專利名稱：一種具有層間防裂功能的油氈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有層間防裂功能的油氈，它是在現(xiàn)有防水油氈基礎(chǔ)上增加受力、粘結(jié)、抗高溫及抗疲勞性能而成的新材料，主要應(yīng)用于公路交通領(lǐng)域的水泥路面及橋面瀝青鋪裝。
用于水泥路面上加鋪瀝青層，或?yàn)r青路面上加鋪瀝青層，對于舊路面的橫縫、縱縫及裂縫可起到特殊的層間粘結(jié)、防裂、防水等綜合效果。在水泥混凝土橋面、路面上加鋪罩面瀝青層，是非常常見的路面結(jié)構(gòu)，可以充分利用混凝土及有路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，改善路面的服務(wù)能力，同時(shí)延長結(jié)構(gòu)的壽命。
背景技術(shù)：
水泥混凝土路面上的瀝青加鋪層具有“剛?cè)嵯酀?jì)”的特點(diǎn)，能夠有效改善舊路面的使用性能，可充分利用水泥路面的殘余強(qiáng)度且造價(jià)低，施工期短，對交通、環(huán)境影響小，在國內(nèi)外舊水泥混凝土路面改造工程中應(yīng)用最多，見附圖1所示。
然而瀝青加鋪層中迅速發(fā)展的反射裂縫是這一路面結(jié)構(gòu)的最大問題，即由于行車荷載、溫度荷載及其耦合疲勞應(yīng)力作用引起的瀝青加鋪層反射裂縫是其致命缺陷。在瀝青加鋪層中迅速發(fā)展的反射裂縫影響加鋪層的使用壽命，因此在舊水泥路面瀝青加鋪罩面時(shí)，如何抑制、延緩反射裂縫在瀝青面層中的產(chǎn)生和擴(kuò)展至今仍然是舊路加鋪瀝青層要解決的關(guān)鍵技術(shù)。
本發(fā)明在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過力學(xué)計(jì)算分析，構(gòu)造了一種新型油氈。這種油氈可以加強(qiáng)水泥路面與瀝青加鋪層的粘結(jié)，承受并傳遞交通荷載。油氈在接(裂)縫處分離了水泥板和瀝青面層，可以延緩面層反射裂縫的產(chǎn)生；在板縫處，油氈的延伸起到了吸收輪載及溫度產(chǎn)生的部分應(yīng)力，防止了裂縫向上傳播，從而減少和延緩了反射裂縫的擴(kuò)展。施工時(shí)將防裂油氈在需要處鋪平，經(jīng)上面層熱瀝青的傳熱及壓路機(jī)的碾壓，就可以與瀝青面層和水泥混凝土表面很好的粘結(jié)，與普通防水油氈相比，方便易行，路用防裂效果良好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之目的是提供一種具有層間防裂功能的油氈，它可以在保證瀝青加鋪層與水泥混凝土路面共同工作的同時(shí)，大大提高復(fù)合結(jié)構(gòu)的抗疲勞、抗反射裂縫能力。當(dāng)荷載傳遞至油氈層時(shí)，通過油氈胎基材料的特殊性設(shè)計(jì)，經(jīng)過一定的變形，將溫度與交通應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)椴牧系淖冃文?，削減應(yīng)力水平，從而減少和延續(xù)了裂縫的出現(xiàn)。當(dāng)反射裂縫發(fā)展至油氈層時(shí)，經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的胎基材料避免了裂縫的繼續(xù)傳遞。從而保護(hù)了瀝青加鋪水泥混凝土結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，延長了路面的整體壽命。
本發(fā)明所構(gòu)造的具有層間防裂功能的油氈是由普通油氈結(jié)構(gòu)和特殊的敷面材料與胎基材料組成，如附圖2所示。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有的有益效果是 1)生產(chǎn)工藝簡單。本發(fā)明強(qiáng)化了敷面及胎基材料，對這兩種材料進(jìn)行了特殊的設(shè)計(jì)和要求。采用普通防水油氈的設(shè)備就可生產(chǎn)，工藝簡單，基本不需要生產(chǎn)技術(shù)革新。
