聚酯纤维在沪宁扩建路面病害处理中的应用

聚酯纤维在沪宁扩建路面病害处理中的应用
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聚酯纤维在沪宁扩建路面病害处理中的应用

聚酯纤维作为一种增强材料,在公路工程中,尤其是路面病害的防治和维护中发挥着重要作用。特别是在沪宁高速公路的扩建与改造过程中,通过合理地应用聚酯纤维技术,可以有效提升路面的整体性能。

1.提高沥青混合料的力学性能:在沪宁高速路改建中,采用添加一定比例的聚酯纤维技术,能显著增强沥青混合料的抗裂性、抗疲劳性和低温稳定性。聚酯纤维能够均匀分布于沥青混凝土内部,形成一个三维网络结构,阻止裂缝扩展,从而延长了路面的使用寿命。

2.改善路面耐久性:通过在公路施工阶段加入适量的聚酯纤维,可以提高路面对车轮荷载和自然环境变化(如温度、湿度等)抵抗能力。这不仅有助于减少因温差引起的热胀冷缩导致的裂缝问题,还能有效防止水损害,提升了整体道路结构的耐久性。

3.施工简便与经济效益:使用聚酯纤维进行路面处理相对其他技术较为简单易行,施工周期短,且成本可控,在满足工程需求的同时也具备良好的经济性。特别是在大规模的道路改建项目中sy/t 5918-2017 埋地钢质管道外防腐层保温层修复技术规范,这种材料的应用能够显著减少维护成本和时间。

综上所述,聚酯纤维在沪宁高速公路扩建及改造中的应用展示了其作为增强型路面修复材料的强大潜力,通过提高道路的抗裂性和整体强度,为提升我国公路基础设施质量提供了有效途径。

我标段位于江苏无锡市境内,起于CK95+300,终于CK118+437(锡常交界处),全长23.137km,合同段总价2.26亿元。老路结构层次为:35cm灰土底基层+25cm二灰碎石基层+6cmAC25下面层+6cmAC20中面层+4cmAC13上面层。累计结构层厚度为56cm。新建路结构层次为:20cm铣刨旧料底基层+36cm水稳碎石基层+0.5cm稀浆封层+8cmSUP25下面层+8cmSUP20中面层+4cmSMA13上面层。本项目和一般新建路面主要区别就是:分阶段施工;施工方案复杂多变,不确定因素多;工作面多杂,交叉施工频繁,机械人员投入很大;现场路面施工受路基、桥梁施工进度制约,施工组织难度较大。

主要的施工工序为:封闭交通—病害调查—铣刨—路床加固—铣刨旧料底基层摊铺—水泥稳定碎石基层摊铺—稀浆封层—Sup25普通沥青混凝土下面层—Sup20改性沥青混凝土中面层—SMA13改性沥青混凝土上面层—标志标线—开放交通。

在CK110+180~CK113+500北半幅施工过程中,发现行车道上存在连续不规则的纵向裂缝,宽约1.5~4cm,同时还存在横向裂缝。将老路基层铣刨后,发现老路基顶面也存在很宽的纵向裂缝。具体见下图。

老路面裂缝 底基层顶面 底基层顶面

1、单条裂缝小于等于2cm的,底基层不动,清缝、灌缝,在底基层顶面满铺土工格栅,在基层顶面满铺聚酯玻纤布,宽度伸至新拼部分,在沥青下面层中掺加1.5‰聚酯纤维。

2、单条纵缝大于2cm或有多条纵缝的,铣掉底基层,使铣刨后的老路基顶标高与新拼路基顶在同一层面,然后再将老路基向下铣掉20cm,宽度铣到新拼路基处,检查如有裂缝,则清缝、灌缝,满铺土工格栅,如无裂缝,则直接满铺土工格栅,之后将铣刨料回填,整平压实,在沥青下面层中掺加1.5‰聚酯纤维。

聚酯纤维的应用作为一项新工艺,我们对其进行了一系列的试验和研究,在SUP25沥青混凝土运用中取得了很好的效果。

体方式对混合料进行加强,提供巨大的内聚力,大大提高了高温抗车辙性能、低温抗裂性能、耐久性等,最终达到提高公路质量和寿命的效果。该纤维具有能够较好的防止反射裂缝的性能,比较适合于我项目存在的老路反射裂缝的处理。

其物理化学特性见下表。

克耐维纤维的物理化学特性

沪宁路采用的是8cmSup25普通沥青混凝土下面层+8cmSup20 改性沥青混凝土中面层+4cmSMA13改性沥青上面层。普通Superpave配合比设计这里就不详细叙述了,这里主要将掺加聚酯纤维的沥青混凝土配合比设计及比较过程进行阐述。

Sup25沥青混凝土经过一年的施工,各项指标已经稳定,施工也已经很完善。主要的技术指标如下:

SUP25型沥青路面下面层沥青混合料级配组成计算结果

最佳油石比及密度、空隙率

设计油石比验证试验结果表

在不改变原级配的基础上,对1.5‰聚酯纤维、2‰聚酯纤维、2.5‰聚酯纤维添加量的混合料分别进行了试验。在试验过程中,与普通沥青混凝土试验不同的是:①聚酯纤维与骨料有一定的干拌时间,②比正常情况试验温度提高5℃。

