淺析高性能聚酯布在路面病害處置工程中的應用

張宏偉

(鄭州市路通公路建設有限公司,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用

張宏偉

(鄭州市路通公路建設有限公司,河南鄭州 450000)

隨著我國公路事業的快速發展,在公路建設中,各種各樣的路面加筋材料被應用到路面中來,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踐,向大家闡述高性能聚酯布的特性、作用機理及施工工藝。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構，在公路路面病害處置工程中應用越來越廣泛。其應力、應變特性與一般的彈性層狀體系有較大的差別，質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、提高路面的抗滲性能等關鍵環節。而高性能聚酯布能結合兩種材料的優點，“剛柔并濟”，即水泥混凝土為道路提供了一個穩定、堅實的半剛性基層。而瀝青面層提供了一個摩阻系數較高、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特性及作用機理

2.1 聚酯布的特點

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、針刺、加浸膠獨特工藝制作而成的一種立體網狀結構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合力，在路面結構層中可有效的阻止雨水滲透，延緩裂縫產生。多方向拉伸性能，預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象產生。獨特的浸膠工藝使其在施工過程中能夠始終保持很強的平整性，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，提高了施工質量。

2.2 聚酯布的作用機理

高性能聚酯布的基本技術指標見表1。

(1)預防裂縫，聚酯布抗拉強度高、延伸率低，可以在裂縫產生早期就阻止裂縫的進一步發展。(2)沒有長期蠕變性。聚酯布不發生蠕變，能保證長期使用性能。(3)高溫穩定性能好。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到飽和點。(5)化學穩定性好。經過特殊處理的聚酯布能防止各類化學侵蝕，抵制生物侵蝕和氣候變化。

3 聚酯布在預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生的作用分析

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

按照反射裂縫形成機理的不同，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升降在路面內部產生溫度梯度，導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力逐漸積累，導致瀝青面層的溫度應力疲勞、瀝青面層的極限拉伸應變減小及應力松弛性能降低，最終導致裂縫的產生。荷載型反射裂縫是由于車輛荷載作用使得路面會發生豎向移動，路面結構內部產生剪切應力及彎拉應力作用，特別在基層存在裂縫、荷載移動不良或超載時，瀝青面層底部產生應力集中，在行車荷載的反復作用下，基層裂縫將逐漸擴展到上部，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力和應變，擴大應力作用范圍，減小反射裂縫產生的幾率

3.2 預防瀝青路面其他病害的作用分析

車轍是在與時間有關的荷載因素和氣候因素共同作用下，輪跡帶逐漸產生下凹形變并形成兩條縱向轍槽，且較嚴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度不足或抗永久變形的能力較差，特別是在高溫季節又有表面雨水侵入面層內部的情況下，容易產生剪切變形和應變速率迅速增大，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生過度變形，提高路面的抗車轍能力。

水損壞是指水經由瀝青路面空隙，裂縫進入瀝青路面內部后，在車輛荷載的反復作用下，水分逐漸深入瀝青與礦料的界面或瀝青內部，使瀝青與礦料之間黏附性降低并逐漸喪失粘結能力，使瀝青逐漸從礦料表面剝落，造成路面結構整體破壞。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，使得當路表水滲透到瀝青鋪面聚酯布時被隔開來，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力緩沖帶，將上層車輛荷載、環境荷載等傳遞下來的疲勞應力分散，擴大應力分布范圍。減小由于路面層間應力突變產生破壞的概率，提高了路面抗疲勞特性。

4 G107新鄉段一級公路大修改造工程實踐

4.1 工程概況

G107新鄉段一級公路大修改造工程位于新鄉市東南，路線起點位于馬村互通立交匝道北頭(原G107樁號為K661+100)，終點位于黃河北大堤(原G107樁號為K703+347)，路線全長43.374公里，途徑新鄉市、新鄉縣、原陽縣、平原新區?，F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)，道路兩側設置了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有路面結構形式自上而下為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。隨著社會經濟的快速發展，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致部分路段路面出現嚴重的坑槽、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強基層，如基層下水泥面板損壞，挖除水泥面板，修補面積≤100m2時，采用C15膨脹砼回填，修補面積＞100m2時，回填4.5%水泥穩定碎石，再噴灑熱瀝青粘層油，然后鋪設高性能聚酯布，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。在鋪設前，注意路面應當干燥，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、破碎嚴重處，鏟除其破碎部位并由瀝青料填補和找平。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。進行道路整幅的聚酯布鋪筑則使用瀝青灑布車。

(3)鋪設高性能聚酯布。用攤鋪機械鋪設瀝青鋪面聚酯布，用輪胎壓路機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當為攤鋪瀝青混凝土的方向，將后一端壓在前一端之下，并用熱瀝青粘結好，接縫應當牢固，對鋪筑后的土工布兩側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，瀝青混合料的溫度約為150℃，最高不超過165℃，攤鋪機在攤鋪過程中要注意避免損壞高性能聚酯布。

5 結語

雖然在水泥混凝土基層上加鋪瀝青混凝土是一項技術要求比較高，質量控制難度大的工程，但是高性能聚酯布剛好可以彌補水泥混凝土和瀝青混凝土路面帶來的缺陷和不足，預防和延緩了瀝青路面常見道路病害產生的機率。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量。由本項目通車半年多來，瀝青路面的使用性能良好，沒有出現明顯的道路病害現象可得到見證。

[1]鄒愛華,陳波.土工合成材料在紡織路面反射縫中的應用.四川建筑學研究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.水泥混凝土路面加鋪層設計與施工[M].北京:人民交通出版社,2011.

[4]GB50007-2002建筑地基基礎設計規范[s].

表1 高性能聚酯布的基本技術指標