纖維碎石封層技術的應用研究

曹凱頻

(甘肅省高速公路管理局,甘肅蘭州 730000)

纖維碎石封層技術的應用研究

曹凱頻

(甘肅省高速公路管理局,甘肅蘭州 730000)

通過對纖維碎石封層功能、技術特點的研究,闡述了其適用范圍、配合比設計和施工質量控制等方面的控制要點。

纖維碎石封層 技術 應用研究

瀝青纖維碎石封層技術在我省公路養護中的應用還處于起步階段。一般作為下封層、面層層間應力吸收層,還可用作舊路的耐磨層,進行預防性養護。本文針對瀝青纖維碎石封層在我省公路預防性養護中的試驗及使用情況進行介紹,為其在路面養護中的推廣應用積累經驗。

1 纖維碎石封層的功能和特點

1.1 定義

纖維碎石封層是采用專用設備同步噴灑兩層乳化瀝青(底層、上層)及撒布一層纖維(中間層)和碎石(表層),采用膠輪壓路機進行初期碾壓,最后通過自然行車作用壓實形成的瀝青路面表面磨耗層或應力吸收中間層。

1.2 功能

纖維碎石封層施工時,經過專門工藝切割成一定長度的纖維在上、下兩層瀝青結合料中呈亂向均勻分布并相互搭接,與瀝青混合料形成了網絡纏繞結構,從而有效提高封層的綜合力學性能。

1.3 特點

(1)應力吸收和擴散能力。可對路面結構中的局部集中應力有效地進行吸收、擴散并重新分布,減少、抑制路面結構層中裂縫的產生。(2)防水性能好,密閉性更強,可明顯阻止瀝青的流動,形成一層致密的保護膜。(3)耐磨性能好。可有效地限制碎石集料因車輛載荷產生的滑移脫落,提高了路面的耐磨性能。(4)穩定性能高。對瀝青結合料起到高溫穩定作用,可減少路面高溫泛油病害,有效抑制瀝青路面的低溫收縮裂縫,減少水損壞,提高水穩定性。(5)施工快捷,縮短了施工周期。

2 適用范圍

2.1 應用范圍

纖維碎石封層可普遍用于普通公路瀝青路面預防性養護及中修的表面磨耗層, 各級公路瀝青路面新建、大修及水泥混凝土路面加鋪瀝青路面的應力吸收中間層或下封層。

2.2 纖維碎石封層適宜的路面技術狀況

原路面結構應具有足夠的強度(承載能力)、整體穩定性和較好的平整度、較低的車轍,其技術狀況指標應滿足要求(表1)。

3 應用--配合比設計

3.1 配合比設計的基本內容

纖維碎石封層配合比設計首先是確定乳化瀝青、碎石及纖維等材料的類型與特性,再根據工程的性質與目的、道路交通量、原有路面情況等因素,綜合確定各種材料的用量,最后應根據試驗檢測結果或現場實際施工情況進行必要、合理的調整。

3.2 配合比設計的基本方法

碎石封層類配合比設計的基本方法可以分為經驗法和理論法兩類。

基于實踐經驗方法首先確定乳化瀝青、碎石及纖維的用量范圍,再以理論方法為指導,考慮實際的材料特性、路面技術狀況、交通類型及交通量、氣候特點等因素進行理論修正,并針對其力學性能及路用性能,采用室內試驗方法進行檢驗。