其中在计算沥青混合料体积指标过程中考虑到聚酯纤维的影响,计算过程如下:

Gsb=(P1+P2+…+Pn+Px)/[( P1/G1)+(P2/G2)+…+(Pn/Gn)+(Px/Gx) ]

式中:Gsb =总的集料毛体积相对密度

P1、 P2 、Pn 、Px=单个集料和聚酯纤维占总的集料的质量百分率

G1、G2、Gn、Gx =单个集料和聚酯纤维的毛体积相对密度

Gse=集料混合物的有效比重

Gsb=集料混合物的毛体积比重

Gsa=集料混合物的视比重

其中系数0.8,对于吸收性集料可以取值靠近0.6或0.不同沥青含量混合料的最大相对密度

不同沥青含量混合料的最大相对密度

Gmm =Pmm/[(Ps/Gse)+(Pb/Gb)]

Gmm =路面混合料最大相对密度

Pmm =松散混合料总的质量百分率=100

Ps =集料用量占混合料总质量百分率

Pb =沥青用量占混合料总质量的百分率

Gse =集料的有效相对密度

压实路面混合料的VMA

VMA=矿料的空隙占毛体积的百分率

Gsb=总的集料毛体积相对密度

Gmb=压实混合料毛体积相对密度

Ps =集料用量占混合料总质量百分率

压实混合料的空隙率VV

注:Gmm可采用真空法实测

6. 压实混合料的空隙率VFA

VFA=100*(VMA-VV)/VMA

1.5‰聚酯纤维沥青混凝土试验指标

2‰聚酯纤维沥青混凝土试验指标

2.5‰聚酯纤维沥青混凝土试验指标

最终经过综合考虑,采用1.5‰聚酯纤维、4.2%油石比Sup25沥青混凝土为该段下面层施工方案。

验证结果如下:

设计油石比验证试验结果表

四、聚酯纤维沥青混凝土的拌和与施工

拌和设备为德国边宁荷夫4000型拌和楼,每小时最大产量为320T。聚酯纤维的性状与木质素纤维不一样,不能使用拌和楼原配的投放设备,在拌和楼取料口投放纤维。投放量为1.5‰沥青混合料总量的聚酯纤维,沥青混合料每盘重量为4000Kg,则聚酯纤维投放量为6Kg。聚酯纤维的包装为4Kg和0.5Kg,每盘混合料掺加纤维量为一袋4Kg和四袋0.5Kg。在骨料开始投放干拌开始的同时将聚酯纤维投入搅拌锅。施工拌和过程中派专人确保每盘混合料均添加适量纤维,确保不漏加、不少加、不多加。与普通Sup25拌和时间不同的是: ①比正常情况下干拌时间延长3~5s,②湿拌时间以观察成品混合料中纤维的分布情况确定。最终确定拌和时间为40s,其中干拌5s,湿拌35s。骨料加热温度为180℃,沥青加热温度为160℃,生产出的混合料温度为165℃~175℃。成品沥青混合料色泽一致,纤维分布均匀,各项试验指标均能符合要求。

与不添加聚酯纤维的Sup25沥青混凝土施工不同的是,碾压要求比较高。碾压组合原为:初压三台DYNAPAC双钢轮共两遍,复压四台XP260胶轮各两遍,终压采用BW202、VSH102各一遍。摊铺温度为160~165℃,碾压温度为150~155℃,摊铺速度为2~2.5m/min。掺加纤维后,提高摊铺温度至165~170℃,碾压温度为155~160℃,摊铺速度为1.5~2m/min。同时初压三台DYNAPAC双钢轮提高一遍压实,即三遍;复压四台XP260胶轮各三遍;终压不变。

CK110+180~CK113+500北半幅下面层施工过程中,各项室内试验结果与正常路段比较分析如下:

将试验结果对比分析,可以看出,沥青混合料的体积性质各项指标满足要求。加入纤维后马歇尔试验稳定度稍有提高,流值有所降低。这说明混合料抵抗变形的能力得到加强。

同时我们将不加聚酯纤维和加聚酯纤维的SUP沥青混合料分别进行的车辙试验,试验结果对比分析如下:

注:试验温度为60℃。

由以上结果可以知道,加聚酯纤维后混合料的动稳定度提高了24.5%,明显提高了混合料的抗车辙能力。

生态智能建筑导入体系试点楼盘申报表分别取2km未加聚酯纤维下面层段落与加聚酯纤维段落现场试验检测结果对比如下:

由该试验结果分析可知,加入纤维后混合料难以压实,在路表存在一定的连通空隙,使得下面层的渗水存在侧渗现象,不如未加纤维的正常段落。

聚酯纤维在病害处理过程施工过程中得到业主、监理的广大好评,认为其对改善路面的使用性能取得了很好的效果。其性能改善主要有以下几个方面:

1、加入纤维后,相同的击实功或压实功时所得混合料的空隙率均大于加入纤维之前的混合料,表明纤维的存在对混合料的空隙率有一定影响。

2、该纤维的加入能够有效改善混合料的抗侵蚀能力,该纤维对改善混合料的抗水损能力有一定作用。

3、纤维的加入能够有效改善混合料的高温抗车辙能力。

4、由于纤维的存在,在实际施工过程中应适当增加沥青混合料的碾压遍数,以确保沥青混合料的密实度。

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