一、高分子抗裂贴 防裂贴、抗裂贴—15949821616
高分子抗裂贴是本世纪初从美国引进,在国内经过路用试验,到现在很多地方大量的应用,说明已经得到业内的普遍认可。高分子抗裂贴是由沥青基的高分子聚合物、胎基、高强度耐高温织物、隔离膜等几层,经过工厂专用机器设备精密挤压复合而成的带状、具有自粘性的层间抗裂、防水材料。高分子抗裂贴的作用机防裂贴、抗裂贴—15949821616理:(1)加筋作用。抗裂贴表
面的高强度耐高温织物具有较大抗拉强度,能有效抵抗层间裂缝处拉应力,限制裂缝宽度发展,起到了加筋的作用,提高了沥防裂贴、抗裂贴—15949821616青路面局部结构层的抗拉强度。(2)消能缓冲作用。抗裂贴中的高聚物是具有一定粘弹性的材料,并有良好的低温柔韧性,铺设在沥青路面层间,相当于设置了在一定的低温条件下也具有良好粘弹性的复合层,裂缝处的拉应力通过良好粘弹性复合层的扩展并逐渐衰减到更宽范围,能起到吸收拉伸能量的 近年来,随着基础设施的加快建设,我国公路通防裂贴、抗裂贴—15949821616车里程快速增加。其中高等级公路已成为我国各地公路建设中的重点项目。由于高等级公路具有行车速度快和使用长的特点,这就要求路面要具有良好的平整度以保证高速行车的安全性和舒适性,从而对高等级公路的建设和管养部门提出了更高要求。有效路面的各种成了公路养护的重中之重。而我国目前公路路面的结构主要有水泥混凝土路面和沥青路面;路面基层结构中的上基层型式多为半刚性水稳粘结料基层,如水泥稳定碎石(砾石)、综合稳定土或石灰土、水泥土基层等。这些基层是一种半刚性材料,有较好的强度。但随着时间的推移,防裂贴、抗裂贴—15949821616会产生干燥收缩与温度收缩,这种收缩裂缝不可避免地反射到路表面,主要表现为路面的纵、横向裂缝。其发展规律为:以沥青路面为例,在通车后1-2年内冬季出现一些细小短缝,随着气温的升高,大部分的细短缝又重新愈合.经过几次大的降雨或霜雪之后,沥青路面原有的裂缝处重新开裂且行车道出现许多细短裂缝.在通车3年后,缝宽大于5mm的长宽防裂贴、抗裂贴—15949821616缝、缝边啃边等逐渐发展为结构性破坏,对沥青路面的服务水平产生了较大影响。路面的裂缝问题一直是公路建设、管养部门遇到的技术 性难题。
二、路面裂缝的成因
通过大量的调查,路面防裂贴、抗裂贴—15949821616裂缝形成的原因有以下几个方面:
1、半刚性基层产生的温度、收缩裂缝。
2、基层强度不足,在行车荷载和雨水作用下变形产生的裂缝。
半刚性基层在施工及运营中由于种种原因会产生细微裂缝,根据断裂力学理论,半刚性基层内存储的能量由行车荷载提供,并通过裂纹失稳扩展消耗能量,这个过程不断反复进行,使独立的裂纹扩展为数条贯通横断面的防裂贴、抗裂贴—15949821616裂纹,直到发展为小裂缝,成为贯穿裂缝.这是行车道裂缝多于超车道的原因所在。
3、由于沥青上面层存在孔隙,下雨或化雪后,路面中有水分渗人,又因路肩阻水,雨过天晴数天后,路面面层中仍有大量水分,由于基层强度大,很致密,水不能继续下渗,造成路面界面条件和受力状态的变化,在行车荷载作用下沥青面层产生剪切力出现裂缝。
三、裂缝处治方法
1、基层裂缝的处治
因为反射裂缝的成因主要是在路面基层,要得到根本处理必须开挖面层,如果开挖后不对基层裂缝进行有效处理,裂缝又会在很短时间反射到面层,很快又会形成冒浆、卿泥等,形成恶性循环,继续发展将影响基层的稳定。在养护实践中,我们采用开挖面层后铺设土工织布或玻纤网、对裂缝进行扩缝灌缝、粘贴基层贴缝带等方法进行对比处治,其试验效果如下:
a 仅进行扩缝灌缝处治:即对裂缝扩缝后用普通沥青或橡胶沥青进行灌缝。此方法实际上只对裂缝进行填缝防水处理,填缝沥青经过热胀冷缩又产生裂缝,裂缝未得到改善。
