專利名稱：柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料作為基層的路面結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及道路工程等路面工程，尤其是一種柔性纖維乳化瀝青穩(wěn) 定集料作為基層的路面結(jié)構(gòu)。二、 背景技術(shù)目前路面基層材料及乳化瀝青用途方面的背景技術(shù) 1、無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料基層(半剛性基層)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料，是將無(wú)機(jī)結(jié)合料(水泥、石灰、粉煤灰等)、集 料(碎石、砂礫等)和水混合攪拌均勻，成為適宜碾壓的半剛性基層混合料， 然后將其鋪筑于路基之上，經(jīng)壓路機(jī)碾壓后形成路面半剛性基層，如水泥穩(wěn) 定碎石基層、水泥穩(wěn)定砂礫基層、石灰粉煤灰碎石基層等。半剛性基層路面在我們國(guó)家無(wú)論是一般公路、還是高速公路，都得到了大量的應(yīng)用。我國(guó)3 萬(wàn)多公里高速公路的瀝青路面或水泥路面，基層90%以上都是半剛性基層， 半剛性基層在我國(guó)的公路建設(shè)發(fā)展中發(fā)揮了很大的作用。半剛性基層的優(yōu)點(diǎn)在于半剛性基層強(qiáng)度比較高，相對(duì)柔性基層來(lái)講強(qiáng)度高、剛度高，作為承重結(jié)構(gòu)，它是比較合適的。承載、擴(kuò)散荷載，傳到路 基，在半剛性基層沒(méi)開(kāi)裂之前這方面性能比較好。但是半剛性基層存在一些 問(wèn)題，就是塑性收縮開(kāi)裂比較嚴(yán)重，抗拉能力相對(duì)比較小，變形能力不太好， 是比較脆的材料。它的剛度比較大，在濕度變化溫度變化中所受溫度應(yīng)力比 較大，所以在溫度荷載，交通荷載，濕度變化的作用下，它容易產(chǎn)生裂縫， 開(kāi)裂以后半剛性基層性質(zhì)開(kāi)始變化。這些裂紋很容易形成瀝青路面的反射裂 縫，特別是后期裂紋比較多的情況下，裂紋很容易在比較短的時(shí)間就反射到 上面，很多實(shí)際工程證明了這個(gè)問(wèn)題。這是目前對(duì)半剛性基層瀝青路面大家 認(rèn)為它不足的地方。為了防止反射裂紋，我國(guó)道路專家在"七五"期間還做了一些研究，例
如如采用級(jí)配碎石、土工布和應(yīng)力吸收層作為中間過(guò)渡層等一些措施，到最
近，差不多20年的時(shí)間，仍還在摸索。研究反射裂紋，如何來(lái)延緩它，完 全防止是不可能的，怎樣延長(zhǎng)它的擴(kuò)展時(shí)間，使它的裂紋反射到面上的時(shí)間 比較長(zhǎng)，保持表面比較長(zhǎng)的時(shí)間不會(huì)開(kāi)裂，在這方面做了很多的工作，也取 得了一些成果，但是這個(gè)問(wèn)題到現(xiàn)在還沒(méi)有完全解決。
半剛性基層在施工過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，比如透層油滲透比較困 難，還有半剛性基層表面容易產(chǎn)生灰塵，產(chǎn)生灰塵以后如果施工的時(shí)候清理 不干凈，就影響了粘層與半剛性基層的粘接。另外路面開(kāi)裂以后，水下去就 容易損壞。半剛性基層產(chǎn)生問(wèn)題以后，必須要把它全部挖掉才能修復(fù)，這樣 就有些困難。
因此，現(xiàn)在講到半剛性基層，我們應(yīng)該因地制宜來(lái)考慮這個(gè)問(wèn)題。如果 條件合適，有些地方還是可以用半剛性基層，但是半剛性基層一統(tǒng)天下也是 不對(duì)的，無(wú)論是從豐富我國(guó)路面結(jié)構(gòu)形式的角度，還是從克服半剛性基層路 面開(kāi)裂問(wèn)題的角度出發(fā)，開(kāi)展其它類型基層材料的研究是十分必要的。
2、碾壓水泥混凝土基層(剛性基層)
