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瀝青纖維碎石同步封層技術
2019年09月03日    閱讀量:5986    新聞來源:天駿公路養護  |  投稿
一、瀝青纖維同步碎石封層設備誕生的背景

纖維封層技術發源于英國,近年來,憑借其優越的性能及廣泛的適用性得到不斷的推廣應用。曾有四個不同的國家對纖維封層技術進行了一項長達 15 年之久的持續實驗室評估,美國德州大學在賓夕法尼亞州及德克薩斯州一直在進行纖維封層的相關研究,并在賓夕法尼亞州設置了檢測段;澳大利亞新南威爾士州的公路運輸廳自 20 世紀 90 年代起一直對纖維封層路段進行現場的性能跟蹤觀察。一致的實驗結果數據以及現場評估觀察均表明纖維封層能大大延長路面的服務壽命,減少病害,并能提供很好的防水性能;而且此工藝可應用于各種路面結構和各種路面條件,很快便可開放交通瀝青網sinoasphalt.com。這種工藝在英國、美國、澳大利亞、法國等國家都已得到普遍應用。

對國內諸多公路養護人員而言,纖維封層可能是個陌生的概念,但在國際上已推行多年了。2007 年法國賽格瑪公司生產的纖維封層機首次進入中國,國內開始逐步應用纖維封層工藝,作為國內公路養護設備制造的研究者,于 2008 年初開始對國際引入的這項技術進行消化吸收,并在此基礎上進一步的創新,將纖維灑布和瀝青、碎石撒布有機集合在同一臺設備上,智能化高科技產品,填補了國內在纖維封層技術領域的空白。

二、瀝青纖維同步碎石封層技術的概念

加纖同步碎石封層技術是指采用纖維碎石封層核心設備同時灑(撒)布瀝青結合料、玻璃纖維和碎石,并經碾壓后形成新的磨耗層或者應力吸收中間層的一種新型道路建設施工和養護技術。其封層結構為 1 層瀝青+1 層纖維+1 層瀝青+1 層碎石連續施工工藝形成的一層物料相互作用的致密網格纏繞結構。

纖維封層施工中,經過專門工藝破碎切割的纖維在上下兩層均勻灑布的瀝青結合料中呈亂向均勻分布,相互搭接,與瀝青混合料形成網絡纏繞結構,有效的提高了封層的抗拉、抗剪、抗壓和抗沖擊強度等綜合力學性能,類似在新建道路基層和面層之間或原有路面基礎上加鋪了一層具有高彈性和高強度的防護網墊。特別適用于舊瀝青路面(或新建路基)、面層層間應力吸收中間層和原有舊瀝青路面耐磨層施工,對新舊瀝青道路建設及養護起到有效的保護作用,更能延長其養護周期及道路的使用壽命。

瀝青纖維碎石同步封層技術 瀝青網,sinoasphalt.com

           圖 2 纖維封層用于應力吸收中間層施工


三、瀝青纖維同步碎石封層設備簡介

我公司研制的加纖同步碎石封層車是一款適用于纖維碎石封層工藝的智能化高科技產品,屬國內首創。


1、結構組成

加纖同步碎石封層設備采用底盤和上裝兩大部分組成。上裝部分主要由瀝青灑布系統、石料撒布系統、纖維撒布系統、電氣操作系統及輔機系統等組成。

(1)瀝青灑布系統

主要有瀝青罐、加熱部分、液壓部分、控制部分和噴灑部分組成。

 ① 瀝青罐:罐體外壁采用不銹鋼磨砂板,中間加保溫填料,內部由加熱火管和導熱油盤管組成,罐體外部增設的氣控閥組,實現了瀝青在管路中的大小循環,避免了瀝青局部過熱、老化;

② 加熱部分:加熱裝置選用進口柴油燃燒器,它具有燃燒效率高,霧化效果好,耗油量少,加熱速度快,運行安全、穩定等。不需要人工的監護,保證管路中的瀝青都能獲得有效的加熱溫度;

③ 液壓部分:采用國際知名品牌的元件,保證傳動性能的可靠;

④ 控制部分:采用雷達、編碼器分別準確檢測設備速、瀝青泵轉速,確保灑布精度,其中雷達、編碼器以及主電路開關元件均是進口元件。設定灑布量后,電氣操作系統自動計算出設備速和泵速,實現了灑布的自動控制,并可以為司機推薦合理設備速;

