淺析高性能聚酯布在路面病害處置工程中的應(yīng)用

張宏偉

(鄭州市路通公路建設(shè)有限公司,河南鄭州 450000)

淺析高性能聚酯布在路面病害處置工程中的應(yīng)用

張宏偉

(鄭州市路通公路建設(shè)有限公司,河南鄭州 450000)

隨著我國公路事業(yè)的快速發(fā)展,在公路建設(shè)中,各種各樣的路面加筋材料被應(yīng)用到路面中來,本文通過在路面病害處置中水泥混凝土基層上加鋪瀝青混凝土的工程實(shí)踐,向大家闡述高性能聚酯布的特性、作用機(jī)理及施工工藝。為類似的工程提供借鑒和參考。

水泥砼基層 瀝青路面 高性能聚酯布 施工工藝

1 研究背景

在水泥混凝土基層上加鋪瀝青混凝土是一種特殊的路面結(jié)構(gòu)，在公路路面病害處置工程中應(yīng)用越來越廣泛。其應(yīng)力、應(yīng)變特性與一般的彈性層狀體系有較大的差別，質(zhì)量控制涉及到水泥混凝土板的處理、反射裂縫的防治、加鋪層厚度控制、面層材料的選擇、提高路面的抗?jié)B性能等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而高性能聚酯布能結(jié)合兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，“剛?cè)岵?jì)”，即水泥混凝土為道路提供了一個穩(wěn)定、堅(jiān)實(shí)的半剛性基層。而瀝青面層提供了一個摩阻系數(shù)較高、平整度好的面層，大大改善了路面的使用性能。

2 高性能聚酯布的力學(xué)特性及作用機(jī)理

2.1 聚酯布的特點(diǎn)

高性能聚酯布是一種集“非織造、長絲、聚酯、針劑、浸膠、熱壓”六大特征于一身的新型土工合成材料。是由均勻的聚酯長絲纖維網(wǎng)、針刺、加浸膠獨(dú)特工藝制作而成的一種立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚酯長絲針刺土工布。提高了與瀝青的吸附能力和層間結(jié)合力，在路面結(jié)構(gòu)層中可有效的阻止雨水滲透，延緩裂縫產(chǎn)生。多方向拉伸性能，預(yù)防和阻止了溫縮性反射裂縫和有效減緩板沉差引起的反射裂縫的現(xiàn)象產(chǎn)生。獨(dú)特的浸膠工藝使其在施工過程中能夠始終保持很強(qiáng)的平整性，解決了以往材料攤鋪中易帶絲、易起皺、易壓碎等一系列疑難問題，提高了施工質(zhì)量。

2.2 聚酯布的作用機(jī)理

高性能聚酯布的基本技術(shù)指標(biāo)見表1。

(1)預(yù)防裂縫，聚酯布抗拉強(qiáng)度高、延伸率低，可以在裂縫產(chǎn)生早期就阻止裂縫的進(jìn)一步發(fā)展。(2)沒有長期蠕變性。聚酯布不發(fā)生蠕變，能保證長期使用性能。(3)高溫穩(wěn)定性能好。聚酯布在205℃以下不會受到破壞，熱瀝青混合料的最佳溫度控制在155℃-168℃，可以使其穩(wěn)定性不受影響。(4)有良好的相容性。聚酯布與瀝青有很好的吸附能力，能吸收織物下的粘油使其達(dá)到飽和點(diǎn)。(5)化學(xué)穩(wěn)定性好。經(jīng)過特殊處理的聚酯布能防止各類化學(xué)侵蝕，抵制生物侵蝕和氣候變化。