碾壓水泥混凝土是近三十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型混凝土。它具有獨(dú)特 的性能，未凝固前碾壓混凝土的性能完全不同于常規(guī)混凝土，未凝固的碾壓 混凝土稠度很干，比工民建的干硬混凝土還要干，是一種塌落度為零的超干 硬混凝土，它可以使推土機(jī)、壓路機(jī)在其上工作而不下陷，凝固后又與常規(guī) 混凝土的性能非常接近。碾壓混凝土通過(guò)壓路機(jī)振動(dòng)力的作用，使石子克服 摩阻力占居空間形成骨架，孔隙被水泥砂漿填充并包裹，形成密實(shí)體。
碾壓水泥混凝土具有施工機(jī)械容量大、速度快、大面積作業(yè)的特點(diǎn)。碾 壓水泥混凝土與半剛性基層材料具有相似的工作性，但它的材料組成中水泥 用量要大于半剛性基層材料中無(wú)機(jī)結(jié)合料的用量，因此將碾壓水泥混凝土作 為路面基層，將比半剛性基層在強(qiáng)度、耐久性、抗沖刷性能等方面具有更加 優(yōu)良的性能。
碾壓水泥混凝土在水工壩體的修筑和高等級(jí)公路路面的修筑方面有較多的應(yīng)用。碾壓水泥混凝土基層從材料性質(zhì)上看，仍然屬于常規(guī)水泥混凝土 的范疇(剛性材料)，其變形適應(yīng)性差、脆性大、抗裂性差。如果不設(shè)伸縮 縫，路面中常會(huì)出現(xiàn)裂縫，因此目前在路面施工時(shí)，常常在路面中每隔10 15m設(shè)置一條伸縮縫。近年來(lái)，為提高碾壓水泥混凝土的抗裂性能，出現(xiàn)了摻入鋼纖維的碾壓 水泥混凝土作為面層的路面結(jié)構(gòu)，其在國(guó)內(nèi)外的研究才剛剛起步。國(guó)外鋼纖 維碾壓水泥混凝土作為面層的路面結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用情況表明，路面的使用性能 和耐久性得到了改善和提高，但由于鋼纖維的摻量較高(每立方米混凝土中 一般摻入30kg 40kg，甚至更高)，造價(jià)昂貴，且在含水量較少的碾壓混凝 土中摻入剛性的鋼纖維，纖維不易分散，拌和較困難，施工不太方便，因此， 鋼纖維碾壓水泥混凝土的推廣應(yīng)用受到了一定的限制。目前，柔性纖維在普通澆注水泥混凝土中獲得了一定的應(yīng)用，結(jié)果表明， 柔性纖維的阻裂增韌作用顯著提高了水泥混凝土的力學(xué)性能，使水泥混凝土 具有優(yōu)良的抗裂性能和抗疲勞性能。柔性纖維在碾壓水泥混凝土基層中的應(yīng) 用，也勢(shì)必具有良好的推廣價(jià)值，但到目前為止，該項(xiàng)技術(shù)尚未引起人們的 重視。3、熱拌瀝青穩(wěn)定集料基層(柔性基層)柔性基層是有別于無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料或穩(wěn)定土等半剛性基層，以集 料、少量無(wú)機(jī)結(jié)合料處治的集料或者瀝青等有機(jī)結(jié)合料混合料等材料鋪筑的 基層。目前，瀝青穩(wěn)定碎石是一種常見(jiàn)的柔性基層。瀝青穩(wěn)定碎石跟半剛性基層來(lái)比，因?yàn)樗膹椥阅Ａ啃。运跍囟?變化產(chǎn)生應(yīng)力影響方面的情況要比半剛性基層相對(duì)好一點(diǎn)，同時(shí)濕度變化影 響也要小些，所以它在減少基層開(kāi)裂引起的路面反射裂縫方面體現(xiàn)出較好的 優(yōu)勢(shì)。有關(guān)資料證明，瀝青穩(wěn)定碎石基層路面的破壞一般始于面層，由于面層 的車轍、開(kāi)裂等破壞從上到下順序發(fā)展、延伸。對(duì)于瀝青穩(wěn)定碎石基層路面 內(nèi)部出現(xiàn)的微小裂縫往往能夠自愈，而不致于像半剛性基層材料，出現(xiàn)裂縫
后，會(huì)迅速擴(kuò)展，因此瀝青穩(wěn)定碎石基層路面的破壞是功能性破壞。
但是，在瀝青穩(wěn)定碎石基層路面結(jié)構(gòu)中，基層層底的拉應(yīng)力較大，在彎 拉應(yīng)力的反復(fù)作用下出現(xiàn)層底疲勞開(kāi)裂的可能性也最大，因此要求具有很好 的耐久性，特別具有優(yōu)良的抗疲勞性能，而且作為承重層要求有一定的抗車 轍能力和穩(wěn)定性，瀝青穩(wěn)定碎石基層在這方面還有待于提高。
另外，現(xiàn)行的瀝青穩(wěn)定集料基層中的瀝青一般是采用熱拌瀝青，需將瀝