⑤ 噴灑部分:每個噴嘴的啟閉有氣閥的控制來實現,通過特殊的雙排管道設計,保證壓力均勻及良好的噴灑效果。

(2)石料撒布系統

   石料撒布系統有料倉、料門控制機構和螺旋布料撒布器組成。料倉內安裝有兩個消力錐機構,保證石料從皮帶傳送到雙螺旋布料器里面;料門為 20 路控制,獨特的滾筒防滑設計,解決了石料在滾筒上打滑下不落的難題;雙螺旋布料器把石料輸送下料斗內,石料靠重力滾筒摩擦力和重力直接下落,不經分料板分料,保證石料撒布的均勻性;適用石料規格(3~25mm)的粒徑。

(3)纖維剪切系統

① 纖維剪切系統由多組獨立的纖維剪切單元組成,多組纖維剪切單元采用同一根驅動軸,兩端液壓馬達采用串聯形式,保證了纖維剪切的一致性和均勻性。

②獨特的纖維剪切、計量及撒布結構的設計,能夠實現三種不同長度纖維的剪切(30、60、120mm),保證一種纖維長度剪切的一致性,且撒布量準確可靠。

③ 纖維撒布裝置內設有防回流氣動噴嘴,確保纖維亂向均勻分布。

④手動/自動控制方式均可以實現對纖維剪切單元的單獨控制,從而隨機調節纖維撒布寬度。

(4)電氣操作系統

   ① 根據不同的工作需求給操作人員提供準確的灑布參數,通過后操作臺上顯示

   屏參數的設定,實際測量參數不斷的改變能準確的反應出設備的運行情況;

   ② 手動操作簡單,能實現手動/自動的轉換,提高了工作效率;

③ 能根據路面的寬度隨意調整瀝青灑布、石料撒布的寬度,準確測出石料上、下限傳感器, 保證兩石料撒布器中石料始終處于正常料位;

④ 采用限位開關裝置,對噴頭架、撒布器的伸縮進行控制,避免超程使人機受到傷害;

⑤ 配置導熱油自動報警裝置,具有導熱油油位上限、下限報警,瀝青下限報警指示功能。

(5) 輔機系統

   輔機采用 70kw 發動機,該發動機動力強勁,質量可靠,輔機主要作用是向液壓系統和電氣系統輸出動力源和電源,保證設備運行性能穩定。

2、基本工作原理

該設備的主要功能是實現一層瀝青灑布+一層纖維撒布+一層瀝青灑布+一層碎石撒布同步進行,有效地提高骨料與瀝青、纖維等結合效率。常規的纖維封層技術是采用纖維封層核心設備同時灑(撒)布瀝青粘結料和玻璃纖維,然后在上面撒布碎石經碾壓后形成新的磨耗層或者應力吸收中間層的一種新型道路建設施工和養護技術。該設備打破了常規的纖維封層技術,更能顯著體現纖維封層的優點。圖 3 為只撒纖維的效果,圖 4 為瀝青加纖維的效果,可以看到纖維呈亂向均勻分布,能夠滿足施工工藝的要求。

瀝青纖維碎石同步封層技術 瀝青網,sinoasphalt.com

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圖 5 為撒布石料后的效果,可以看到石料撒布均勻,覆蓋率基本一致,能夠滿足施工要求。施工時可根據具體路段的施工工藝來調節纖維和石料的撒布量及瀝青的灑布量。

3、性能特點

(1)采用雙皮帶輸送石料,不需舉升料斗就可實現石料撒布施工,更方便涵洞施工、橋下施工、以及彎道施工;

(2)完全采用電氣控制,自動化程度高,自動控制撒布器伸縮長度,能精確的計算出設備在施工過程中的瀝青灑布量;

(3)石料撒布采用雙螺旋布料器把石料輸送到下料斗內 ,石料靠重力滾筒摩擦力和重力下落,不經分料板分料,更易保證石料撒布的均勻性;

(4) 降低了施工的勞動強度,節約了人力資源,降低施工成本,提高工作效率、工作質量;

(5)該設備運行穩定,撒布均勻,可自由調節瀝青灑布及石料撒布寬度;

(6)良好的保溫層確保保溫性能指數≤20℃/8h,且防腐耐用;

(7)并聯式雙灑布架設計,可以灑布稀釋瀝青、乳化瀝青、基質瀝青、改性瀝青、橡膠瀝青等,兼容現有的瀝青灑布車和同步碎石封層車,又能滿足橡膠加纖同步碎石封層工藝的施工;

