專利名稱：柔性纖維乳化瀝青穩定集料作為基層的路面結構的制作方法
技術領域：
本實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 定集料作為基層的路面結構。二、 背景技術目前路面基層材料及乳化瀝青用途方面的背景技術 1、無機結合料穩定集料基層(半剛性基層)無機結合料穩定集料，是將無機結合料(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，經壓路機碾壓后形成路面半剛性基層，如水泥穩 定碎石基層、水泥穩定砂礫基層、石灰粉煤灰碎石基層等。半剛性基層路面在我們國家無論是一般公路、還是高速公路，都得到了大量的應用。我國3 萬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， 半剛性基層在我國的公路建設發展中發揮了很大的作用。半剛性基層的優點在于半剛性基層強度比較高，相對柔性基層來講強度高、剛度高，作為承重結構，它是比較合適的。承載、擴散荷載，傳到路 基，在半剛性基層沒開裂之前這方面性能比較好。但是半剛性基層存在一些 問題，就是塑性收縮開裂比較嚴重，抗拉能力相對比較小，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，它容易產生裂縫， 開裂以后半剛性基層性質開始變化。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間就反射到 上面，很多實際工程證明了這個問題。這是目前對半剛性基層瀝青路面大家 認為它不足的地方。為了防止反射裂紋，我國道路專家在"七五"期間還做了一些研究，例
如如采用級配碎石、土工布和應力吸收層作為中間過渡層等一些措施，到最
近，差不多20年的時間，仍還在摸索。研究反射裂紋，如何來延緩它，完 全防止是不可能的，怎樣延長它的擴展時間，使它的裂紋反射到面上的時間 比較長，保持表面比較長的時間不會開裂，在這方面做了很多的工作，也取 得了一些成果，但是這個問題到現在還沒有完全解決。
半剛性基層在施工過程中也發現了一些問題，比如透層油滲透比較困 難，還有半剛性基層表面容易產生灰塵，產生灰塵以后如果施工的時候清理 不干凈，就影響了粘層與半剛性基層的粘接。另外路面開裂以后，水下去就 容易損壞。半剛性基層產生問題以后，必須要把它全部挖掉才能修復，這樣 就有些困難。
因此，現在講到半剛性基層，我們應該因地制宜來考慮這個問題。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天下也是 不對的，無論是從豐富我國路面結構形式的角度，還是從克服半剛性基層路 面開裂問題的角度出發，開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發展起來的一種新型混凝土。它具有獨特 的性能，未凝固前碾壓混凝土的性能完全不同于常規混凝土，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、壓路機在其上工作而不下陷，凝固后又與常規 混凝土的性能非常接近。碾壓混凝土通過壓路機振動力的作用，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，形成密實體。
碾壓水泥混凝土具有施工機械容量大、速度快、大面積作業的特點。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機結合料的用量，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度、耐久性、抗沖刷性能等方面具有更加 優良的性能。