青加熱至15(TC 160'C左右，集料加熱至16(TC 175'C左右，瀝青與集料 拌和后混合料的出廠溫度宜控制在150°C 165°C，攤鋪溫度不低于145°C， 初壓溫度不低于135'C,終壓溫度一般不低于80°C ，并且在冬季氣溫較低時(shí) 便不能進(jìn)行施工，因此，熱拌瀝青穩(wěn)定集料的拌和、施工要求較高且復(fù)雜， 同時(shí)，熱拌瀝青不僅污染環(huán)境，而且瀝青長(zhǎng)時(shí)間處于高溫下還將加速瀝青的 老化，影響瀝青穩(wěn)定集料的耐久性。 4、乳化瀝青及其用途
乳化瀝青是基質(zhì)瀝青、水、乳化劑和穩(wěn)定劑在機(jī)械作用下經(jīng)乳化加工而 制成的水包油狀的均勻的瀝青產(chǎn)品，也稱瀝青乳液。
使用這種瀝青乳液修路時(shí)，不需加熱，可以在常溫下進(jìn)行噴灑，貫入或 拌和攤鋪，鋪筑各種結(jié)構(gòu)路面的面層及基層，也可用作透層油、粘層油以及 用于各種穩(wěn)定基層的養(yǎng)護(hù)。相比于熱拌瀝青，乳化瀝青的應(yīng)用市場(chǎng)很廣泛， 特別是當(dāng)前在全國(guó)大力推廣的稀漿封層和改性稀漿封層就是用乳化瀝青和 改性乳化瀝青代替熱瀝青和改性熱瀝青的。
稀槳封層是用乳化瀝青與細(xì)集料的混合料鋪筑于基層上的結(jié)構(gòu)層，厚度 為5mm 10mm，起防水、養(yǎng)生、封縫、粘結(jié)、應(yīng)力吸收薄膜夾層等作用。乳
化瀝青稀槳封層破乳后具有與普通熱拌瀝青稀漿封層基本相同的物理、力學(xué) 性能，但其施工操作性及施工要求卻明顯簡(jiǎn)單化，而且還具有節(jié)省瀝青用量、 減少環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。 三、發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的為采用乳化瀝青作為膠結(jié)料穩(wěn)定集料并摻入柔性纖
維，發(fā)揮乳化瀝青節(jié)約資源、延長(zhǎng)施工季節(jié)、改善施工條件、減少環(huán)境污染 的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)發(fā)揮柔性纖維的阻裂增韌、抗疲勞及穩(wěn)定瀝青的作用，提高混 合料的抗裂、抗沖擊、抗變形、抗凍、抗沖刷、抗疲勞性能及高溫、低溫穩(wěn) 定性，并將其作為柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料路面基層，經(jīng)碾壓鋪筑于底層 之上，然后再在柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料路面基層上鋪筑面層， 一起構(gòu)成 一種柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料作為基層的路面結(jié)構(gòu)。 本實(shí)用新型目的所采取的技術(shù)方案如下
本實(shí)用新型的路面結(jié)構(gòu)，包括有面層、柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料路面 基層、底層，在底層表面鋪筑柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料路面基層，然后在 柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料路面基層上鋪筑面層。
本實(shí)用新型，柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料路面基層是由柔性纖維、乳化 瀝青、水泥、集料(碎石或礫石)、填料、外加劑和水等組成并經(jīng)拌合后互 相粘結(jié)構(gòu)成，其中柔性纖維重量為瀝青穩(wěn)定集料混合料總重量的0.01%
0.2%，乳化瀝青與集料之重量百分比(即乳石比)為4% 9%，水泥重量為 集料總重量的1% 4%，填料為集料總重量的0 10%，外加劑為乳化瀝青 的0 2%，水為集料總重量的0 4%，經(jīng)碾壓形成柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定 集料路面基層。
本實(shí)用新型，面層可以是水泥混凝土面層或?yàn)r青混凝土面層，也可以是 其它任何改性路面材料鋪筑的面層。
本實(shí)用新型，底層可以是路基，也可以是各種型式的基層如半剛性基 層、柔性基層或剛性基層；也可以是舊道路的原有路面如水泥混凝土路面， 或者瀝青路面。
