一种抗反射裂缝用超薄复合结构层及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种抗反射裂缝用超薄复合结构层及其制备方法，复合结构层包括由下至上依次在水泥路面上设置的抗滑移高强土工格栅层、下层增韧型环氧沥青层、下层级配碎石层、上层增强型环氧沥青层及上层级配碎石层。本发明提供的复合结构层是个复杂牢固的嵌锁体系，具有优越的抗拉、抗剪、粘结及防水性能，较小应变时即可起到极高的抗拉、抗剪和应力吸收作用，有效地减少水泥路面上沥青混凝土加铺层的反射裂缝的发生，厚度较小，有效降低自重，稳定性好，防滑移能力强，具有较长的使用寿命，同时，该复合结构层的制备方法，机械化程度高，可行性强，制备后可直接在其上面进行沥青混凝土加铺层的施工。
【专利说明】一种抗反射裂缝用超薄复合结构层及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于交通运输【技术领域】，涉及一种超薄复合结构层及其制备方法，尤其涉 及一种用于水泥路面与沥青混凝土加铺层之间抵抗反射裂缝的超薄复合结构层及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 水泥路面是我国各种公路的主要路面结构形式之一，作为一种分散荷载能力较强 的刚性路面，具有优越的使用性能。大部分早期建设的水泥路面已达到或超过使用寿命，出 现不同程度的病害，一般的维护措施已经无法满足路面的使用要求，需要对其进行重建或 者加铺。沥青混凝土加铺层作为一种常见的水泥路面改造方案，可以显著地改善原水泥路 面的使用性能，并且充分地利用原路面的强度，降低成本，更重要的是，它施工便利，对交通 的影响也小。然而，水泥路面的沥青混凝土加铺层容易出现反射裂缝，不仅影响路面的美观 和行车舒适性，而且会进一步造成水损坏，大大地降低了路面的服务性能和使用寿命。
[0003] 水泥路面的沥青混凝土加铺层出现反射裂缝的主要原因是：由于水泥路面的接缝 和裂缝处存在原始的缺陷，路面结构在温度周期变化和行车荷载作用下，产生的拉应力及 剪应力在缺陷处不连续，出现较大的应力集中现象，当集中应力超过破坏极限应力时，在集 中应力处就会出现裂缝，并沿沥青加铺层垂直向上发展，直至贯穿沥青加铺层。
[0004] 目前，针对水泥路面上沥青混凝土加铺层的反射裂缝，常用的方法主要有增加沥 青混凝土加铺层的厚度与设置应力吸收层两种，相对而言，前者成本较高且效果不明显，因 此后者的应用较多。现已有土工织物、SAMI等应力吸收层，每个都有不同的特点，能在不同 程度上起到延缓反射裂缝的出现与扩散。但是，在中国，由于较多的重载车辆、严峻的工作 条件、质量较差的原水泥路面，以及对沥青加铺层的设计与评估缺少系统全面的方法，单纯 的应力吸收层往往不能满足我们的需求，不能有效的解决反射裂缝问题，严重地影响沥青 混凝土加铺层的使用质量及使用寿命。因此，对新型的抗反射裂缝结构层的研发，是目前亟 待解决的关键问题。
[0005] 土工格栅主要用于公路路基、边坡防护及河堤护岸等土木工程，通过土工格栅与 土体的嵌挤锚固及摩擦力，来增强土体的强度和承载力，起到均衡沉降的目的。但是，现有 的土工格栅对于土体的嵌锁作用效果不显著，容易发生水平方向的滑移现象，土工格栅的 拉伸强度、稳定性及防水能力等性能也存在不足，经常出现断裂或者腐蚀等破坏。
[0006] 环氧沥青粘结料具有较大的拉伸强度、粘结强度及防水能力，广泛应用于沥青混 凝土路面的粘结层中，但将环氧沥青粘结料应用于水泥路面与沥青混凝土加铺层之间的结 构层中并不多见，因为水泥路面与沥青混凝土之间的结构层对其材料的性能要求更高，这 种结构层作为水泥路面这种刚性路面与沥青混凝土加铺层这种柔性铺装层之间的过渡层， 必须具备极好的抗拉、抗剪等性能，而现有的环氧沥青粘结料断裂伸长率较大，韧性及强度 也不能达到这种结构层的要求。
【发明内容】