2)受力性能優(yōu)越。目前路面或橋面加鋪采用的油氈，僅具有防水功能，僅能在鋪筑初期裂縫沒有發(fā)展時(shí)緩沖水平方向的力，但由于其胎基的局限性，但水平向應(yīng)力水平高時(shí)，就將油氈拉斷，失去了作用。本發(fā)明具有層間防裂功能油氈，可保證油氈胎基能承受很大的水平拉力作用，且能裂縫處承擔(dān)豎向力作用。特殊的材料設(shè)計(jì)，可以保證胎基有較長的疲勞壽命，承受較大的荷載應(yīng)力及溫度應(yīng)力，延緩裂縫的產(chǎn)生、阻止反射裂縫的發(fā)展和穿越。
3)施工簡單。將本發(fā)明的油氈鋪設(shè)在潔凈平整的下承層路面上，借助上層加鋪瀝青混合料傳遞的熱量可將油氈表面的材料融化，加上壓路機(jī)的碾壓就可以與瀝青加鋪層、水泥混凝土路面完美粘結(jié)。整個(gè)過程省去了普通油氈的粘貼施工，這加快了工程進(jìn)度。
4)層間粘結(jié)性能良好。在熱瀝青混合料及壓路機(jī)的作用下，集料會部分穿越本發(fā)明的油氈，使油氈在豎直面內(nèi)與兩層材料充分結(jié)合。本發(fā)明的油氈邊緣形狀呈規(guī)則曲線狀，見附圖3所示，在水平面內(nèi)與瀝青混合料增大接觸面積，結(jié)合更牢固。


圖1是普通油氈層間作用示意圖； 圖2是層間防裂油氈示意圖； 圖3是防裂油氈層間作用示意圖。
(五)具體實(shí)施方法 具體實(shí)施這種具有層間防裂功能油氈時(shí)，可按下面的步驟進(jìn)行 (1)首先按設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)，確定油氈的用料、截面、厚度等指標(biāo)。
(2)采用原有的油氈生產(chǎn)設(shè)備，需要時(shí)進(jìn)行局部的技術(shù)革新，生產(chǎn)本發(fā)明的油氈， (3)將水泥混凝土橋面或路面清掃干凈，并保證平整。將本發(fā)明的油氈展鋪在需要處，為了保證不被施工車輛或機(jī)械推移挪位，可用水泥釘固定或局部用熱融法粘貼。攤鋪瀝青混合料，碾壓，施工完成。
(六)實(shí)施算例 以下具體說明本發(fā)明材料的力學(xué)性能及防裂效果，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。
計(jì)算分析時(shí)，本發(fā)明油氈與SBS應(yīng)力吸收層模量均取為500MPa，面層厚度為8cm，標(biāo)準(zhǔn)軸載。分別對車輛荷載、溫度荷載及兩者耦合作用進(jìn)行對比分析。
(1)車輛荷載作用下防裂效果對比分析 在車輛荷載作用下，分別計(jì)算本發(fā)明油氈與SBS應(yīng)力吸收層防裂夾層橫縫處瀝青層底的最大主應(yīng)力、等效應(yīng)力及最大剪應(yīng)力。采用有限元計(jì)算的結(jié)果如表1所示。
表1車輛荷載作用下防裂效果對比分析 由表1計(jì)算結(jié)果可見，SBS應(yīng)力吸收層對瀝青層底的最大主應(yīng)力、等效應(yīng)力及最大剪應(yīng)力的降低率分別為14.36％，39.11％，38.61％。本發(fā)明油氈對瀝青層底的最大主應(yīng)力、等效應(yīng)力及最大剪應(yīng)力的降低率分別為10.33％，6.86％，4.88％。由此可以說明，在薄層罩面情況下，對車輛荷載作用而言，本發(fā)明油氈對瀝青層底應(yīng)力緩解能力不如SBS應(yīng)力吸收層。但是本發(fā)明油氈夾層對瀝青層底仍然起到了較大的應(yīng)力消減作用。
(2)溫度應(yīng)力作用下防裂效果對比分析 在溫度應(yīng)力作用下，降溫15℃，分別計(jì)算本發(fā)明油氈與SBS應(yīng)力吸收層防裂夾層橫縫處瀝青層底的最大主應(yīng)力、等效應(yīng)力及最大剪應(yīng)力。采用有限元計(jì)算的結(jié)果如表2所示。
表2溫度應(yīng)力作用下防裂效果對比分析 由表2計(jì)算結(jié)果可見，SBS應(yīng)力吸收層對瀝青層底的最大主應(yīng)力、等效應(yīng)力及最大剪應(yīng)力的降低率分別為20.88％，17.43％，25.20％。本發(fā)明油氈對瀝青層底的最大主應(yīng)力、等效應(yīng)力及最大剪應(yīng)力的降低率分別為27.50％，23.48％，31.39％。本發(fā)明油氈的應(yīng)力降低率要比SBS應(yīng)力吸收層高7％左右。由此可以說明，溫度應(yīng)力作用下本發(fā)明油氈對瀝青層底應(yīng)力緩解能力要大于SBS應(yīng)力吸收層。在溫度應(yīng)力作用下，本發(fā)明油氈夾層有效地降低了瀝青層底的應(yīng)力水平，改善了其受力狀況。
