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CN118434939A - 具有可熔化基材的结构增强件 - Google Patents

具有可熔化基材的结构增强件 Download PDF

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CN118434939A CN202280085244.7A CN202280085244A CN118434939A CN 118434939 A CN118434939 A CN 118434939A CN 202280085244 A CN202280085244 A CN 202280085244A CN 118434939 A CN118434939 A CN 118434939A
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G·维特
T·德格兰德
H·科纳鲁斯
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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Abstract

一种用于增强路面的结构件,所述结构件具有纵向方向和横向方向,所述结构件包括第一组的增强元件,所述第一组的增强元件在相互平行或者基本相互平行的位置沿第一方向定向,所述增强元件集成在基材中,其中,所述基材包含熔化温度在60℃和135℃之间的非金属材料,或者由熔化温度在60℃和135℃之间的非金属材料构成。

Description

具有可熔化基材的结构增强件
技术领域
本发明涉及一种结构件,该结构件适用于增强例如道路或路面的构造,尤其用于增强沥青混凝土道路或路面。本发明还涉及制造这种结构件的方法和安装这种结构件以翻新现有的道路或路面的方法。
背景技术
WO-A1-2014/161930公开了一种用于增强道路或路面的织造物。该织造物具有成组的金属长丝的组件,这些金属长丝联接至载体或者集成在载体中。
WO-A1-2014/161931公开了这种织造物的替代方案。该织造物包括成组的金属长丝的组件,这些金属长丝保持在平行位置。
WO-A1-2016/062458公开了这种织造物的另一种替代方案。该织造物设置有带有弱化区域或弱化点的增强元件,以便于后续对路面的破碎,并且允许对增强元件更容易地回收利用。
上述现有技术的织造物为抗反射裂缝(ARC)夹层织造物,例如,金属或钢基抗反射裂缝夹层织造物,这种织造物非常适合沥青混凝土道路翻新。由于将现有路面用作基层,这些织造物允许以相当低的成本快速且相对容易地翻新道路。这种现有的路面存在接缝或裂缝,在翻新后,这些接缝或裂缝可能会反射在沥青混凝土覆盖层或顶层中。为了尽可能长时间地延迟这种反射,在施用沥青混凝土之前添加了抗反射裂缝夹层织造物。
与不具有抗反射裂缝夹层织造物的路面和道路类似,向下粘附到现有路面或道路上以及向上粘附到新沥青混凝土覆盖层上对于道路或路面翻新的性能和寿命都至关重要。这就是首先在现有路面或道路上铺设所谓的粘性涂层或沥青层,然后将织造物铺开并稍微推入粘性涂层或沥青层中的原因。
然而,经验表明,即使正确使用了粘性涂层,当使用抗反射裂缝夹层织造物时,新层和现有层之间的粘附力可能低于不使用抗反射裂缝夹层织造物时相同层之间的粘附力。
US2014/0170916 A1公开了一种用于增强路面或道路的非织造的水泥复合材料。这种非织造的复合材料包括多层,其中包括可具有增强物的不渗透层以及结构层。不渗透层可以向结构层的外侧横向延伸。
发明内容
本发明的总体目标是克服现有技术的问题。
本发明的一个特定目的是在增强道路或路面时,提高增强结构件的粘附力,尤其是提高其与新的道路层或路面层的粘附力并且/或者提高两个道路层或路面层的粘附力,尤其是被抗反射裂缝夹层织造物隔开的两个道路层或路面层的粘附力。
从本发明的另一个方面来看,本发明的另一个目的是改善应力分布、安装简易性以及结构件回收利用的简便性。