表1 纖維碎石封層適合的瀝青路面技術狀況指標

表2 碎石級配要求

表3 纖維質量要求

表4 纖維碎石封層碎石集料的用量范圍

表5 纖維碎石封層乳化瀝青的用量范圍

3.3 材料

(1)改性乳化瀝青。纖維碎石封層應采用性能良好的改性乳化瀝青,并宜優先選用快凝的SBS/SBR聚合物膠乳改性乳化瀝青。改性劑劑量不宜小于3%,其質量滿足《公路瀝青路面施工技術規范》的要求。(2)碎石。纖維碎石封層應采用玄武巖、花崗巖、石灰巖等碎石集料。在作為表面層磨耗層時,宜采用玄武巖。碎石應盡量選用立方體形狀、具有一定破碎面的粗集料,扁平指數及質量應滿足規范要求(表2)。碎石集料應盡量采用單一級配。(3)纖維。纖維應具有良好的切割性、較高的斷裂強度和較好的吸油率。一般采用噴射無捻粗紗型的玻璃纖維制品,并優先選用對環境污染小、對身體健康無害的無硼、無氟改進型玻璃纖維。其質量要求(表3)。纖維切割的長度應根據原路面病害類型及程度、乳化瀝青類型及用量、纖維碎石封層厚度、碎石用量、交通量類型及大小等因素綜合確定,一般為30mm～120mm。

3.4 配合比設計經驗方法

(1)碎石集料的用量范圍(表4)。纖維碎石封層中碎石集料的用量主要取決于封層的類型、厚度、碎石材料特性、交通量及路面技術狀況等。當纖維碎石封層用于表面磨耗層時,碎石集料的用量應保證100%的覆蓋率;當用于應力吸收層及其他下封層時,碎石集料的用量應保證70%以上的覆蓋率。纖維碎石封層的最大厚度一般認為等于碎石集料的最大公稱粒徑。(2)乳化瀝青的用量范圍(表5)。乳化瀝青的用量應考慮纖維碎石封層的類型、碎石集料的特性、碎石集料的用量、原路面技術狀況、乳化瀝青類型及瀝青含量等因素。(3)纖維的用量范圍(表6)。應根據原路面技術狀況、交通量類型等因素進行適當調整。當路面龜網裂嚴重時,纖維的用量應大一些;應力吸收中間層的纖維用量應比表面磨耗層的纖維用量大一些。

3.5 配合比設計試驗檢驗方法

根據經驗方法或理論方法確定的纖維碎石封層材料配合比用量,應通過纖維吸油率試驗、乳化瀝青破乳時間試驗、乳化瀝青與碎石附著力試驗等對其力學性能、路用性能進行檢驗,并根據試驗結果進行必要的調整。

3.6 施工與質量控制

(1)施工機械設備 。主要包括路面清掃設備、纖維碎石封層車、碎石撒布車、膠輪壓路機、集料運輸車、瀝青罐車等。(2)施工前準備。首先對原路面存在的裂縫、松散及路基凍脹、翻漿等病害,進行修補處理;然后確定橫向分幅(分車道)施工順序,和縱向施工段長度與范圍,并制定嚴格的施工組織計劃。(3)鋪筑試驗。在正式施工前,應選擇合適路段進行鋪筑試驗,其長度不小于50m。根據試驗段的鋪筑效果,檢驗乳化瀝青、纖維及碎石集料的設計用量是否合適,依此調整材料配合比設計參數。(4)施工。施工程序共分十步:1)原路面清潔;2)施工引導線設置;3)乳化瀝青及纖維灑布;4)碎石撒布;5)初期碾壓;6)人工修補;7)初期養護;8)過量碎石清除;9)開放交通;10)后期養護。(5)質量管理與驗收。施工結束開放交通1～2個月后,選取1km～3km路段進行質量檢查、評價和驗收,并同時提供必要的原始施工記錄。

表6 纖維碎石封層玻璃纖維的用量范圍

4 結語

纖維瀝青碎石封層技術能夠對路面起到有效的保護作用,在今后的公路面養護中,需進一步加深其應用研究,提高施工控制技術,從而達到延緩路面的使用壽命。

[1]郭振霞.纖維瀝青碎石封層在道路養護中的應用[J].交通世界,2010(13)

[2]公路瀝青路面施工技術規范(JTG F40-2004).

[3]甘肅省國省干線公路瀝青碎石封層施工技術指導意見(甘公省養[2009]31號).