(3)溫度與車輛荷載耦合作用下防裂效果對比分析 在車輛荷載及溫度應(yīng)力共同作用下，分別計(jì)算本發(fā)明油氈與SBS應(yīng)力吸收層防裂夾層橫縫處瀝青層底的最大主應(yīng)力、等效應(yīng)力及最大剪應(yīng)力。采用有限元計(jì)算的結(jié)果如表3所示。
表3溫度與車輛荷載耦合作用下防裂效果對比分析 由表3計(jì)算結(jié)果可見，SBS應(yīng)力吸收層對瀝青層底的最大主應(yīng)力、等效應(yīng)力及最大剪應(yīng)力的降低率分別為20.40％，24.27％，24.22％。本發(fā)明油氈對瀝青層底的最大主應(yīng)力、等效應(yīng)力及最大剪應(yīng)力的降低率分別為35.36％，31.59％，36.68％。本發(fā)明油氈的應(yīng)力降低率要比SBS應(yīng)力吸收層的相應(yīng)作用高7～15％。由此可以說明，在荷載與溫度應(yīng)力耦合作用下，本發(fā)明油氈對瀝青層底應(yīng)力緩解能力要大于SBS應(yīng)力吸收層，本發(fā)明油氈夾層有效地消減了瀝青層底的應(yīng)力水平，改善了其受力狀況。
總之，由以上的分析說明，本發(fā)明油氈可以有效地緩解瀝青層底的應(yīng)力，可以改善瀝青層底的受力狀況，從而達(dá)到防裂之目的。從力學(xué)分析可知，本發(fā)明油氈的防裂效果優(yōu)于應(yīng)力吸收層。
從算例可見，本發(fā)明的有益效果是明顯的，方案是可行的。
權(quán)利要求
1.一種具有層間防裂功能的油氈，其特征在于，它在普通油氈結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)采用了新的胎基及敷面材料。防裂油氈由高融點(diǎn)的敷面材料及高性能的胎基材料組成，敷面材料起到良好的粘結(jié)作用，胎基材料為主要的傳力、受力及變形消能結(jié)構(gòu)，最終將上面層及下面層充分粘結(jié)，并消減傳遞來的荷載，避免微裂縫的產(chǎn)生，阻止裂縫發(fā)展，從而起到防裂之目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有層間防裂功能的油氈，其特征在于胎基材料的剛度介于瀝青混凝土和水泥混凝土之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有層間防裂功能的油氈，其特征在于油氈表面覆蓋有自粘性材料，瀝青面層碾壓完成即完成施工，省去了油氈粘貼過程。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有層間防裂功能的油氈，其關(guān)鍵作用在于，能通過自身的變形吸收傳遞來的能量，起到應(yīng)力衰減的作用，大大減少裂縫的產(chǎn)生，并阻礙裂縫的發(fā)展。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有層間防裂功能的油氈，它由胎基與敷面材料組成。本發(fā)明之目的是提供一種具有層間防裂功能的油氈，它可以在保證瀝青加鋪層與水泥混凝土路面共同工作的同時(shí)，大大提高復(fù)合結(jié)構(gòu)的抗疲勞、抗反射裂縫能力。當(dāng)荷載傳遞至油氈層時(shí)，通過油氈胎基材料的特殊設(shè)計(jì)，經(jīng)過一定的變形，將溫度與交通應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)椴牧系淖冃文埽鳒p應(yīng)力水平，從而減少和延續(xù)了裂縫的出現(xiàn)。當(dāng)反射裂縫發(fā)展至油氈層時(shí)，經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的胎基材料避免了裂縫的繼續(xù)傳遞。從而保護(hù)了瀝青加鋪水泥混凝土結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，延長了路面的整體壽命。生產(chǎn)工藝簡單，受力性能優(yōu)越，施工簡單，層間粘結(jié)性能良好。
文檔編號E01C11/02GK101761012SQ20091022748
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者袁玉卿, 王選倉, 杜文風(fēng), 李雪嬋, 閆超, 劉松利 申請人:河南大學(xué)