根据本发明的第一方面,提供了一种用于增强路面的结构件,所述结构件具有纵向方向和横向方向,所述结构件包括第一组的增强元件,所述第一组的增强元件在相互平行或者基本相互平行的位置沿第一方向定向,所述增强元件集成在基材中,其中,所述基材包含熔化温度在60℃和135℃之间的非金属材料,或者由熔化温度在60℃和135℃之间的非金属材料构成。根据本发明,所述基材可包含熔化温度例如在75℃和145℃之间,优选地在95℃和135℃之间,更优选地在100℃和130℃之间的非金属材料,或者由熔化温度例如在75℃和145℃之间,优选地在95℃和135℃之间,更优选地在100℃和130℃之间的非金属材料构成。由此,可以例如通过根据ISO 11357-3的动态扫描量热法(DSC)来确定熔化温度。
由此,根据本发明的非金属材料的熔化温度可有助于:在安装过程中施加优选地温度与该熔化温度相似或高于该熔化温度的沥青混凝土(asphalt)、沥青(bitumen)或任何其他沥青基材料时,使得基材熔化和/或溶解,优选地,熔化和/或溶解的基材可由此例如与沥青混凝土、沥青或任何其他沥青基材料混合。这意味着,虽然在安装过程中存在基材,一旦施用了沥青混凝土、沥青或任何其他沥青基材料,基材就熔化和/或溶解,因此在结构件的后续寿命期间不再作为基材存在。然而,根据本发明,基材不在特别是单独的步骤中被燃烧掉或熔化掉,而是一旦施加沥青混凝土、沥青或任何其他沥青基材料时就熔化和/或溶解。这有助于在新的道路层和路面层与现有的道路层和路面层之间实现更好的粘附,当使用抗反射裂缝夹层时也能如此。这也有助于:当施加在结构件上的沥青混凝土层、沥青层或任何其他沥青基材料层被回收利用时,不需要将基材与其它部件分离,因为基材已经熔化并且/或者优选地,熔化的基材可能已经与沥青混凝土、沥青或任何其他沥青基材料混合。这可有助于使增强的道路和路面的回收利用更加容易,从而有助于提高可持续性。
在本发明的实施例中,所述基材由在160℃且2.16kg的条件下,熔体质量流动速率(MFR)为5g/10min和600g/10min之间,优选地7g/10min和500g/10min之间,优选地20g/10min和250g/10min之间,进一步优选地25g/10min和65g/10min之间或90g/10min和175g/10min之间的非金属材料构成。由此,可以例如根据ISO 1133或ASTM D1238来确定MFR。这可有助于提升熔化的基材与沥青混凝土、沥青或任何其他沥青基材料的相容性或混合性。
该结构件在横向方向上具有宽度。该结构件包括基材,并且还包括在结构件宽度内延伸并且固定或结合到基材上的离散的且间隔开的增强元件。基材的基材宽度等于或小于结构件的宽度。如果基材宽度较小,增强元件可能会从基材中突出。因此,应当理解,该结构件还可以包括其他增强元件,例如纵向、横向或倾斜布置的增强元件,增强元件从该结构件中突出或延伸出或者不从该结构件中突出或延伸出。在增强元件从基材中突出的情况下,两个结构件可以彼此相邻放置,增强元件重叠但基材层不重叠。这可有助于进一步提高粘附力,特别是在多层基材可能重叠的方案中。
如上所述,增强元件是离散的且间隔开的。两个相邻的增强元件之间的距离的范围为5mm至90mm,例如10mm至80mm,例如20mm至70mm。
本发明的优点可解释如下。在大多数情况下,所述基材有助于容易地安装该结构件,并且/或者提高尺寸稳定性,并且/或者提高安装期间该结构件的粘附力,从而提供例如在其上行驶的可能性。此外,通过限制可能导致相关问题的不匹配材料的交接面,本发明可以进一步提高整个寿命期间的粘附力。此外,本发明可以促进所述结构件的回收利用或沥青混凝土、沥青或任何其他沥青基材料层的回收利用,因为熔化和/或溶解的基材不需要从沥青、柏油或任何其他沥青基材料和/或所述结构件的其他部件中分离出来以便重新使用。
例如,基材可以是非织造、织造或编织的基材或薄膜或网格状物。优选地,基材可以例如包含非金属材料或由非金属材料构成。由此,基材可以包括任何形式或形状的开口,特别是例如多边形、矩形或正方形开口或穿孔或压花,并且/或者包括柱和杆,特别是当基材是网格状物时。基材也可以包括圆形或椭圆形的开口或穿孔。基材中的开口或穿孔可以均具有相同的尺寸或者可以具有不同的尺寸。网格状物或基材的部分以及网格状物或基材的相应开口或穿孔可以分别与增强元件以及增强元件之间的开口对齐。可选地,网格状物或基材的部分以及网格状物或基材的相应开口或穿孔可以不分别与增强元件以及增强元件之间的开口对齐,使得增强元件可以在网格状物或基材中的开口或穿孔上延伸。这可允许安装简便性和/或尺寸稳定性,同时也有助于减少所使用的基材量。