纖維瀝青碎石封層技術的特點及流程研究

王金華 王云龍 趙興春 王磊磊

摘 要：纖維瀝青碎石封層技術是目前一種新型的道路預防性養護技術之一，具有其他養護方式無法比擬的優點。本文在國外相關研究的基礎上，結合國內的實際現狀，對纖維瀝青碎石封層這一技術的特點、配合比設計、工藝流程等方面進行了詳細研究。該技術漸漸受到業界的認可與推廣，具有良好的發展應用前景。

關鍵詞：預防性養護;纖維瀝青碎石封層技術;配合比

中圖分類號：U414文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）34-0122-03

Research and Application of Fiber Asphalt Macadam Sealing Technology

WANG Jinhua1 WANG Yunlong1 ZHAO Xingchun1 WANG Leilei2

（1.Yunnan Laman Expressway Co.， Ltd.，Xishuangbanna Yunnan 666300;2.JSTI Group，Nanjing Jiangsu 211112）

Abstract： Fiber asphalt macadam seal technology is one of the new road preventive maintenance technologies， which has the incomparable advantages of other maintenance methods. In this paper， on the basis of foreign related research， combined with the actual domestic situation， the characteristics of fiber asphalt macadam seal technology， mix design， process flow and other aspects were studied in detail. This technology is gradually recognized and promoted by the industry， and has a good development and application prospect.

Keywords： preventive maintenance;fiber asphalt macadam seal technology;mix proportion

1 研究背景

近年來，道路交通業高速發展，交通物流運輸車輛迅速增長，而且運輸車輛正在向著重型化和大型化趨勢發展，汽車超載的現象越來越嚴重，這一現象對目前道路的使用造成了巨大的破壞，導致諸多瀝青路面都出現了不同類型的病害[1]。例如，路面產生了不同程度的裂縫、嚴重麻面、泛油、瀝青老化及路面水損壞等病害，導致路面平整度和抗滑性能下降，從而使路面舒適度和安全性能急速降低。對于這些早期的病害，如果能在病害出現的早期就采取預防性養護措施，不僅可以阻止病害進一步嚴重化，而且還可以迅速恢復路面的使用性能，在一定程度上延長路面的使用壽命。因此，在合適的時間段采用適當的預防性養護技術就顯得尤為重要[2]。近年來，我國已經有很多公路養護部門著手探索各種各樣的公路養護新技術和新材料，以達到節約成本、延長道路使用壽命的綜合效果。從2002年引進同步碎石封層技術后，又逐步借鑒了國外的預防性養護新理念和新技術，從國外引進的纖維瀝青碎石封層預防性養護技術是一種集諸多預防性技術優勢于一體的新技術。

纖維瀝青碎石封層技術是一種集同步瀝青碎石封層與稀漿封層等預防性養護技術優點于一體的新技術[3]。該技術具有優越的阻裂功能和防水功能，優良的路用性能可減少傳統養護技術帶來的二次病害;其適用范圍廣，可適合于多種類型公路的預防性養護，可以大范圍推廣使用;經濟效益與社會效益顯著;可以為交通運輸部制定相關規范提供完善的技術支持。因此，研究纖維瀝青碎石封層的技術特點、工藝流程尤為重要。

2 纖維瀝青碎石封層技術的特點及配合比設計

2.1 特點

纖維瀝青碎石封層技術是指采用纖維封層設備同時灑（撒）布瀝青黏結料、纖維及碎石，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養技術。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，類似一層具有高彈性和高強度的防護網，可有效提高纖維碎石封層的抗拉、抗剪、抗壓和抗沖擊強度等綜合力學性能。若將纖維瀝青碎石封層用于瀝青路面新建、大修及水泥混凝土路面加鋪瀝青路面的應力吸收中間層，能吸收、擴散局部集中應力，可抑制反射裂縫的出現、減少路面病害的發生[4]。

2.2 配合比設計

對于碎石封層技術配合比設計，常用的方法有經驗法和理論法兩類，在實際工程中，通常將經驗法與理論法結合使用。第一步，確定乳化瀝青、碎石和纖維的類型;第二步，根據工程的性質和目的、道路交通量、原有路面的損壞程度與施工季節等因素，綜合考慮確定各類材料的用量;第三步，根據試驗檢測結果及現場實際施工情況對相關參數進行調整。

2.2.1 碎石集料用量范圍。纖維碎石封層中碎石集料的用量主要取決于封層的類型、封層的厚度、碎石材料的特性、道路交通量及路面技術狀況。碎石集料的推薦用量見表1。

纖維碎石封層的最大厚度一般是碎石集料的最大公稱粒徑，碎石粒徑通常采用5～8 mm，覆蓋率要達到100%，撒布量按8.5 m3/1 000 m2的比例進行控制。

2.2.2 乳化瀝青的用量范圍。乳化瀝青的用量首要考慮纖維碎石封層具體應用工程的環境狀況、碎石集料的特性、碎石集料的用量、原有路面的技術狀況、乳化瀝青的類型及其瀝青的含量等因素，乳化瀝青的推薦用量見表2[5]。

