高分子抗裂貼在公路養(yǎng)護中的應用

袁 芳

高分子抗裂貼在公路養(yǎng)護中的應用

袁 芳

概述了高分子抗裂貼的性能和施工工藝,以及在公路養(yǎng)護中的應用現(xiàn)狀,各地的研究和實踐表明高分子抗裂貼在路面裂縫處理中效果良好,具有廣闊的應用前景。

高分子抗裂貼,公路養(yǎng)護,施工工藝

1 材料性能

高分子抗裂貼是由瀝青基的高分子聚合物、胎基、高強度織物(耐高溫)復合而成,是目前公路上抗裂防水的升級產(chǎn)品。抗裂貼克服了單純使用土工布、玻璃纖維格柵抗裂而造成的界面性,這種界面性影響到瀝青面層的受力狀況,影響了抗裂能力;又克服了用土工布、玻璃纖維格柵在攤鋪過程中造成推移、折疊,影響了上下結(jié)構(gòu)層粘連,對僅使用瀝青基應力吸收膜,只能吸收應力而不能抵抗余應力、分散應力,抗裂貼給予了很好的解決方案,這種獨特的結(jié)構(gòu),使抗裂貼在防止裂縫的同時,對防水下滲有獨特的效果,特別對于路面凍裂后對冰水下滲,具有良好的低溫性。上涂層在鋪設熱瀝青混合料時,高強度織物(耐高溫)不會發(fā)生高溫變形,高聚物熱熔后從織物的縫隙中滲出,與其粘結(jié)非常好。下涂層有足夠量的高聚物在熔化后填充基面的坑洼,增強了與基面的粘結(jié)力,下涂層和胎基的穩(wěn)定性確保了整個抗裂貼具有的抗裂防水要求。由于高分子抗裂貼具有較強的抗拉強度,尤其是在瀝青面層中的應用,可以提高面層的橫向拉伸強度、抵抗較大的拉應力而不至于破壞。即使局部區(qū)域產(chǎn)生裂紋,在裂紋處的應力集中,經(jīng)高分子抗裂貼的傳遞而消失,裂紋也不會發(fā)展到面層而破壞路面。

2 作用機理

1)加筋作用。抗裂貼表面的高強度織物(耐高溫)具有較大抗拉強度,可承受一定的裂縫處應力,將承受裂縫的全部拉應力,顯然抗裂貼能起到加筋的作用,在此意義上說,它提高了路面結(jié)構(gòu)層的抗拉強度。2)消能緩沖作用。抗裂貼是具有一定延伸性的材料,高聚物有較好的低溫柔韌性,鋪設在瀝青路面層間,相當于設置了一彈性層,基層裂縫拉應力通過抗裂貼高聚物擴展到更寬范圍,從而緩解裂縫處應力強度,有彈性的層間能起到吸收部分拉伸能量的作用。3)隔水防滲作用。抗裂貼高聚物能形成一個完整的隔水防滲層,可隔斷路面水向路基滲透,從而保護基層的強度,使基層材料性質(zhì)不至于進一步惡化。4)隔離作用。鋪設抗裂貼可將開裂的層面與瀝青層有效隔離,避免了開裂層面與上一層面的直接接觸。裂縫拉應力不能直接傳遞到上一層,并且具有自粘性,能將上下層很好的粘連,共同承受車輛荷載的作用,防止界面上下層相對位移而保持一致。

3 施工工藝

1)寬度選擇。有關(guān)單位經(jīng)過抗裂貼多年的使用,以及對裂縫產(chǎn)生應力在實驗室所做的力學模型分析,生產(chǎn)出不同規(guī)格寬度的產(chǎn)品,但一般要求寬度不低于 15 cm。

2)粘附抗裂貼的表面處理：a.必須將粘附表面清除灰塵、水等雜物,保持路面干燥清潔。b.寬度在 5mm～19mm之間的裂(接)縫,必須將其清理干凈,并用密封膠填充。c.寬度在19mm～50mm之間的裂(接)縫及下陷區(qū)域,必須將其清理干凈,用膠砂、密封膠或熱瀝青混合料充填并壓實至現(xiàn)有高度。d.寬度超過50mm的裂縫或坑槽,必須先將其清理干凈,然后用膠砂或熱瀝青混合料填充并壓實至現(xiàn)有高度。e.對于高度不同的裂(接)縫及下陷的區(qū)域,必須進行找平處理。f.對于橋面、路面的凸起、鐵釘?shù)韧蛊鹞?必須進行清理或找平處理至平整。

3)使用抗裂貼的環(huán)境狀況要求。a.應在表層溫度不小于21℃的條件下使用。b.如表層溫度低于 21℃,建議使用溫火烤抗裂貼的膠面,注意不得過烤,膠面熔化即可。或者使用常規(guī)的乳化類粘層油,用量在0.5 kg/m～1.0 kg/m。

4)抗裂貼的鋪設。a.在鋪設前不得將隔離膜(紙)揭開。b.在鋪設抗裂貼時應將成卷材料拉緊,鋪設后的抗裂貼應平整、不起皺、不翹邊。c.在鋪設過程中若出現(xiàn)重疊時,重疊長度為 50mm～125mm。不能超過兩層以上的重疊。d.建議在鋪設抗裂貼后用膠輪滾筒進行滾壓至少三遍。e.鋪設完成后,應盡早的進行瀝青混合料的攤鋪,其間隔時間不應超過 24 h,同時應避免施工車輛等機具在材料上行走或抽拉。

