青；
(3)洒布一层纤维：纤维的用量宜为60g/m2，长度60mm；
(4)洒布第二层改性乳化沥青；
(5)洒布碎石；
(6)碾压：碾压2～5遍，初压速度不超过2km/h，复压碾压速度宜控制在2.5km/h。
所述步骤(2)-(4)中的使用赛格玛洒布车进行洒布；所述赛格玛洒布车的车速控制在4km/h，最佳车速为3.6km/h。
所述步骤(6)用26T胶轮压路机进行碾压。
本发明配合比如下：
（1）所使用的材料如下：
基质沥青：韩国SK-70号沥青
乳化剂：荷兰阿克苏公司生产的阳离子快裂型乳化剂，型号E-4819
改性剂胶乳：SBR胶乳（Indulin1468），阳离子型，白色乳液，有效含量65%，上海维什伟克公司生产
纤维：玻璃纤维，特克斯数2400tex
我们生产的改性乳化沥青各项指标以及所用材料如下；油水比62.8：37.2
碎石技术要求
所用碎石配比如下：
| 碎石粒径 | 分计筛余 |
| 大于4.75mm | 7% |
| 3.35～4.75mm | 43.5% |
| 2.36～3.35mm | 41% |
| 1.18～2.36mm | 5.6% |
| 0.75～1.18mm | 2.2% |
| 小于0.075mm | 0.7% |
纤维的技术要求：
①良好的切割性，在连续高速切割时产生的静电少；
②无捻粗纱切割后分散成原丝的效率要高，也即分束率高，通常要求90%以上；
③短切后的原丝具有优良的覆模性，可覆盖在模具的各个角落；
④树脂浸透快，易于被辊子辊平并易于驱赶气泡；
⑤原丝筒退解性能好，粗纱线密度均匀，适合于各种喷枪及纤维运送***。
（2）乳化沥青的生产
①根据产量和技术要求计算水、乳化剂、pH值调节剂、稳定剂等原材料的用量。把水加热至60"C～70℃(具体温度应视乳化工艺技术条件而定)，定量计取所需要的水量至皂液配制罐中(应把乳化剂、pH值调节剂等原材料中的水分计算在内)，并在60℃-70℃保温。
②定量加入乳化剂，搅拌至溶解；逐渐加入盐酸，边加边搅拌，至所要求pH值
③确定沥青与皂液的比例为62.8：37.2。把沥青脱水并除去杂质，然后送至热沥青罐加热至乳化所需温度，并保温把备好的沥青和已配制好的皂液按一定比例送至乳化机进行乳化。生产所需的乳化沥青。
④给制作好的乳化沥青中加入改性剂胶乳，并搅拌至均匀即可。
（3）纤维沥青碎石封层的铺筑
①乳化沥青和纤维的洒（撒）布
对原路面的处理完成后，用法国赛格码纤维封层设备进行洒布第一层乳化改性沥青，同时洒布一层纤维，纤维的用量宜为50-70g/m2，长度60mm为宜。然后洒布第二层乳化沥青，乳化改性沥青洒布量1.5-2.0kg/ m2（其为两层乳化沥青的总量），为了保证沥青的洒布均匀性，在洒布的起终点必须采取措施，避免洒布量过大或过小，在横向搭接处应调整好宽度，避免搭接处喷洒过多或漏洒现象。赛格玛洒布车的车速控制在3-4.5km/h，最佳车速为3.6km/h。
②碎石的洒布。
碎石的洒布车紧跟在纤维沥青洒布车20～40米进行碎石洒布，碎石撒布车应倒车撒布，车速与赛格玛洒布车的车速相匹配。在接头处洒布时宜提前开启撒布车，在改性乳化沥青未喷洒的接头处应提前关闭，对撒布不到位的区域应及时处理，确保撒布均匀。碎石撒布全部在乳化改性沥青破乳之前完成。
③碾压
碎石撒布完后，应立即用26T胶轮压路机进行碾压，碾压不少于2～3遍，初压速度不宜超过2km/h，复压碾压速度宜控制在2.5km/h左右。经稳压后的碎石颗粒浸入度为颗粒径的1/2左右。若分幅进行施工时，应做好搭接缝的处理。两幅搭接处第一幅暂留5-10厘米宽度碎石洒布量少，第二幅沿预留边缘再洒布少量碎石，两次碎石洒布量应与路面整体碎石洒布量相同
按照上述步骤即可以成功的在东南沿海夏炎热冬瘟地区进行纤维沥青碎石封层的铺筑。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (2)
1.一种纤维沥青碎石封层方法，其特征在于：
纤维沥青碎石封层是同时洒布沥青粘结料和纤维，然后在上面撒布碎石，经碾压后形成新的磨耗层或者应力吸收中间层；其中纤维在上下两层均匀洒布的沥青结合料中呈乱向均匀分布，相互搭接，与沥青结合料形成网络缠绕结构；
包括以下步骤：
(1)制备乳化沥青：按照沥青与皂液的体积比为62.8：37.2的比例混合均匀并在60℃-70℃保温0.5-12小时，配制成乳化沥青；在乳化沥青加入占其质量百分比2.5-3.5%改性剂胶乳并搅拌至均匀得到改性乳化沥青；
(2)洒布第一层改性乳化沥青；
(3)洒布一层纤维：纤维的用量为50-70g/m2，长度60mm；
(4)洒布第二层改性乳化沥青；
(5)洒布碎石；碎石的洒布车紧跟在纤维沥青洒布车20～40米进行碎石洒布，碎石撒布车倒车撒布，碎石撒布全部在改性乳化沥青破乳之前完成；
(6)碾压：碾压2～5遍，初压速度不超过2km/h，复压碾压速度控制在2.0-3.0km/h；经稳压后的碎石颗粒浸入度为颗粒径的1/2左右；
所述步骤(2)-(4)中的洒布使用赛格玛洒布车进行洒布，一次同时完成一层纤维和两层乳化改性沥青的洒布：洒布第一层改性乳化沥青的同时洒布一层纤维，然后洒布第二层改性乳化沥青，两层改性乳化沥青洒布量为1.5-2.0kg/m2；
所述赛格玛洒布车的车速控制在3-4.5km/h；所述步骤(6)用26T胶轮压路机进行碾压。
2.如权利要求1所述的一种纤维沥青碎石封层方法，其特征在于：所述赛格玛洒布车的最佳车速为3.6km/h。
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