由此,每平方米的基材量可优选为例如10g/m2和150g/m2之间,优选为20g/m2和120g/m2之间,进一步优选为30g/m2和90g/m2之间,进一步优选为40g/m2和80g/m2之间。在本发明的实施例中,所述非金属材料可例如选自包括以下材料的组:聚乳酸(PLA)或聚乳酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚丙烯或聚丙烯共聚物、聚酯、共聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、热塑性聚氨酯。在本发明的实施例中,所述非金属材料可例如选自包括以下材料的组:聚乳酸(PLA)或聚乳酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚酯、共聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、热塑性聚氨酯。因此,这些最新的材料是特别优选的,因为尤其是例如与聚乙烯相比,尽管具有相似的熔化温度,但这些最新的材料具有特殊的熔化表现,其进一步改善了道路和路面的新旧层之间的粘附性,当使用抗反射裂缝夹层时也能如此。在一个实施例中,根据本发明的结构件可以包括一层或多层基材,优选为只有一层基材。在一个实施例中,两层或更多层基材可以彼此不同,尤其是在其性质和/或其特性和/或所使用的材料方面不同。
基材可以是纺粘、针刺、水刺、织造、冲孔、挤出、膨胀或热粘合而成的。基材也可以是穿孔的或微穿孔的。因此,基材可以有助于赋予结构件尺寸稳定性,尤其是在安装过程中。这尤其可以例如帮助提高安装的便利性,因为由于基材的存在,尤其是在安装期间,结构件的卷曲和/或波纹可以减少。非织造的基材或网格状物还可以帮助作为第一层施加在待翻新的道路上的粘性涂层渗透到基材中,并确保在安装过程中具有良好的粘附性。
所述基材的主要功能是便于安装。在处理、储存、运输和安装过程中,特别地,基材保持离散且间隔开的增强元件平行。这样的基材可以优选不提供增强。
增强元件在所述结构件的宽度上延伸不一定意味着增强元件垂直于所述结构件的纵向方向定向。它们也可以倾斜定向。
增强元件可以是熔化温度大于165℃,优选在170℃至2000℃之间的材料,或者包含熔化温度大于165℃,优选在170℃至2000℃之间的材料。这将使增强元件不受沥青混凝土、沥青或沥青基材料(优选例如具有约180℃的温度)的施用的影响。在一个实施例中,增强元件可以是以下材料或者包含以下材料:金属丝、金属线束或金属帘线、碳纤维、合成纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维,或者由金属丝、金属线束或金属帘线、碳纤维、合成纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维制成的纱线、挤出式增强元件等,尤其是例如钢丝帘线。优选钢丝帘线,因为钢丝帘线由于其细钢丝或细钢长丝的捻合而具有高强度和柔韧性。钢丝帘线可以设有弱化区域,例如以沿着钢丝帘线的长度定位的脆性点的形式,后续点之间的距离在10cm至100cm的范围内。弱化区域可以通过焊接来实现。弱化的另一种形式可以是施加一系列压痕。
可通过多种方式固定或结合增强元件,例如通过胶水或纱线。
尽管增强元件可在两侧突出,但在本发明第一方面的优选实施例中,横向增强元件仅在所述结构件的一个纵向侧突出。
优选地,增强元件可为横向增强元件,并且/或者横向增强元件从基材突出,突出宽度的范围为40mm至450mm,例如50mm至300mm,例如50mm至200mm。此处,沿垂直于所述结构件的纵向方向的线来测量突出宽度。
所述结构件的宽度的范围可为例如1.0m至4.0m,例如1.0m至3.0m,例如1.0m至2.5m。
如前所述,增强元件的优选实施例为钢丝帘线。最优选地,这些钢丝帘线在其端部不张开,特别是在从基材突出的端部不张开。优选地,钢丝帘线的端部因此被焊接在一起。
为了便于运输,本发明的结构件可优选被卷绕成卷。除其他方式之外,增强元件的柔韧性性质使得这种卷绕成为可能。
在本发明的实施例中,所述第一方向与所述纵向方向之间的夹角的范围可例如在-80°至+80°之间。在本发明的实施例中,所述第一方向可以在所述结构件的纵向方向上定向。