b铺设玻纤网:《公路土工合成材料应用技术规范》中介绍了土工合成材料可应用于路面裂缝的。我们采用开挖面层后清扫干净直接铺设玻纤网、然后重铺沥青碎石面层(厚度5厘米)的方法。玻纤网规格为抗拉强度50-60kn/m,网孔尺寸12mm×12mm。该路段使用一年后反射裂缝重新出现,说明其裂缝效果不佳。开挖后发现所铺设的玻纤网已变成绒状或已熔合在沥青混合料中,分析其原因主要为未按《规范》施工要点的要求“土工合成材料铺筑时,应先一端固定再张拉”进行施工, 材料的抗拉性能未发挥作用所致。在日常公路养护作业中因这道工序比较繁杂,往往被省略而直接铺设。
c、粘贴基层贴缝带:
处理路面基层裂缝的新型材料基层贴缝带,是一种通过专用粘接剂,粘贴在路面基层的裂缝上,在裂缝上形成一层高强度防水层,使路面基层的裂缝不能向上反射,沥青面层的渗水也不能向下渗透,保护了沥青面层和基层的稳定,延缓了路面反射裂缝的出现.经工程实践,效果较好。
下面主要介绍基层贴带的组成及分析:
基层贴缝带是一种滚卷式阻裂防水隔膜,它是由2mm厚的聚合物防水膜涂在0.3mm厚的抗皱抗重载型聚丙烯材料上,经严格工艺 压复合在一起,为防止搬运过程的粘连在防水膜的外侧用硅油涂纸隔离.其材料组成如下:
基层贴缝带主要用于高速公路、一般公路及城市道路路面基层的新建和养护工程。铺设后洒布粘层油即可立即摊铺面层。具有以下特性:
a基层贴缝带具有很高的抗拉强度,其抗拉强度达到8kn-30kn/m,适用于路面基层(含水泥稳定碎石、水泥混凝土及其它半刚性或刚性结构),可防止由于温度影响及垂直荷载引起的裂缝反射到面层。具有很好的韧性,可防止基层裂缝形变而造成贴缝带断裂或开裂。很高的表面粘度,贴缝带表面有高粘度材料,可直接与清洁的基层表面粘结(如果清洁度不高可涂刷专用粘接剂)。由于基层的裂缝处的水平或垂直应力较为集中,使用基层贴缝带的宽度一般为150mm,长度应根据缝长确定。
b耐老化,基层贴缝带的主要成份是惰性物质,不易氧化,不与酸、碱等物质反应,可长期保持其物理化学性能。
c耐高温、抗低温,经实践证明基层贴缝带高温不流淌、低温不脆裂,在很大温度范围均可保持良好的物理力学性能。极具特色的“自愈”功能,能自行愈合较小的穿刺破损,可自动填塞愈合较小的基层裂缝。
d防水性:基层贴缝带由三层材料粘合而成,所以具有很好的防水性。铺设基层贴缝带可有效延缓基层裂缝向面层的反射。延长道路的使用,降低后期养护成本
基层贴缝带与土工布的对比分析:
a、物理性能
基层贴缝带是一种高强度、高伸长率、高粘接性的主动防水材料,净厚度在2毫米以上,可有效提高路面抗裂防水性能.而土工布是一种适合土方工程使用的单向透水或不透水的纤维织物,一般厚度很薄,不足1毫米,抗拉强度、伸长率和弹性也较低,在日常的公路施工、养护中,处治效果不理想。
b、化学性能
基层贴缝带是由多种高分子材料组成,化学性质稳定,抗老化性能优良,较土工布有更好的化学性能。
c、粘接性能
基层贴缝带本身就具有很强的粘接能力,可与清洁的基层直接粘接,而土工布本身不具备粘接能力,需要涂刷乳化沥青才具有一定的粘接能力.而且粘接处密封效果也较差。
2、面层裂缝的处治
沥青路面面层裂缝一般采用灌缝和粘贴面层贴缝带的方法进行处治。处治方法和基层方法相同。
四、 结束语:
通过实验室检测和现场使用及试验段的应用与观测,笔者认为对于路面基层未出现严重变形而仅出现纵、横裂缝时,或在水泥混凝土路面上加铺沥青面层(白+黑)时对原路面的缩、胀缝处理,铺设土工合成材料和粘贴基层贴缝带是目前裂缝的较好的方法和措施,粘贴基层贴缝带更是一种简便有效的处治方法。其施工简便,易学易用,施工工艺简单,施工技术容易掌握,一般技术人员一天即可掌握使用方法。同时经我们成本测算,其综合成本较低,经济效益明显,虽然初期投人材料成本相对较高,但后期养护费用却可以大量节省;同时也可以避免因提前大修、专项工程而造成车辆断行,综合社会、经济效益明显。 作用。(3)隔水防渗作用。抗裂贴铺设在层间裂缝表面,形成一个完整的隔水防渗层,可隔断雨雪水下渗路径,从而减少路面水损害。(4)自粘性能;该产品具有自粘性,揭去隔离膜后粘结性能良好,采用压路机或小型压实设备稳压后,与路面粘结更加牢固,无推移,能够满足上层沥青混合料摊铺施工要求。综上可知,高分子抗裂贴用于沥青路面层间可有效抑制反射裂缝向上传递,并且施工方便,在实际工程中发挥出显著的抗裂、防水作用。
二、国外抗裂贴的情况
1992年伊利诺斯州大学的mukhar和dempsy认为聚合物改性沥青和土工织物、格栅等材料单独使用时都不能完全控制裂缝的产生。复合夹层(高分子抗裂贴)包括了低强度的土工织物、粘弹性材料和高强度耐高温织物3种材料,其作用原理是当基层发生温缩裂缝或干缩裂缝时,原来的接缝处开裂会扩大,复合夹层(高分子抗裂贴)与基层充分粘结的低强度土工织物在裂缝处就会有较大的伸长,其上面的粘弹性材料(高聚物)由于其粘弹特性将逐渐使应力消散,与上面层相粘的高强度织物由于其高强度而不发生形变,就使得上面层不会产生裂缝,这样反射裂缝就在复合夹层(高分子抗裂贴)处被阻止了。
三、高分子抗裂贴在国内的应用现状
自从美国引进高分子抗裂贴以来,抗裂贴的应用发生了很大的变化,目前按表面织物分为玻纤织物、聚丙烯织物、无纺土工布等三大类抗裂贴。玻纤――高聚物抗裂贴的纵、横向拉力的实测结果为50.3kn/m、45.6kn/m,是聚丙烯-高聚物抗裂贴的2.26倍、2.26倍,是无纺土工布――抗裂贴的5.59倍、7.26倍。玻纤――高聚物抗裂贴的纵、横向延伸率的实测结果为7.8 %、7.9%,是聚丙烯――高聚物抗裂贴的0.32倍、0.42倍,是无纺土工布――抗裂贴的0.19倍、0.17倍。玻纤――高聚物抗裂贴的织物耐高温性能的实测结果为270℃,聚丙烯――高聚物抗裂贴的实测结果为150℃,无纺布抗裂贴实测结果为170℃。交通运输部《公路沥青路面施工技术规范》(jtg f40-2004)中规定:“下铺层表面温度为10℃~15℃、摊铺厚度为<5cm条件下,普通沥青混合料、改性沥青混合料的现场摊铺温度分别为145℃、165℃。”当上铺层为改性沥青混合料时,聚丙烯――高聚物抗裂贴表面织物已经产生热变形,无纺布――高聚物抗裂贴表面织物接近热变形状态。而玻纤――高聚物抗裂贴的表面织物能够有效抵抗现有任何混合料和任何摊铺温度的热变形,不会发生任何变形。
四、高分子抗裂贴的未来发展趋势
目前设置应力吸收层已经成为延缓反射裂缝的重要手段之一。从应用现状来看,国内今后应力吸收材料的研究工作重点会从以下方面开展:虽然应力吸收材料在许多道路上得到应用,但目前还没有一套关于应力吸收材料的系统评价方法。很多评价都是研究者从某一方面出发,认为应力吸收材料应该具备某一方面的性能要求,而没有一个全面系统的评价。因此,把材料的开发与工程应用结合起来,用适当的评价手段和数据来指导工程应用;反过来,工程应用的结果可以促进评价方法的完善。在此基础上,逐步建立不同应力吸收材料的评价体系,形成一个完善的应用规范,为工程的应用和材料的开发研究提供指导。现在已经有很多业内专家关注、研究抗裂贴等其它夹层材料,某省级科研机构将开展深入的研究,将开发出一整套关于应力吸收材料的系统评价方法和检测装置。将在不远的时间里,抗裂贴等其它夹层抗裂材料在应用中将会更科学、更有效。
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