[0007] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明设计出一种抗反射裂缝用超 薄复合结构层及其制备方法，该复合结构层是个复杂牢固的嵌锁体系，具有优越的抗拉、抗 剪、粘结及防水性能，在较小应变时即可起到极高的抗拉、抗剪和应力吸收作用，有效地减 少水泥路面上沥青混凝土加铺层的反射裂缝的发生，厚度较小，有效降低自重，稳定性好， 防滑移能力强，具有较长的使用寿命，同时，该复合结构层的制备方法，机械化程度高，可行 性强，制备后可直接在其上面进行沥青混凝土加铺层的施工。
[0008] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0009] 一种抗反射裂缝用超薄复合结构层，包括由下至上依次设置的抗滑移高强土工格 栅层、下层增韧型环氧沥青级配碎石层和上层增强型环氧沥青级配碎石层；该抗反射裂缝 用超薄复合结构层设置在水泥路面与沥青混凝土加铺层之间，水泥路面与沥青混凝土加铺 层之间通过该抗反射裂缝用超薄复合结构层粘结；所述下层增韧型环氧沥青级配碎石层 包括下层增韧型环氧沥青层和下层级配碎石，下层级配碎石铺设在下层增韧型环氧沥青层 上，并嵌挤入下层增韧型环氧沥青层内，接触抗滑移高强土工格栅层和上层增强型环氧沥 青层；所述上层增强型环氧沥青级配碎石层包括上层增强型环氧沥青层和上层级配碎石， 上层级配碎石铺设在上层增强型环氧沥青层上，并嵌挤入上层增强型环氧沥青层内，接触 沥青混凝土加铺层。
[0010] 优选的，所述下层增韧型环氧沥青层采用的增韧型环氧沥青粘结料，由环氧树脂、 基质沥青、固化剂及增韧剂按重量比50?60:100:50?80:10?25掺合而成，固化剂采用 聚癸二酸酐，增韧剂采用一种两端带有活性基团的长链增韧剂；增韧型环氧沥青粘结料的 撒布量为〇. 3?0.4kg/m2。
[0011] 所述增韧型环氧沥青粘结料的技术要求如表1所示。
[0012] 表1增韧型环氧沥青粘结料的技术要求
[0013]
【权利要求】
1. 一种抗反射裂缝用超薄复合结构层，其特征在于：包括由下至上依次设置的抗滑移 高强土工格栅层（2)、下层增韧型环氧沥青级配碎石层和上层增强型环氧沥青级配碎石层； 该抗反射裂缝用超薄复合结构层设置在水泥路面（1)与沥青混凝土加铺层（7)之间，水泥 路面（1)与沥青混凝土加铺层（7)之间通过该抗反射裂缝用超薄复合结构层粘结；所述下 层增韧型环氧沥青级配碎石层包括下层增韧型环氧沥青层（3)和下层级配碎石（4)，下层 级配碎石（4)铺设在下层增韧型环氧沥青层（3)上，并嵌挤入下层增韧型环氧沥青层（3) 内，接触抗滑移高强土工格栅层（2)和上层增强型环氧沥青层（5);所述上层增强型环氧沥 青级配碎石层包括上层增强型环氧沥青层（5)和上层级配碎石（6)，上层级配碎石（6)铺设 在上层增强型环氧沥青层（5)上，并嵌挤入上层增强型环氧沥青层（5)内，接触沥青混凝土 加铺层（7); 所述下层增韧型环氧沥青层（3)采用的增韧型环氧沥青粘结料，由环氧树脂、基质沥 青、固化剂及增韧剂按重量比50?60:100:50?80:10?25掺合而成，固化剂采用聚癸二 酸酐，增韧剂采用一种两端带有活性基团的长链增韧剂；增韧型环氧沥青粘结料的撒布量 为 0? 3 ?0? 4kg/m2; 所述上层增强型环氧沥青层（5)采用的增强型环氧沥青粘结料，由环氧树脂、基质沥 青、固化剂及增韧剂按重量比50?60:100:60?90:5?10掺合而成，固化剂采用聚癸二 酸酐，增韧剂采用一种两端带有活性基团的长链增韧剂；增强型环氧沥青粘结料的撒布量 为 0? 4 ?0? 6kg/m2。
2. 根据权利要求1所述的抗反射裂缝用超薄复合结构层，其特征在于：所述抗滑移高 强土工格栅层（2)包括抗滑移高强玻璃纤维土工格栅，抗滑移高强玻璃纤维土工格栅由横 向加强纤维束（21)与纵向加强纤维束（22)相互交错编织而成，横向加强纤维束（21)与纵 向加强纤维束（22)均由3?6股平行排列的加捻的玻璃纤维构成，横向加强纤维束（21) 与纵向加强纤维束（22)的捻向相同；相邻的两组横向加强纤维束（21)和相邻的两组纵向 加强纤维束（22)围合成的一个方形区域称为一个格栅单元，方形区域的边长为22?44mm ; 针对每一个格栅单元，在中部设计出一个圆形的网眼（25)，网眼（25)的直径为20?40mm， 网眼（25)与横向加强纤维束（21)与纵向加强纤维束（22)之间的部分设置纤维板（23)，在 纤维板（23)上对称布置32?64个圆形的孔洞（24)，纤维板（23)的上下表面设计为带有 波浪纹（26)的结构。
