一种地毯式沥青路面用智能粘结层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种地毯式沥青路面用智能粘结层及其制备方法与应用，该地毯式沥青路面用智能粘结层包括：粘结材料、光纤材料和加筋材料；所述光纤材料封装于所述加筋材料中；所述加筋材料为CFRP碳纤维增强复合材料，所述粘结材料为沥青薄层和/或双组分改性环氧树脂。本发明专利技术的地毯式沥青路面用智能粘结层既能满足地毯式沥青路面层间的粘结要求，提高粘结层的粘结性能，还能感知层间受力状态。本发明专利技术还提供所述地毯式沥青路面用智能粘结层的制备方法与应用，本发明专利技术提供的制备方法适用于地毯式沥青路面施工，有利于地毯路面层间的有效粘结，同时实现铺装地毯路面的感知功能。

【技术实现步骤摘要】
一种地毯式沥青路面用智能粘结层及其制备方法和应用
本专利技术涉及地毯式沥青路面
，尤其涉及一种地毯式沥青路面用智能粘结层及其制备方法和应用。
技术介绍
地毯式沥青路面(Carpetasphaltpavement，简称CA)是一种可在工厂预制卷曲的沥青路面结构层，预制成卷曲的实体路面成品，也可将可卷曲的混合料设计技术用于现场施工成型。施工的现场就像铺开铺放地毯一样进行铺筑，可实现现场的快速安装和移除回收，节省大量施工时间，提高养护效率，能够迅速开放交通。地毯式沥青路面采用了工厂预制技术，由于地毯式预制沥青路面是卷曲成型后运至施工现场，需要对粘结材料、预制路面底部进行加热，随后便可铺放在原有路面上。这种近似于“冷”+“冷”的层间粘结状态与常规沥青路面施工的“冷”+“热”或“热”+“热”有较大的不同，不同于以往的现场热摊铺施工，要使卷放后的路面具有良好的路用性能，必须要使地毯路面面层与下一层之间有很好的粘结能力。尽管沥青粘结层材料仅占所有铺路工程的很小的部分，但缺少合适的粘结层会导致脱粘问题，进而导致路面滑动和推挤、疲劳开裂、坑洼和分层等路面病害，导致在路面设计寿命结束前进行大量的维护工作。路面层间的粘结性能，已经成了在沥青路面结构中的薄弱带，粘结作用是沥青路面之间一种复杂的相互作用，通过粘结作用来传递应力、协调变形。车辆载荷、路线坡度、路面结构、材料配比环境因素和路面施工工艺等都会造成路面层间粘结能力的变化。差的界面粘结强度可能导致沥青路面内部变形的发展，恶化行车条件，增加路面维护成本，并最终导致过早的损坏，如滑移裂缝、分层和表面自上而下的开裂。关于滑移开裂，属于沥青路面铺设过程中较常见的一类损伤，其主要是因行车方向的荷载超过层间剪应力引起，可间接地等效为界面剥离。对此，可利用传感器检测层间的粘结状态，并同时监测路面结构所承受的水平荷载，从而判断滑移是否发生。地毯式沥青路面合适的层间粘结监测方法设计是工程师和研究人员面临的关键挑战。使用分布式光纤传感(DistributedOpticalFiberSensing，DOFS)进行的健康监测中，测得的分布应变表明受监测结构特定区域的过度变形，这种变形转化为应力、应变、压力、倾角和位移，有助于工程师和研究人员对安全状态进行性能评估。路面结构的有效灾害预警和预防系统需要基于应力、应变、位移的完整性评估，路面层间健康监测可受益于DOFS体积小、重量轻、对外部扰动不敏感、耐腐蚀、数据采集快、易于封装等优势。目前亟需提供一种地毯式沥青路面智能粘结层的研制及铺设工艺，以提高地毯式沥青路面的承载力和抗变形能力，改善层间粘结性能，阻止裂缝的产生和发展，对层间粘结状态进行实时监测，最终提高其使用寿命。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种地毯式沥青路面用智能粘结层，本专利技术从提高地毯式沥青路面的承载力和抗变形能力出发，解决了地毯式沥青路面层间结合、施工工艺不完善的问题，本专利技术的地毯式沥青路面用智能粘结层既能满足地毯式沥青路面层间的粘结要求，提高粘结层的粘结性能，还能感知层间受力状态。根据本专利技术，沥青路面早期破坏严重，尤其是裂缝、滑移病害特别常见，且处理时机始终未能把握准确，从而导致整个路面的翻修、重建，耗费大量人力财力且有效性低。通过光纤技术对裂缝及层间粘结状态的检测可以正确把握路面病害发展情况从而把握预防性养护的时机，增加了道路使用寿命和行车安全性。要掌握地毯式沥青路面的变化状态，无疑需要对地毯式沥青路面进行监控与检测，及时发现其运营现状，在裂缝及滑移产生之前或者未发展成大病害之前进行处理。因此，本专利技术提供的地毯式沥青路面智能层间监测在此刻发挥其特有的优势。本专利技术提供的地毯式沥青路面用智能粘结层克服了将光纤应用于地毯式沥青粘结层中的技术障碍，更适用于地毯式沥青路面施工，同时更有利于地毯路面层间的有效粘结，且实现了铺装地毯路面的感知功能。本专利技术实施例提供一种地毯式沥青路面用智能粘结层，包括：粘结材料、光纤材料和加筋材料；所述光纤材料封装于所述加筋材料中；所述加筋材料为CFRP碳纤维增强复合材料，所述粘结材料为沥青薄层和/或双组分改性环氧树脂。根据本专利技术实施例提供的地毯式沥青路面用智能粘结层，光纤传感器采用基于瑞利散射应变/温度传感技术，利用光纤材料中的瑞利散射来进行分布式测量或传感，并通过测量拍频信号的频率来对信号进行空间定位。配备光纤解调仪对采集到的信号进行解析。根据本专利技术实施例提供的地毯式沥青路面用智能粘结层，光纤材料包括弯曲段光纤和直线段光纤，弯曲段光纤的表面覆有铝箔。根据本专利技术实施例提供的地毯式沥青路面用智能粘结层，所述加筋材料为CFRP预浸布，优选为T700碳纤维预浸布。CFRP作为一种碳纤维增强复合材料，是增强结构抵抗弯曲和剪切载荷的优良材料，对于改善沥青路面性能、提高抗裂缝能力，具有很大作用。由于材料本身具有较高的抗拉强度，减少和延缓了裂缝的产生。根据本专利技术实施例提供的地毯式沥青路面用智能粘结层，所述加筋材料采用两层单向T700碳纤维预浸布。本专利技术中，采用上述加筋材料与粘结材料和光纤材料之间更好的相互作用，进一步改善地毯式沥青路面及其智能粘结层的各项综合性能，优选在长250～350mm，宽100～150mm，厚0.12～0.18mm性能更优。本专利技术的单向T700碳纤维预浸布长宽高可根据实际应用进行裁剪。本专利技术中，鉴于光纤传感器重量轻、易于安装和尺寸小的优点，结合纤维材料柔软易加工的特点，本专利技术采取碳纤维预浸布在此次应用中充当光纤的封装材料，同时又作为加筋材料增强层间粘结作用。碳纤维预浸布(CFRP)又可以分为单向和编织碳纤维预浸布，单向碳纤维预浸布可以因每层纤维方向的放置角度不同，而制成叠层板，同时单向的碳纤维预浸布在纤维方向拥有最大的强度。根据本专利技术实施例提供的地毯式沥青路面用智能粘结层，所述粘结材料由双组分改性环氧树脂层和位于所述双组分改性环氧树脂层上的沥青薄层组成。根据本专利技术实施例提供的地毯式沥青路面用智能粘结层，所述双组分改性环氧树脂包括A组分和B组分，所述A组分与所述B组分的体积比为2～4:1～2，优选为2:1；所述A组分为环氧树脂，所述B组分为硬化剂。本专利技术中，采用上述双组分改性环氧树脂，使得封装了光纤的碳纤维预浸布与沥青薄层更好的黏贴在一起。路面结构粘结层材料使上、下沥青面层间粘结成一个整体，在竖向和水平车辆荷载的反复作用下，能够抵抗路面内部的各种应力，保证层与层之间不滑移、不开裂，使路面整体具有足够的承载力和优良的路面性能。本专利技术实施例还提供所述地毯式沥青路面用智能粘结层的制备方法，包括：对路面表层进行加热，然后洒布粘结材料，放置经加筋材料封装的光纤材料，在铺设好的加筋材料上洒布粘结材料。本专利技术从粘结材料、加筋材料以及传感材料出发，提出了地毯式沥青路面智能粘结层的制备及铺设工艺。所提出的智能CFRP(CarbonFiberReinorcedPlastics)粘结层制备工艺与铺设方法适用于地毯式沥青路面施工，有利于地毯路面层间的有效粘结，同时实现铺装地毯路面的感知功能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地毯式沥青路面用智能粘结层，其特征在于，包括：粘结材料、光纤材料和加筋材料；所述光纤材料封装于所述加筋材料中；所述加筋材料为CFRP碳纤维增强复合材料，所述粘结材料为沥青薄层和/或双组分改性环氧树脂。/n