本實(shí)用新型，柔性纖維是指相對(duì)于剛性纖維(高彈模纖維，如鋼纖維) 而言，彈性模量小于水泥混凝土彈模的低彈模有機(jī)合成纖維，如聚丙烯纖維、 聚丙烯腈纖維、聚酯纖維、聚酰胺(尼龍)纖維等。在乳化瀝青穩(wěn)定集料中 摻入柔性纖維，發(fā)揮柔性纖維的阻裂增韌、抗疲勞及穩(wěn)定瀝青的作用，提高 乳化瀝青穩(wěn)定集料混合料的抗裂、抗沖擊、抗變形、抗凍、抗沖刷、抗疲勞
性能及高溫、低溫穩(wěn)定性等。本實(shí)用新型是一種新的路面結(jié)構(gòu)型式，它具有如下的優(yōu)點(diǎn)(1) 與現(xiàn)行熱拌瀝青穩(wěn)定集料相比，柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料可以節(jié) 約瀝青用量，具有節(jié)約能量資源、經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點(diǎn)。(2) 與現(xiàn)行熱拌瀝青穩(wěn)定集料基層相比，柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料基 層采用冷拌法施工具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，具體表現(xiàn)在工藝簡(jiǎn)單、速度快，節(jié)省 了施工費(fèi)用；延長(zhǎng)了施工季節(jié)；減少了環(huán)境的污染；乳化瀝青與干、濕集料 均具有良好的粘結(jié)性能，降低了對(duì)集料干濕度的要求。(3) 柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料中添加了一定量的水泥，有利于提高混 合料的早期強(qiáng)度，同時(shí)通過(guò)乳化瀝青、水泥用量的調(diào)整及不同纖維類型的選 擇，可使柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料基層在保證優(yōu)良抗裂性能和變形性能的 前提下，具有強(qiáng)度、剛度的可調(diào)性，可滿足不同的使用需求，因而具有適用 面廣的優(yōu)點(diǎn)。(4) 柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料作為基層，改善了基層材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 組成，減少了內(nèi)部微細(xì)裂紋的產(chǎn)生，因此有利于提高基層材料的綜合性能。(5 )柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料基層中亂向分布的柔性纖維也有利于減 小基層的塑性收縮，增強(qiáng)基層的抗裂能力和變形能力，減少路面反射裂縫的產(chǎn)生。(6) 柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料具有抗車轍能力好，高溫、低溫穩(wěn)定性 好、耐久性好的優(yōu)點(diǎn)。(7) 和現(xiàn)行半剛性基層、剛性基層、柔性基層路面結(jié)構(gòu)相比，柔性纖維 乳化瀝青穩(wěn)定集料作為基層的路面結(jié)構(gòu)中，基層材料具有抗收縮、抗裂性能 強(qiáng)，韌性好，抗沖擊、抗凍、抗沖刷、抗疲勞、高溫、低溫穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)， 因此柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料作為基層的路面結(jié)構(gòu)具有更加優(yōu)良的路用 性能和耐久性，具有顯著的間接經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。(8) 和現(xiàn)行半剛性基層、剛性基層、柔性基層路面結(jié)構(gòu)相比，在保證路 用性能的前提下，柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料作為基層的路面結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)