3. 根据权利要求1所述的抗反射裂缝用超薄复合结构层，其特征在于：该抗反射裂缝 用超薄复合结构层的厚度为4?9_。
4. 根据权利要求1所述的抗反射裂缝用超薄复合结构层，其特征在于：所述下层级配 碎石（4)和上层级配碎石（6)均采用玄武岩；下层级配碎石（4)的玄武岩的粒径为0. 6? 2. 36mm，撒布量为0? 8?1. 5kg/m2,0? 6?1. 18mm粒径的玄武岩与1. 18?2. 36mm粒径的 玄武岩的重量比为100:30?40 ;上层级配碎石（6)的玄武岩的粒径为1. 18?4. 75mm，撒 布量为1. 〇?3. Okg/m2,1. 18?2. 36mm粒径的玄武岩与2. 36?4. 75mm粒径的玄武岩的 重量比为100:10?20。
5. -种抗反射裂缝用超薄复合结构层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤： 步骤一：对水泥路面（1)进行拉毛及清洁处理，使其表面平整、无尘，构造深度为0. 6? 1. 2mm ； 步骤二：通过抗滑移高强玻璃纤维土工格栅自带的胶，将抗滑移高强玻璃纤维土工格 栅粘结固定在水泥路面（1)上；沿行车方向，抗滑移高强玻璃纤维土工格栅间的搭接长度 不小于200mm ;垂直行车方向，抗滑移高强玻璃纤维土工格栅间的搭接长度不小于150mm ; 步骤三：使用环氧沥青混合器，首先将基质沥青、固化剂及增韧剂混合并加热到110? 130°C，然后加入已加热到80?90°C的环氧树脂，搅拌均匀，即制成下层增韧型环氧沥青层 (3)所采用的增韧型环氧沥青粘结料，其中环氧树脂、基质沥青、固化剂及增韧剂的重量比 为50?60:100:50?80:10?25 ;使用环氧沥青撒布车将增韧型环氧沥青粘结料均匀地撒 布在抗滑移高强玻璃纤维土工格栅的表面上，撒布量为〇. 3?0. 4kg/m2,撒布温度为115? 130。。； 步骤四：通过碎石撒布机撒布下层级配碎石（4)，下层级配碎石（4)采用玄武岩，玄武 岩的粒径为〇. 6?2. 36mm，撒布量为0. 8?1. 5kg/m2,0. 6?1. 18mm粒径的玄武岩与1. 18? 2. 36mm粒径的玄武岩的重量比为100:30?40,撒布温度为110?130°C;下层级配碎石（4) 嵌挤入下层增韧型环氧沥青层（3)内，形成下层增韧型环氧沥青级配碎石层； 步骤五：使用环氧沥青混合器，首先将基质沥青、固化剂及增韧剂混合并加热到110? 130°C，然后加入已加热到80?90°C的环氧树脂，搅拌均匀，即制成上层增强型环氧沥青层 (5)所采用的增强型环氧沥青粘结料，其中环氧树脂、基质沥青、固化剂及增韧剂的重量比 为50?60:100:60?90:5?10 ;使用环氧沥青撒布车将增强型环氧沥青粘结料均勾地 撒布在下层增韧型环氧沥青级配碎石层上，撒布量为〇. 4?0. 6kg/m2,撒布温度为115? 130。。； 步骤六：通过碎石撒布机撒布上层级配碎石（6)，上层级配碎石（6)采用玄武岩，玄武 岩的粒径为1. 18?4. 75mm，撒布量为1. 0?3. 0kg/m2，l. 18?2. 36mm粒径的玄武岩与 2. 36?4. 75mm粒径的玄武岩的重量比为100:10?20,撒布温度为110?130°C ;上层级 配碎石（6)嵌挤入上层增强型环氧沥青层（5)内，形成上层增强型环氧沥青级配碎石层。
【文档编号】E01C7/32GK104499399SQ201510009702
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2015年1月8日 优先权日:2015年1月8日
【发明者】钱振东, 薛永超, 张勐, 贾文镖 申请人:东南大学