3 聚酯布在預(yù)防瀝青路面病害上的作用分析

3.1 延緩瀝青路面反射裂縫產(chǎn)生的作用分析

瀝青路面的反射裂縫是由于在溫度循環(huán)變化和車輛荷載的反復(fù)作用由原有裂縫或裂縫處反射到加鋪層，出現(xiàn)裂縫。

按照反射裂縫形成機(jī)理的不同，一般反射裂縫包括溫度型反射裂縫和荷載型反射裂縫兩類。溫度型反射裂縫是由于氣溫的反復(fù)升降在路面內(nèi)部產(chǎn)生溫度梯度，導(dǎo)致上下層變形不一樣，隨著使用年限的不斷增加，接縫或裂縫上瀝青面層拉應(yīng)力逐漸積累，導(dǎo)致瀝青面層的溫度應(yīng)力疲勞、瀝青面層的極限拉伸應(yīng)變減小及應(yīng)力松弛性能降低，最終導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。荷載型反射裂縫是由于車輛荷載作用使得路面會發(fā)生豎向移動，路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生剪切應(yīng)力及彎拉應(yīng)力作用，特別在基層存在裂縫、荷載移動不良或超載時(shí)，瀝青面層底部產(chǎn)生應(yīng)力集中，在行車荷載的反復(fù)作用下，基層裂縫將逐漸擴(kuò)展到上部，使得瀝青面層開裂破壞。使用聚酯布能減小基層裂縫頂端周圍的應(yīng)力和應(yīng)變，擴(kuò)大應(yīng)力作用范圍，減小反射裂縫產(chǎn)生的幾率

3.2 預(yù)防瀝青路面其他病害的作用分析

車轍是在與時(shí)間有關(guān)的荷載因素和氣候因素共同作用下，輪跡帶逐漸產(chǎn)生下凹形變并形成兩條縱向轍槽，且較嚴(yán)重轍槽兩邊通常有膨起形變。車轍的形成主要由于瀝青路面高溫強(qiáng)度不足或抗永久變形的能力較差，特別是在高溫季節(jié)又有表面雨水侵入面層內(nèi)部的情況下，容易產(chǎn)生剪切變形和應(yīng)變速率迅速增大，直到破壞。而聚酯布的延伸率低和多方面的抗拉伸等性能可以減少路面由于荷載等因素產(chǎn)生的彎沉量和剪切變形。另外，高性能聚酯布，瀝青混合料路面，水泥混凝土基礎(chǔ)能夠很好地形成一個整體并起到骨架作用。增加瀝青混凝土面層的橫向約束力，防止瀝青混凝土面層的推移，從而保證了路面不會發(fā)生過度變形，提高路面的抗車轍能力。

水損壞是指水經(jīng)由瀝青路面空隙，裂縫進(jìn)入瀝青路面內(nèi)部后，在車輛荷載的反復(fù)作用下，水分逐漸深入瀝青與礦料的界面或?yàn)r青內(nèi)部，使瀝青與礦料之間黏附性降低并逐漸喪失粘結(jié)能力，使瀝青逐漸從礦料表面剝落，造成路面結(jié)構(gòu)整體破壞。而聚酯布能和相鄰層間形成一個整體加上其本身聚酯及浸膠等特性，使得當(dāng)路表水滲透到瀝青鋪面聚酯布時(shí)被隔開來，減少了瀝青路面下面層和瀝青路面基層由于地表水的作用形成的道路病害。

聚酯布能在水泥混凝土基層和瀝青面層之間形成應(yīng)力緩沖帶，將上層車輛荷載、環(huán)境荷載等傳遞下來的疲勞應(yīng)力分散，擴(kuò)大應(yīng)力分布范圍。減小由于路面層間應(yīng)力突變產(chǎn)生破壞的概率，提高了路面抗疲勞特性。

4 G107新鄉(xiāng)段一級公路大修改造工程實(shí)踐

4.1 工程概況

G107新鄉(xiāng)段一級公路大修改造工程位于新鄉(xiāng)市東南，路線起點(diǎn)位于馬村互通立交匝道北頭(原G107樁號為K661+100)，終點(diǎn)位于黃河北大堤(原G107樁號為K703+347)，路線全長43.374公里，途徑新鄉(xiāng)市、新鄉(xiāng)縣、原陽縣、平原新區(qū)?，F(xiàn)有路面寬度25m，路面橫斷面布置形式為0.75m(土路肩)+3.5m(硬路肩)+3.75m(行車道)+3.75m(行車道)+2.0m(中分帶)+3.75m(行車道)+3.75m(行車道)+3.5m(硬路肩)+0.75m(土路肩)，道路兩側(cè)設(shè)置了12～15米寬左右的綠化帶，路面橫坡為1.5%，綠化帶橫坡為3.0%?，F(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)形式自上而下為4cm改性中粒式瀝青砼+5cm改性中粒式瀝青砼+20cm水泥穩(wěn)定碎石+24cm水泥砼。