(8)每組纖維剪切裝置都有工作情況檢測及信號輸出裝置,可以實時檢測每個剪切裝置的工作情況,確保纖維的剪切量和撒布的均勻性;

(9)通過電氣控制與液壓系統恒壓裝置的完美結合,實現了零起步噴灑。

四、瀝青纖維同步碎石封層的技術特點


1、良好的應力吸收和分散能力

具有網絡纏繞獨特結構的纖維封層,由于纖維本身有高抗拉伸強度和高彈性模量值的特性,有效地提高了封層的抗拉、抗剪、抗壓和抗沖擊強度。利用纖維封層進行應力吸收中間層(SAMI)施工,鋪設于舊瀝青面層與新瀝青面層或新建路基和新建瀝青面層之間的纖維封層粘結層,兼具極高的張力與彈力,加之獨特的結構,對外界應力具有超強的吸收和分散功能:一方面它能夠吸收攤鋪層中的應力或車輛荷載產生的局部集中應力,重新分散和分布。通過纖維封層大面積的分散減少了覆層所承受的張力并有效抑制了裂縫的產生;另一方面它能夠吸收和分散舊瀝青路面原有裂縫或路基的反射應力,消除舊瀝青路面裂縫尖端產生的應力集中,能夠有效地抑制反射裂縫出現,有效阻止了因車載負荷過重造成的路面破壞,極大地提高了道路的使用壽命。

2、高耐磨性

纖維封層設備施工后,緊接其后進行碎石集料撒布,撒布后的集料進入由纖維與瀝青結合料形成的網狀結構中,壓實成型后集料被結合料網狀結構緊緊裹縛,形成了一個復合的力學嵌鎖體系,類似微觀領域中的分子結構物理模型,纖維、瀝青和骨料緊密相連,有效抑制了骨料的滑移,脫落。因此,采用纖維封層進行耐磨層施工能夠極大地提高路面的耐磨性,延長使用壽命。

3 高防水性

具有獨特的網絡結構和綜合力學性能的纖維封層用作瀝青路面耐磨層或養護施工,寒冬季節里,纖維封層因為高彈性模量值,延伸力強,其抗拉強度遠遠大于溫度變化帶來的收縮拉應力或拉應變,降低了面層的低溫脆裂性,能夠有效抑制瀝青道路常規裂縫—低溫收縮裂縫的產生,避免了面層最大的“敵人”—水的破壞。

4 高穩定性

結合纖維封層形成的機理可知,其結構為一層瀝青+一層纖維+一層瀝青+一層碎石連續施工工藝形成的一層物料相互作用的致密網絡纏繞結構。兩層瀝青的連續灑布,更加提高了封層的密閉性,加之結構中起到加筋和橋接作用的纖維對于前后兩層瀝青結合料起到極強的吸附作用,它能非常容易地吸附瀝青中的油分,增加其粘度和粘附力,能有效阻止瀝青的流動,在原有路面上形成一層致密的保護膜,對瀝青起到高溫穩定、增韌阻裂的作用,從而避免了高溫泛油造成的路面破壞,更好地保護了道路路基因水滲透的早期破壞,穩定了道路的壽命。

5 施工快捷性

加快養護施工速度、縮短開放交通時間也是衡量道路養護工藝先進性的體現。在一臺設備上同時完成兩層層瀝青灑布、一層纖維撒布、碎石撒布,即刻完成纖維封層施工。這種連續施工工藝極大地縮短了瀝青道路養護的時間,縮短了開放交通的時間。纖維封層耐磨層施工后,乳化瀝青破乳后 15 分鐘即可開放交通。纖維封層用作應力吸收中間層(SAMI),比常規的應力吸收中間層更快付諸應用,完成初攤鋪及磨耗層攤鋪之后便可立即開放交通,磨耗層甚至還可以稍后再進行攤鋪。

五、技術應用


具有優良性能的纖維封層工藝,可廣泛應用于以下道路施工及養護:

1. 用作新建路基、面層層間粘結應力吸收層,防止反射裂縫

2. 新/舊瀝青路面鋪設耐磨層,進行預防性養護

3. 各等級公路下封層施工

4. 舊水泥路面改造

5. 橋梁防水層的施工


標簽:技術中心瀝青混凝土
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