【技术特征摘要】
1.一种地毯式沥青路面用智能粘结层，其特征在于，包括：粘结材料、光纤材料和加筋材料；所述光纤材料封装于所述加筋材料中；所述加筋材料为CFRP碳纤维增强复合材料，所述粘结材料为沥青薄层和/或双组分改性环氧树脂。


2.根据权利要求1所述的地毯式沥青路面用智能粘结层，其特征在于，所述光纤材料包括弯曲段光纤和直线段光纤。


3.根据权利要求2所述的地毯式沥青路面用智能粘结层，其特征在于，所述弯曲段光纤的表面覆有铝箔。


4.根据权利要求1所述的地毯式沥青路面用智能粘结层，其特征在于，所述加筋材料为CFRP预浸布，优选为T700碳纤维预浸布。


5.根据权利要求4所述的地毯式沥青路面用智能粘结层，其特征在于，所述加筋材料采用两层单向T700碳纤维预浸布。


6.根据权利要求1-5任一项所述的地毯式沥青路面用智能粘结层，其特征在于，所述粘结材料由双组分改性环氧树脂层和位于所述双组分改性环氧树脂层上的沥青薄层组成。


7.权利要求1-6任一项所述地毯式沥青路面用智能粘结层的制备方法，其特征在于，包括：对路面表层进行加热，然后洒布粘结材料，放置经加筋...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡燕霞，叶周景，路凯冀，杨月，汪林兵，黄前龙，
申请(专利权)人：中路高科北京公路技术有限公司，北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11