浅析高性能聚酯布在路面病害处置工程中的应用

张宏伟

【摘 要】随着我国公路事业的快速发展，在公路建设中，各种各样的路面加筋材料被应用到路面中来，本文通过在路面病害处置中水泥混凝土基层上加铺沥青混凝土的工程实践，向大家阐述高性能聚酯布的特性、作用机理及施工工艺。为类似的工程提供借鉴和参考。

【关键词】水泥砼基层 沥青路面 高性能聚酯布 施工工艺

1 研究背景

在水泥混凝土基层上加铺沥青混凝土是一种特殊的路面结构，在公路路面病害处置工程中应用越来越广泛。其应力、应变特性与一般的弹性层状体系有较大的差别，质量控制涉及到水泥混凝土板的处理、反射裂缝的防治、加铺层厚度控制、面层材料的选择、提高路面的抗渗性能等关键环节。而高性能聚酯布能结合两种材料的优点，“刚柔并济”，即水泥混凝土为道路提供了一个稳定、坚实的半刚性基层。而沥青面层提供了一个摩阻系数较高、平整度好的面层，大大改善了路面的使用性能。

2 高性能聚酯布的力学特性及作用机理

2.1聚酯布的特点

高性能聚酯布是一种集“非织造、长丝、聚酯、针剂、浸胶、热压”六大特征于一身的新型土工合成材料。是由均匀的聚酯长丝纤维网、针刺、加浸胶独特工艺制作而成的一种立体网状结构的聚酯长丝针刺土工布。提高了与沥青的吸附能力和层间结合力，在路面结构层中可有效的阻止雨水渗透，延缓裂缝产生。多方向拉伸性能，预防和阻止了温缩性反射裂缝和有效减缓板沉差引起的反射裂缝的现象产生。独特的浸胶工艺使其在施工过程中能够始终保持很强的平整性，解决了以往材料摊铺中易带丝、易起皱、易压碎等一系列疑难问题，提高了施工质量。

2.2聚酯布的作用机理

高性能聚酯布的基本技术指标见表1。

表1 高性能聚酯布的基本技术指标

测试项目 单位 指标

单位面积重量 g/㎡ ≥130

厚度 mm ≥0.9

耐高温性 ℃ 205

热收缩 % ≤3

拉伸强力 纵向 n/5cm ≥450

kn/m ≥9

横向 n/5cm ≥400

kn/m ≥8

断裂伸缩率 纵向 % ≤16

横向 ≤15

（1）预防裂缝，聚酯布抗拉强度高、延伸率低，可以在裂缝产生早期就阻止裂缝的进一步发展。（2）没有长期蠕变性。聚酯布不发生蠕变，能保证长期使用性能。（3）高温稳定性能好。聚酯布在205℃以下不会受到破坏，热沥青混合料的最佳温度控制在155℃-168℃，可以使其稳定性不受影响。（4）有良好的相容性。聚酯布与沥青有很好的吸附能力，能吸收织物下的粘油使其达到饱和点。（5）化学稳定性好。经过特殊处理的聚酯布能防止各类化学侵蚀，抵制生物侵蚀和气候变化。

3 聚酯布在预防沥青路面病害上的作用分析

3.1延缓沥青路面反射裂缝产生的作用分析

沥青路面的反射裂缝是由于在温度循环变化和车辆荷载的反复作用由原有裂缝或裂缝处反射到加铺层，出现裂缝。

按照反射裂缝形成机理的不同，一般反射裂缝包括温度型反射裂缝和荷载型反射裂缝两类。温度型反射裂缝是由于气温的反复升降在路面内部产生温度梯度，导致上下层变形不一样，随着使用年限的不断增加，接缝或裂缝上沥青面层拉应力逐渐积累，导致沥青面层的温度应力疲劳、沥青面层的极限拉伸应变减小及应力松弛性能降低，最终导致裂缝的产生。荷载型反射裂缝是由于车辆荷载作用使得路面会发生竖向移动，路面结构内部产生剪切应力及弯拉应力作用，特别在基层存在裂缝、荷载移动不良或超载时，沥青面层底部产生应力集中，在行车荷载的反复作用下，基层裂缝将逐渐扩展到上部，使得沥青面层开裂破坏。使用聚酯布能减小基层裂缝顶端周围的应力和应变，扩大应力作用范围，减小反射裂缝产生的几率