G107線是貫穿南北的主要交通線，車流量很大，交通量屬于特重交通，其中大型車所占比例較大。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通流量更是急劇增加，由于超重車輛及交通量急劇增加導(dǎo)致部分路段路面出現(xiàn)嚴(yán)重的坑槽、龜裂、車轍、沉陷、反射裂縫等病害。 重度沉陷、坑槽、重度龜裂病害處理方案：挖除瀝青面層及原補(bǔ)強(qiáng)基層，如基層下水泥面板損壞，挖除水泥面板，修補(bǔ)面積≤100m2時(shí)，采用C15膨脹砼回填，修補(bǔ)面積＞100m2時(shí)，回填4.5%水泥穩(wěn)定碎石，再噴灑熱瀝青粘層油，然后鋪設(shè)高性能聚酯布，最后加鋪瀝青混合料。

4.2 施工工藝

(1)基層表面的處理。首先用掃帚等將路面清掃干凈，并禁止車輛和行人穿行。在鋪設(shè)前，注意路面應(yīng)當(dāng)干燥，沒有污物，塵土和碎石。將路面上尖銳、突兀部位予以鏟平，若路面破損、凹陷、破碎嚴(yán)重處，鏟除其破碎部位并由瀝青料填補(bǔ)和找平。保持工作面干燥無水分，雨后必須待路面干燥后方可施工。

(2)噴灑熱瀝青粘層油。注意均勻撒布，不要油量不足。進(jìn)行道路整幅的聚酯布鋪筑則使用瀝青灑布車。

(3)鋪設(shè)高性能聚酯布。用攤鋪機(jī)械鋪設(shè)瀝青鋪面聚酯布，用輪胎壓路機(jī)碾壓使其與原地面更好的粘接，攤鋪過程中，高性能聚酯布要保證平整無褶皺。高性能聚酯纖維布縱向接縫搭接寬度為5～10cm，橫向接縫為10～15cm，橫向接縫搭接方向應(yīng)當(dāng)為攤鋪瀝青混凝土的方向，將后一端壓在前一端之下，并用熱瀝青粘結(jié)好，接縫應(yīng)當(dāng)牢固，對鋪筑后的土工布兩側(cè)噴灑外露的熱瀝青采用石屑灑蓋。

(4)攤鋪瀝青混凝土面層。在高性能聚酯布鋪好以后，在其上攤鋪瀝青混凝土面層。攤鋪時(shí)，瀝青混合料的溫度約為150℃，最高不超過165℃，攤鋪機(jī)在攤鋪過程中要注意避免損壞高性能聚酯布。

5 結(jié)語

雖然在水泥混凝土基層上加鋪瀝青混凝土是一項(xiàng)技術(shù)要求比較高，質(zhì)量控制難度大的工程，但是高性能聚酯布剛好可以彌補(bǔ)水泥混凝土和瀝青混凝土路面帶來的缺陷和不足，預(yù)防和延緩了瀝青路面常見道路病害產(chǎn)生的機(jī)率。另外，高性能聚酯布施工工藝簡便，一定程度上提高了施工質(zhì)量。由本項(xiàng)目通車半年多來，瀝青路面的使用性能良好，沒有出現(xiàn)明顯的道路病害現(xiàn)象可得到見證。

[1]鄒愛華,陳波.土工合成材料在紡織路面反射縫中的應(yīng)用.四川建筑學(xué)研究2007,(2):86-88.

[2]沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社, 2001.

[3]陳栓發(fā).水泥混凝土路面加鋪層設(shè)計(jì)與施工[M].北京:人民交通出版社,2011.

[4]GB50007-2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[s].

表1 高性能聚酯布的基本技術(shù)指標(biāo)