在本发明的实施例中,增强元件通过至少一根纱线集成在所述基材中。在本发明的意义上,集成在基材中也可以意味着优选通过缝线来联接或附接到基材。在本发明的实施例中,所述结构件包括第二组的增强元件,所述第二组的增强元件沿第二方向定向,所述第二方向不同于所述第一方向,优选地垂直于第一方向。
在本发明的实施例中,所述结构件可进一步包括沥青混凝土覆盖层、沥青覆盖层或任何其他沥青基材料的覆盖层,或者施加在所述结构件上的用于增强路面的碎块/小石覆盖层。
在本发明的实施例中,所述结构件还可包括位于所述路面和用于增强路面的所述结构件之间并且/或者位于用于增强路面的所述结构件和所述沥青覆盖层之间的夹层,例如,碎块/小石,和/或白垩乳液,和/或应力吸收膜夹层(SAMI)。
根据本发明的另一方面,提供了一种用于制造如权利要求1至10中的任一项所述的结构件的方法,所述方法包括以下步骤:
-提供至少第一组的增强元件,
-提供熔化温度在60℃和135℃之间的非金属的基材;
-将所述第一组的增强元件联接到所述基材,使得所述增强元件在相互平行或基本相互平行的位置上沿第一方向定向。
在本发明的实施例中,所述方法可包括以下步骤
-提供至少第一组的增强元件,
-将所述增强元件集成在包含熔化温度在60℃和135℃之间的非金属材料的基材中。
一种安装用于增强路面的结构件的方法,所述方法包括以下步骤:
-将用于增强路面的结构件定位在路表面上;所述结构件具有纵向方向和横向方向,所述结构件包括第一组的增强元件,所述第一组的增强元件在相互平行或基本相互平行的位置上沿第一方向定向,所述第一组的增强元件集成在包含熔化温度在60℃和135℃之间的非金属材料的基材中,
-在用于增强路面的所述结构件上施加沥青混凝土或沥青或任何其他沥青基材料的覆盖层。
附图说明
图1是根据本发明的结构件的俯视图。
具体实施方式
图1是根据本发明的结构件1的俯视图。结构件1具有基材2,横向增强元件(即,钢丝帘线3)通过与基材2结合而直接或间接地集成到基材2。结构件1还具有纵向增强钢丝帘线4。基材2包含熔化温度在60℃和135℃之间的非金属材料,或者由熔化温度在60℃和135℃之间的非金属材料构成。
横向增强元件(即,钢丝帘线4)的直接结合可通过胶水或纱线进行。间接结合可以如下实现:将横向增强元件(即,钢丝帘线4)定位在纵向增强元件(即,钢丝帘线3)的下方,并且纵向增强元件(即,钢丝帘线3)通过合成纱线缝合至基材2。
基材2具有宽度。基材2具有两个纵向侧部。结构件11可在翻新道路和路面时使用。
示例:
已经通过在施用沥青混凝土、沥青或任何其他沥青基材料后提取芯样或芯状物(carrot),对根据本发明的结构件进行了测试和分析,以检查结构件和基材的状态。
已经比较了根据本发明的具有不同基材的三种结构件,即:
示例1:基材量为50g/m2的聚丙烯非织造材料
示例2:基材量为40g/m2的共聚酰胺非织造材料
示例3:基材量为20g/m2的聚丙烯非织造材料
因此,对施用沥青混凝土、沥青或任何其他沥青基材料的被评估的路面或道路所提取的芯样或芯状物(carrot)的检查显示出以下情况:
示例1:基材仍然可见。
示例2:基材不再可见。
示例3:基材仍然可见。
这表明尽管具有相似的熔化温度,基材具有不同的熔化表现。因此,示例2和相应的基材可通过其熔化表现进一步有助于改善新的道路层或路面层与旧的道路层或路面层之间的粘合性(特别是当使用抗反射裂缝夹层时)。

Claims (15)

1.一种用于增强路面的结构件,所述结构件具有纵向方向和横向方向,所述结构件包括第一组的增强元件,所述第一组的增强元件在相互平行或者基本相互平行的位置沿第一方向定向,所述增强元件集成在基材中,
其特征在于,
所述基材包含熔化温度在60℃和135℃之间的非金属材料,或者由熔化温度在60℃和135℃之间的非金属材料构成。
2.根据权利要求1所述的结构件,其中,所述基材由熔化温度在75℃和130℃之间、优选在95℃和115℃之间、进一步优选在100℃和110℃之间的非金属材料构成。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的结构件,其中,所述增强元件是以下材料或者包含以下材料:金属丝、金属线束或金属帘线、碳纤维、合成纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维,或者由金属丝、金属线束或金属帘线、碳纤维、合成纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维制成的纱线、挤出式增强元件等,尤其是例如钢丝帘线。