碾壓水泥混凝土在水工壩體的修筑和高等級公路路面的修筑方面有較多的應用。碾壓水泥混凝土基層從材料性質上看，仍然屬于常規水泥混凝土 的范疇(剛性材料)，其變形適應性差、脆性大、抗裂性差。如果不設伸縮 縫，路面中常會出現裂縫，因此目前在路面施工時，常常在路面中每隔10 15m設置一條伸縮縫。近年來，為提高碾壓水泥混凝土的抗裂性能，出現了摻入鋼纖維的碾壓 水泥混凝土作為面層的路面結構，其在國內外的研究才剛剛起步。國外鋼纖 維碾壓水泥混凝土作為面層的路面結構工程應用情況表明，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用，結果表明， 柔性纖維的阻裂增韌作用顯著提高了水泥混凝土的力學性能，使水泥混凝土 具有優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 用，也勢必具有良好的推廣價值，但到目前為止，該項技術尚未引起人們的 重視。3、熱拌瀝青穩定集料基層(柔性基層)柔性基層是有別于無機結合料穩定集料或穩定土等半剛性基層，以集 料、少量無機結合料處治的集料或者瀝青等有機結合料混合料等材料鋪筑的 基層。目前，瀝青穩定碎石是一種常見的柔性基層。瀝青穩定碎石跟半剛性基層來比，因為它的彈性模量小，所以它在溫度 變化產生應力影響方面的情況要比半剛性基層相對好一點，同時濕度變化影 響也要小些，所以它在減少基層開裂引起的路面反射裂縫方面體現出較好的 優勢。有關資料證明，瀝青穩定碎石基層路面的破壞一般始于面層，由于面層 的車轍、開裂等破壞從上到下順序發展、延伸。對于瀝青穩定碎石基層路面 內部出現的微小裂縫往往能夠自愈，而不致于像半剛性基層材料，出現裂縫
后，會迅速擴展，因此瀝青穩定碎石基層路面的破壞是功能性破壞。
但是，在瀝青穩定碎石基層路面結構中，基層層底的拉應力較大，在彎 拉應力的反復作用下出現層底疲勞開裂的可能性也最大，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 轍能力和穩定性，瀝青穩定碎石基層在這方面還有待于提高。
另外，現行的瀝青穩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 便不能進行施工，因此，熱拌瀝青穩定集料的拌和、施工要求較高且復雜， 同時，熱拌瀝青不僅污染環境，而且瀝青長時間處于高溫下還將加速瀝青的 老化，影響瀝青穩定集料的耐久性。 4、乳化瀝青及其用途
乳化瀝青是基質瀝青、水、乳化劑和穩定劑在機械作用下經乳化加工而 制成的水包油狀的均勻的瀝青產品，也稱瀝青乳液。
使用這種瀝青乳液修路時，不需加熱，可以在常溫下進行噴灑，貫入或 拌和攤鋪，鋪筑各種結構路面的面層及基層，也可用作透層油、粘層油以及 用于各種穩定基層的養護。相比于熱拌瀝青，乳化瀝青的應用市場很廣泛， 特別是當前在全國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集料的混合料鋪筑于基層上的結構層，厚度 為5mm 10mm，起防水、養生、封縫、粘結、應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 性能，但其施工操作性及施工要求卻明顯簡單化，而且還具有節省瀝青用量、 減少環境污染等優點。 三、發明內容
本實用新型的目的為采用乳化瀝青作為膠結料穩定集料并摻入柔性纖
維，發揮乳化瀝青節約資源、延長施工季節、改善施工條件、減少環境污染 的優點，同時發揮柔性纖維的阻裂增韌、抗疲勞及穩定瀝青的作用，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 定性，并將其作為柔性纖維乳化瀝青穩定集料路面基層，經碾壓鋪筑于底層 之上，然后再在柔性纖維乳化瀝青穩定集料路面基層上鋪筑面層， 一起構成 一種柔性纖維乳化瀝青穩定集料作為基層的路面結構。 本實用新型目的所采取的技術方案如下
本實用新型的路面結構，包括有面層、柔性纖維乳化瀝青穩定集料路面 基層、底層，在底層表面鋪筑柔性纖維乳化瀝青穩定集料路面基層，然后在 柔性纖維乳化瀝青穩定集料路面基層上鋪筑面層。
本實用新型，柔性纖維乳化瀝青穩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拌合后互 相粘結構成，其中柔性纖維重量為瀝青穩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%，經碾壓形成柔性纖維乳化瀝青穩定 集料路面基層。
本實用新型，面層可以是水泥混凝土面層或瀝青混凝土面層，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。