3.2预防沥青路面其他病害的作用分析

车辙是在与时间有关的荷载因素和气候因素共同作用下，轮迹带逐渐产生下凹形变并形成两条纵向辙槽，且较严重辙槽两边通常有膨起形变。车辙的形成主要由于沥青路面高温强度不足或抗永久变形的能力较差，特别是在高温季节又有表面雨水侵入面层内部的情况下，容易产生剪切变形和应变速率迅速增大，直到破坏。而聚酯布的延伸率低和多方面的抗拉伸等性能可以减少路面由于荷载等因素产生的弯沉量和剪切变形。另外，高性能聚酯布，沥青混合料路面，水泥混凝土基础能够很好地形成一个整体并起到骨架作用。增加沥青混凝土面层的横向约束力，防止沥青混凝土面层的推移，从而保证了路面不会发生过度变形，提高路面的抗车辙能力。

水损坏是指水经由沥青路面空隙，裂缝进入沥青路面内部后，在车辆荷载的反复作用下，水分逐渐深入沥青与矿料的界面或沥青内部，使沥青与矿料之间黏附性降低并逐渐丧失粘结能力，使沥青逐渐从矿料表面剥落，造成路面结构整体破坏。而聚酯布能和相邻层间形成一个整体加上其本身聚酯及浸胶等特性，使得当路表水渗透到沥青铺面聚酯布时被隔开来，减少了沥青路面下面层和沥青路面基层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层和沥青面层之间形成应力缓冲带，将上层车辆荷载、环境荷载等传递下来的疲劳应力分散，扩大应力分布范围。减小由于路面层间应力突变产生破坏的概率，提高了路面抗疲劳特性。

4 G107新乡段一级公路大修改造工程实践

4.1工程概况

G107新乡段一级公路大修改造工程位于新乡市东南，路线起点位于马村互通立交匝道北头（原G107桩号为K661+100），终点位于黄河北大堤（原G107桩号为K703+347），路线全长43.374公里，途径新乡市、新乡县、原阳县、平原新区。现有路面宽度25m，路面横断面布置形式为0.75m（土路肩）+3.5m（硬路肩）+3.75m（行车道）+3.75m（行车道）+2.0m（中分带）+3.75m（行车道）+3.75m（行车道）+3.5m（硬路肩）+0.75m（土路肩），道路两侧设置了12～15米宽左右的绿化带，路面横坡为1.5%，绿化带横坡为3.0%。现有路面结构形式自上而下为4cm改性中粒式沥青砼+5cm改性中粒式沥青砼+20cm水泥稳定碎石+24cm水泥砼。

G107线是贯穿南北的主要交通线，车流量很大，交通量属于特重交通，其中大型车所占比例较大。随着社会经济的快速发展，交通流量更是急剧增加，由于超重车辆及交通量急剧增加导致部分路段路面出现严重的坑槽、龟裂、车辙、沉陷、反射裂缝等病害。 重度沉陷、坑槽、重度龟裂病害处理方案：挖除沥青面层及原补强基层，如基层下水泥面板损坏，挖除水泥面板，修补面积≤100m2时，采用C15膨胀砼回填，修补面积>100m2时，回填4.5%水泥稳定碎石，再喷洒热沥青粘层油，然后铺设高性能聚酯布，最后加铺沥青混合料。

4.2施工工艺

（1）基层表面的处理。首先用扫帚等将路面清扫干净，并禁止车辆和行人穿行。在铺设前，注意路面应当干燥，没有污物，尘土和碎石。将路面上尖锐、突兀部位予以铲平，若路面破损、凹陷、破碎严重处，铲除其破碎部位并由沥青料填补和找平。保持工作面干燥无水分，雨后必须待路面干燥后方可施工。

（2）喷洒热沥青粘层油。注意均匀撒布，不要油量不足。进行道路整幅的聚酯布铺筑则使用沥青洒布车。

（3）铺设高性能聚酯布。用摊铺机械铺设沥青铺面聚酯布，用轮胎压路机碾压使其与原地面更好的粘接，摊铺过程中，高性能聚酯布要保证平整无褶皱。高性能聚酯纤维布纵向接缝搭接宽度为5～10cm，横向接缝为10～15cm，横向接缝搭接方向应当为摊铺沥青混凝土的方向，将后一端压在前一端之下，并用热沥青粘结好，接缝应当牢固，对铺筑后的土工布两侧喷洒外露的热沥青采用石屑洒盖。

（4）摊铺沥青混凝土面层。在高性能聚酯布铺好以后，在其上摊铺沥青混凝土面层。摊铺时，沥青混合料的温度约为150℃，最高不超过165℃，摊铺机在摊铺过程中要注意避免损坏高性能聚酯布。

5 结语

虽然在水泥混凝土基层上加铺沥青混凝土是一项技术要求比较高，质量控制难度大的工程，但是高性能聚酯布刚好可以弥补水泥混凝土和沥青混凝土路面带来的缺陷和不足，预防和延缓了沥青路面常见道路病害产生的机率。另外，高性能聚酯布施工工艺简便，一定程度上提高了施工质量。由本项目通车半年多来，沥青路面的使用性能良好，没有出现明显的道路病害现象可得到见证。

参考文献

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