在公路工程养护中纤维封层的应用

1、纤维封层的技术原理

　　纤维封层是铺设于旧沥青面层与新沥青面层或新建路基和新建沥青面层之间的纤维封层粘结层,兼具极高的张力与弹力,对外界的应力具有极其有效的吸收和扩散功能。一方面它能够吸收摊铺层中的应力或将车辆荷载产生的局部集中应力重新扩散和分布,通过纤维封层大面积的扩散减少了覆层所承受的张力并有效的抑制了裂缝的产生;另一方面它能够吸收和扩散旧沥青路面原有裂缝或路基的反射应力,消除旧沥青路面裂缝尖端产生的应力集中,能够有效地抑制反射裂缝出现,有效阻止了因车载负荷过重造成的路面破坏,极大地提高了道路的使用寿命。

　　2、原材料技术要求

　　2.1乳化沥青

　　从纤维封层的原理可知,结合料必须同时保证足够的粘结性能和流动性能。乳化沥青只有具有足够的粘结性能,才能保证骨料与原路面、骨料与骨料之间的粘结;在封层没有成型前,乳化沥青必须有一定的流动性,以确保在胶轮的压实作用下有足够的爬升能力,只有这样才能确保封层的质量。

　　2.2纤维

　　纤维的用量根据路面的状况、施工类型、路面龟网裂严重程度进行确定。龟网裂越严重,纤维用量越大。应力吸收中间层比做磨耗层的纤维用量要大。纤维可切割成30mm,60mm或120mm。

　　2.3碎石

　　对碎石种类无特殊要求,可以采用石灰岩、花岗岩、玄武岩等,常用级别为:4mm～6mm,6mm～10mm,10mm～14mm。具体所用级配要根据交通量、施工结构等不同因素选择,骨料要清洁。对磨耗层和应力吸收中间层施工,原则上以上三种碎石级配均可采用,磨耗层养护施工普遍采用6mm～10mm碎石级配通用类型,应力吸收中间层施工采用4mm～6mm碎石级配通用类型。纤维封层各材料用量见表1。

2.4抗剥落剂

　　抗剥落剂的具体用量须根据路面的具体状况和试验来确定。以经验来说,抗剥落剂添加量一般为沥青重量的30%,计算公式如下:　　抗剥落剂用量=沥青重量×0.3。

　　3、原路面的先期处理

　　1）旧沥青路面如果存在壅包,要先进行铣刨,保证路面平整;

　　2）对于强度不足的路段要进行补强;

　　3）坑槽要进行修补;

　　4）对大于5mm的裂缝要进行灌缝,大缝要填充灌缝料,小于5mm的裂缝通过压缩空气吹扫后用乳化沥青灌缝;

　　5）施工单位应做好配套工作,如配套设备的组织协调工作,原材料供给,交通的封闭、开放及车辆限速工作;

　　6）在施工前要对路面进行彻底清扫,确保路面无尘土、杂物。

　　4、施工过程

　　4.1试验段

　　先在一段路面上进行一次试验路施工作业,并根据效果对施工各参数进行调整（包括纤维封层设备沥青喷洒、纤维撤布试作业,碎石撒布车碎石撒布量的修正）,直到达到预期效果后,再进行连续长距离的施工。在施工过程中,随时根据情况做出相应的响应,确保施工按设计要求进行。

　　4.2同步洒布沥青和纤维

　　法国赛格玛（SECMAIR）纤维封层设备同1台设备同时进行2层沥青喷洒,1层纤维撤布施工。根据全幅宽度调整沥青洒布宽度,使施工幅数为整数,减少作业时间,洒布1层沥青,同时仪器将纤维破碎成规定尺寸,同时洒布第2层沥青,沥青温度不得低于80℃,车速控制在3km/h～4.5km/h,最佳车速为3.6km/h。

　　4.3撒布碎石

　　碎石撤布车续接跟进纤维封层设备进行碎石撒布,碎石撒布车撒布宽度调整到与沥青幅宽相同,可在0.26m～3.75m之间调整,车速与纤维封层设备相匹配。

　　4.4局部处理

　　每车料起点、终点纵向裂缝处视具体情况进行人工处理,过厚或过薄地区进行人工找平,所有这些工作应尽量在最短时间内完成。石料撒布应在沥青破乳前施工完毕。

　　4.5碾压

　　撒布一段碎石,应立即用6t～8t胶轮压路机跟进碾压作业,碾压2遍～3遍,碾压初始速度不宜超过2km/h,以后可适当增加。经稳压后的碎石侵入深度为粒径的1/2为宜。

　　4.6初期养护与开放交通

　　施工结束,碾压完成后,待乳化沥青破乳后15min即可全面开放交通,车辆交通基本不受路面施工影响,但须对来往车辆进行限速,设立标志或派人把守,使过往车辆车速限制在40km以下。对于一些散落在路边的骨料,及时进行清除。

　　5、质量评价和验收

　　封层的质量验收指标包括外观质量、厚度、平整度、宽度、石料剥落、构造深度、摩擦系数摆值、渗水系数等。一般情况下,可按如表2所示的标准进行检查及验收。

　6、纤维封层抗滑性分析

　　纤维封层作为磨耗层,其抗滑性指标为构造深度。对省道S314K57+650～K57+880段的纤维封层路面做构造深度试验,将施工天数与构造深度数据连成圆滑的曲线,随着行车碾压天数的增加,前3天构造深度下降较快,第3天降到2mm左右,以后构造深度下降速率逐渐减小,到行车碾压第8天,构造深度降到1.5mm左右。此后随着行车碾压天数的增加构造深度继续缓慢下降,到行车碾压第80天,构造深度降到1.68mm左右。试验室模拟纤维封层路面做构造深度试验,将碾压天数与构造深度数据连成圆滑的曲线,如图1所示。

　　图1试验室模拟纤维封层路面的构造深度与碾压天数关系曲线图

　　由图1可知:随着碾压天数的增加,前3天构造深度下降较快,第3天降到1mm左右,以后构造深度下降速率逐渐减小,到碾压第10天,构造深度降到0.7mm左右,与前面对实际纤维封层路面行车碾压第80天测得的构造深度对应。此后随着碾压天数的增加构造深度几乎不再下降。

　　7、经济性分析

　　对热拌沥青混凝土、稀浆封层/微表处、纤维封层等路面养护技术的每平方米沥青用量进行研究和对比,从比较结果可明显看出:纤维封层的每平方米沥青用量比稀浆封层/微表处成本少0.7kg～1.5kg,为热拌沥青混凝土的1/2左右。

　　8、几点结论

　　介绍了纤维封层的技术原理和材料技术要求,分析了纤维封层的施工工艺,给出纤维封层质量评定和验收标准,并进行了抗滑性和经济性分析,得出纤维封层技术值得推广应用的结论。

　　1）纤维封层是一种环保节能、性价比高的新型养护技术,值得进一步推广使用。

　　2）构造深度作为测定抗滑性能指标具有深远的意义。在实践中应逐步发展和完善该评价办法,以便于质量的评定和验收。

　　3）到目前为止,在施工中纤维封层各材料用量还基于经验。因此纤维封层配合比设计是下一步重点研究的问题。