減薄路面的厚度，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。綜上所述，本實(shí)用新型是一種既不同于現(xiàn)行半剛性基層路面結(jié)構(gòu)、不同 于現(xiàn)行剛性基層路面結(jié)構(gòu)，也不同于現(xiàn)行柔性基層路面結(jié)構(gòu)的新型路面結(jié) 構(gòu)。本實(shí)用新型可以在與現(xiàn)行半剛性基層、剛性基層或柔性基層路面結(jié)構(gòu)相 同基層厚度的條件下，提高基層材料的抗收縮、抗裂、韌性、抗沖擊、抗凍、抗沖刷、抗疲勞和穩(wěn)定性等，提高道路的路用性能和耐久性；可在保證優(yōu)良 路用性能和耐久性的前提下降低路面的厚度，帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效 益；同時(shí)，柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料取材方便，施工簡(jiǎn)單、快捷、環(huán)保。四、


以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。 附圖是路面結(jié)構(gòu)橫斷面示意圖。圖中，1——面層 2——柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料路面基層 3 ——底層五具體實(shí)施方式
如附圖所示，在底層3表面鋪筑柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料，經(jīng)碾壓形 成柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料路面基層2，然后再在柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定 集料路面基層2上鋪筑面層1。
權(quán)利要求1、一種柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料作為基層的路面結(jié)構(gòu)，包括有面層(1)、柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料路面基層(2)、底層(3)，其特征是在底層(3)表面鋪筑柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料路面基層(2)，然后在柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料路面基層(2)上鋪筑面層(1)。
專利摘要柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料作為基層的路面結(jié)構(gòu)涉及道路結(jié)構(gòu)。利用混合后的柔性纖維、乳化瀝青、水泥或水形成的膠結(jié)料粘結(jié)集料、填料、外加劑等，經(jīng)碾壓工藝形成柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料路面基層2，鋪筑于底層3上，然后再在柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料路面基層2上鋪筑面層1。摻入柔性纖維后，柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料早期塑性收縮、干縮、溫縮性能改善，抗裂、韌性、抗沖擊、抗凍、抗沖刷、水穩(wěn)性能均顯著增強(qiáng)，抗疲勞性能成倍提高。柔性纖維乳化瀝青穩(wěn)定集料作為基層的路面結(jié)構(gòu)，基層的收縮裂縫顯著減少，抗變形、抗裂、穩(wěn)定性、抗疲勞性能大幅提高，有利于減少路面病害，大幅延長(zhǎng)使用壽命。
文檔編號(hào)C04B16/00GK201003132SQ20062016390
公開(kāi)日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2006年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月30日
發(fā)明者何小兵, 徐秀霞, 易志堅(jiān), 楊慶國(guó), 趙滿喜, 馬銀華 申請(qǐng)人:馬銀華