5)熱瀝青混合料的罩面。a.抗裂貼被正確鋪設后,應緊密結(jié)合上面層的施工,避免受潮和雨淋。b.鋪設抗裂貼后,可以按熱瀝青混合料的施工規(guī)范,灑布乳化瀝青等粘層油,為防止車輛或攤鋪機粘結(jié)抗裂貼,可在抗裂貼上撒些細粒碎石或混合料等。c.在抗裂貼上鋪設熱瀝青混合料的厚度應大于 40mm。d.在壓實過程中,應將壓路機調(diào)整到最低振幅和最高頻率的位置,如果壓路機振幅過大,可能會在抗裂貼的位置出現(xiàn)少量剝落。

4 抗裂貼在國外的研究和使用情況

1)1992年伊利諾斯州大學的Mukhar和Dempsy認為聚合物改性瀝青和土工織物、格柵等材料單獨使用時都不能完全控制裂縫的產(chǎn)生。復合夾層簡稱ISAC(高分子抗裂貼)包括了低強度的土工織物、粘彈性材料和高強度織物 3種材料,它們的協(xié)同作用可以很好的緩解反射裂縫的產(chǎn)生。其作用原理是當基層發(fā)生溫縮裂縫或干縮裂縫時,原來的接縫處開裂會擴大,復合夾層(高分子抗裂貼)與基層充分粘結(jié)的低強度土工織物在裂縫處就會有較大的伸長,其上面的粘彈性材料(高聚物)由于其粘彈特性將逐漸使應力消散,與上面層相粘的高強度織物由于其高強度而不發(fā)生形變,就使得上面層不會產(chǎn)生裂縫,這樣反射裂縫就在復合夾層簡稱ISAC(高分子抗裂貼)處被阻止了。

2)2000年～2001年美國伊利諾伊州對鋪設復合夾層簡稱ISAC材料的水泥混凝土路面使用性能進行了調(diào)查。從調(diào)查的數(shù)據(jù)中可以看出,無論是在公路上還是機場跑道上,復合夾層材料都有良好的使用性能。

3)日本武相化學工業(yè)株式會社等抗裂貼也得到大量的應用和研究。

5 抗裂貼在國內(nèi)的研究和使用現(xiàn)狀

高分子抗裂貼從 2001年由河南省鄭州市的某公司首次從美國引進后,現(xiàn)在已經(jīng)在國內(nèi)公路養(yǎng)護中廣泛使用。2002年在許漯(許昌至漯河)以及新許(新鄭至許昌)高速公路的養(yǎng)護維修中,在一些路段對原路面基層和面層進行銑刨,在施工接縫上表面貼封不小于 15 cm厚的高分子抗裂貼膜。所有路面病害處治方案完成后,整體加鋪1.5 cm改性瀝青膠砂應力吸收層和4 cm SMA-13路面磨耗層。

2003年年底,江蘇京滬高速公路有限公司對京滬高速沂淮江段,為切實提高路面基層裂縫的處理效果,節(jié)省養(yǎng)護經(jīng)費,選用了高分子橡膠瀝青材料抗裂貼對銑刨路段基層裂縫進行了貼封處理。在裂縫選取方面,遵循如下原則：選取無沉陷、無嚴重松散、無嚴重網(wǎng)裂及支縫較少的橫、縱向裂縫。他們選取 2004年 ～2006年專項治理中采用抗裂貼處理行車道基層裂縫路段進行了跟蹤調(diào)查,從統(tǒng)計中可以發(fā)現(xiàn),經(jīng)過抗裂貼處理后的基層裂縫再次反射至路面的占調(diào)查總數(shù)的 3.3%,良好率達96.7%,顯示了抗裂貼優(yōu)良的使用性能。其超車道滿鋪段因是 2007年5月施工,從目前看效果良好,長期效果有待進一步觀察。

2005年,為保障京秦高速公路中修罩面工程質(zhì)量,京秦處在中修罩面中的基層裂縫處治中率先引進新材料——抗裂貼,并對其進行了指標檢測。從檢測結(jié)果來看,高分子抗裂貼在縱向拉伸率、橫向拉伸強度、縱向抗拉強度、鋪裝粘結(jié)、粘附性等方面均具有較大的優(yōu)點。

如今已有越來越多的單位在研究、生產(chǎn)高分子抗裂貼,也有越來越多的公路養(yǎng)護單位將其應用在路面日常養(yǎng)護維修時對基層裂縫的處理上。用抗裂貼處理基層裂縫的有效性已經(jīng)過一定的實踐檢驗,對于從根本上解決基層裂縫問題是一個有益的嘗試。

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[4] 馬春蕊.高分子聚合物抗裂貼在京秦高速公路裂縫病害中的應用[J].交通世界,2010(9)：111.

On app lication ofmacromolecule polymer crack paste in road maintenance

YUAN Fang

The paper indicates the performance and construction craft ofmacromolecule polymer crack paste,as well as its application in the road maintenance,and the research in areas and practice shows that themacromolecule polymer crack paste has better effect in crack treatment of roadbed,so it has extensive application perspective.

macromolecu le polymer crack paste,road maintenance,construction craft

U 418

A

1009-6825(2011)09-0137-02

2010-12-12

袁 芳(1971-),女,碩士,副教授,湖南交通職業(yè)技術(shù)學院,湖南長沙 410004