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的结构件,其中,所述非金属材料选自包含以下材料的组:聚乳酸(PLA)或聚乳酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚丙烯或聚丙烯共聚物、聚酯、共聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、热塑性聚氨酯,并且/或者,其中优选地,所述非金属材料选自包含以下材料的组:聚乳酸(PLA)或聚乳酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚酯、共聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、热塑性聚氨酯,并且/或者,其中,基材为非织造物或网格状物或薄膜,并且/或者,其中,根据本发明的结构件能包含一层或多层基材,优选为只有一层基材。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的结构件,其中,所述基材由在160℃且2.16kg的条件下,熔体质量流动速率为5g/10min和600g/10min之间,优选地7g/10min和500g/10min之间,优选地20g/10min和250g/10min之间,进一步优选地25g/10min和65g/10min之间或90g/10min和175g/10min之间的非金属材料构成,并且/或者,其中,因此每平方米的基材量能例如优选为10g/m2和150g/m2之间,优选为20g/m2和120g/m2之间,进一步优选为30g/m2和90g/m2之间,进一步优选为40g/m2和80g/m2之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的结构件,其中,所述第一方向和所述纵向方向之间的夹角的范围在-80°和+80°之间。
7.根据前述权利要求中任一项所述的结构件,其中,所述第一方向沿所述结构件的纵向方向定向。
8.根据前述权利要求中任一项所述的结构件,其中,所述增强元件通过至少一根纱线集成到所述基材中。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的结构件,其中,所述增强元件集成在非织造的、织造的或编织的基材中,或者集成在薄膜或网格状物中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的结构件,其中,所述结构件包括第二组的增强元件,所述第二组的增强元件沿第二方向定向,所述第二方向不同于所述第一方向,优选地,所述第二方向垂直于所述第一方向。
11.一种用于制造如权利要求1至10中的任一项所述的结构件的方法,所述方法包括以下步骤:
-提供至少第一组的增强元件,
-提供熔化温度在60℃和135℃之间的非金属的基材;
-将所述第一组的增强元件联接到所述基材,使得所述增强元件在相互平行或基本相互平行的位置沿第一方向定向。
12.一种用于制造如权利要求1至10中任一项所述的用于增强路面的结构件的方法,所述方法包括以下步骤:
-提供至少第一组的增强元件,
-将所述增强元件集成在包含熔化温度在60℃和135℃之间的非金属材料的基材中。
13.根据权利要求1所述的结构件,所述结构件进一步包括:
-施加在用于增强路面的所述结构件上的沥青混凝土或沥青或任何其他沥青基材料的覆盖层。
14.根据权利要求13所述的结构件,所述结构件进一步包括位于所述路面与用于增强路面的所述结构件之间,并且/或者位于用于增强路面的所述结构件与所述沥青的覆盖层之间的夹层。
15.一种安装用于增强路面的结构件的方法,所述方法包括以下步骤:
-将用于增强路面的结构件定位在路表面上;所述结构件具有纵向方向和横向方向,所述结构件包括第一组的增强元件,所述第一组的增强元件在相互平行或基本相互平行的位置沿第一方向定向,所述第一组的增强元件集成在包含熔化温度在60℃和135℃之间的非金属材料的基材中,
-在用于增强路面的所述结构件上施加沥青混凝土或沥青或任何其他沥青基材料的覆盖层。
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