本實用新型，柔性纖維是指相對于剛性纖維(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。在乳化瀝青穩定集料中 摻入柔性纖維，發揮柔性纖維的阻裂增韌、抗疲勞及穩定瀝青的作用，提高 乳化瀝青穩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、低溫穩定性等。本實用新型是一種新的路面結構型式，它具有如下的優點(1) 與現行熱拌瀝青穩定集料相比，柔性纖維乳化瀝青穩定集料可以節 約瀝青用量，具有節約能量資源、經濟性好的優點。(2) 與現行熱拌瀝青穩定集料基層相比，柔性纖維乳化瀝青穩定集料基 層采用冷拌法施工具有顯著的優點，具體表現在工藝簡單、速度快，節省 了施工費用；延長了施工季節；減少了環境的污染；乳化瀝青與干、濕集料 均具有良好的粘結性能，降低了對集料干濕度的要求。(3) 柔性纖維乳化瀝青穩定集料中添加了一定量的水泥，有利于提高混 合料的早期強度，同時通過乳化瀝青、水泥用量的調整及不同纖維類型的選 擇，可使柔性纖維乳化瀝青穩定集料基層在保證優良抗裂性能和變形性能的 前提下，具有強度、剛度的可調性，可滿足不同的使用需求，因而具有適用 面廣的優點。(4) 柔性纖維乳化瀝青穩定集料作為基層，改善了基層材料的內部結構 組成，減少了內部微細裂紋的產生，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，增強基層的抗裂能力和變形能力，減少路面反射裂縫的產生。(6) 柔性纖維乳化瀝青穩定集料具有抗車轍能力好，高溫、低溫穩定性 好、耐久性好的優點。(7) 和現行半剛性基層、剛性基層、柔性基層路面結構相比，柔性纖維 乳化瀝青穩定集料作為基層的路面結構中，基層材料具有抗收縮、抗裂性能 強，韌性好，抗沖擊、抗凍、抗沖刷、抗疲勞、高溫、低溫穩定性好的優點， 因此柔性纖維乳化瀝青穩定集料作為基層的路面結構具有更加優良的路用 性能和耐久性，具有顯著的間接經濟效益和社會效益。(8) 和現行半剛性基層、剛性基層、柔性基層路面結構相比，在保證路 用性能的前提下，柔性纖維乳化瀝青穩定集料作為基層的路面結構可以適當
減薄路面的厚度，具有良好的經濟效益。綜上所述，本實用新型是一種既不同于現行半剛性基層路面結構、不同 于現行剛性基層路面結構，也不同于現行柔性基層路面結構的新型路面結 構。本實用新型可以在與現行半剛性基層、剛性基層或柔性基層路面結構相 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、抗疲勞和穩定性等，提高道路的路用性能和耐久性；可在保證優良 路用性能和耐久性的前提下降低路面的厚度，帶來顯著的經濟效益和社會效 益；同時，柔性纖維乳化瀝青穩定集料取材方便，施工簡單、快捷、環保。四、
以下結合附圖進一步說明本實用新型。 附圖是路面結構橫斷面示意圖。圖中，1——面層 2——柔性纖維乳化瀝青穩定集料路面基層 3 ——底層五具體實施方式
如附圖所示，在底層3表面鋪筑柔性纖維乳化瀝青穩定集料，經碾壓形 成柔性纖維乳化瀝青穩定集料路面基層2，然后再在柔性纖維乳化瀝青穩定 集料路面基層2上鋪筑面層1。
權利要求1、一種柔性纖維乳化瀝青穩定集料作為基層的路面結構，包括有面層(1)、柔性纖維乳化瀝青穩定集料路面基層(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定集料路面基層(2)，然后在柔性纖維乳化瀝青穩定集料路面基層(2)上鋪筑面層(1)。
專利摘要柔性纖維乳化瀝青穩定集料作為基層的路面結構涉及道路結構。利用混合后的柔性纖維、乳化瀝青、水泥或水形成的膠結料粘結集料、填料、外加劑等，經碾壓工藝形成柔性纖維乳化瀝青穩定集料路面基層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、水穩性能均顯著增強，抗疲勞性能成倍提高。柔性纖維乳化瀝青穩定集料作為基層的路面結構，基層的收縮裂縫顯著減少，抗變形、抗裂、穩定性、抗疲勞性能大幅提高，有利于減少路面病害，大幅延長使用壽命。
文檔編號C04B16/00GK201003132SQ20062016390
公開日2008年1月9日 申請日期2006年12月30日 優先權日2006年12月30日
發明者何小兵, 徐秀霞, 易志堅, 楊慶國, 趙滿喜, 馬銀華 申請人:馬銀華