按照以往經驗，乳化瀝青的用量應該根據每條道路實際交通量的大小和類型、施工季節的氣溫等多種因素進行相應調整。特別是在重載交通量較多或交通量較大的特殊路段，可以適當減少5%～10%的乳化瀝青;在秋季進行施工時，乳化瀝青的用量應比夏季施工時的用量適當增加5%左右。碎石粒徑建議采用5～8 mm，乳化瀝青用量按1.6 kg/ m2的比例進行控制。

2.2.3 纖維的用量范圍。纖維的用量需要根據原路面技術狀況、交通量類型和大小等因素進行相應調整。纖維用量范圍應參照表3。

依據經驗方法和理論方法確定出纖維碎石封層材料配合比的用量，然后應根據室內試驗和現場試驗對其力學性能以及路用性能進行檢驗和驗證，對配合比結果進行適當調整。

3 纖維瀝青碎石封層施工工藝流程

3.1 施工前的準備工作

第一，原有的瀝青路面如果存在擁包病害，需要先進行銑刨，從而保證路面平整;第二，對于路面強度不足的路段，應先進行補強處理;第三，如果原有瀝青路面存在坑槽，則需要先對坑槽進行修補;第四，當路面存在大于5 mm的裂縫時，應進行灌縫，如果縫隙較大，需要填充灌縫料，當裂縫小于5 mm時，應先用壓縮空氣進行吹掃后再用乳化瀝青進行灌縫;第五，施工單位需要做好配套的工作;第六，原有瀝青路面的裂縫、坑槽和擁包等病害都處理完成之后方可進行下一步工作;第七，在施工前，需要將整個路段清理干凈，若采用水沖洗路面，需要等到所有路面裂縫都完全干燥后方可進行施工[6]。

3.2 鋪筑試驗路段

首先選擇一段有代表性的路面進行試驗段施工作業，然后觀察采用上述配合比所鋪筑試驗段的效果，根據試驗段的鋪筑效果，檢查機械設備的性能狀態，檢驗乳化瀝青、纖維及碎石集料的設計用量是否合適，并據此調整施工設備的設置參數和材料配合比的設計參數。當鋪筑效果達到預期效果后，方可進行連續和批量化施工。在施工過程中，還應根據環境和工程項目的變化，隨時做出響應，確保施工可以保質保量完成。

3.3 同步撒布瀝青和纖維

法國的賽格瑪（SECMAIR）公司研制的纖維碎石封層機，在同一臺設備同時完成兩層瀝青撒布，一層纖維撒布施工。在使用過程中，根據實際道路全幅寬度調整瀝青撒布的寬度，盡量使施工幅數是一個整數，降低作業時間。然后利用設備將纖維割裂成規定尺寸，同時進行第二層瀝青的撒布，建議乳化瀝青的溫度設置為600 ℃，車速應控制在3～4.5 km/h，推薦車速為3.6 km/h。纖維的用量可根據封層的用途及舊路面的網裂狀況進行實時調整。如果舊路面的網裂相對較為嚴重，可以增大纖維的用量。

3.4 接縫與搭接處理

在施工過程中，要保證施工縫和構造物兩端的連接部位處于一種緊密和平順的狀態。因此，要保證橫縱接縫過渡搭接良好。橫縫的處理方式可采用對接法，在每段接縫處用鐵板或油氈紙橫鋪在本段起灑點前及終點后，然后再開始噴灑瀝青。在澆灑第二層瀝青時，應錯縫搭接，長度為1～1.5 m。

3.5 撒布碎石

碎石的撒布車應緊跟纖維碎石封層設備之后同步進行碎石撒布，但建議碎石撒布車和纖維碎石封層車之間的距離控制在一定范圍內，從而保證乳化瀝青與碎石之間的有效黏結。碎石撒布的寬度應與瀝青幅寬保持一致，車速應與纖維碎石封層設備相協調。碎石的撒布量要參照乳化瀝青的量和碎石粒徑的大小進行相應調整。

3.6 局部處理

每車料鋪筑的起點、終點以及縱向的裂縫處，要結合實際情況進行相應的人工處理，例如，撒布過厚或者過薄的地方需要進行人工處理，但是這部分的工作需要在較短時間內完成。

3.7 碾壓

為保證集料與瀝青結合料緊密黏結在一起，應注重壓路機初期碾壓工藝，保證有充足數量的膠輪壓路機，確保在乳化瀝青破乳后能及時碾壓成型，使碎石定位并充分與瀝青結合料接觸。

3.8 開放交通

乳化瀝青經撒布、破乳和封層初步碾壓成型后，因為瀝青結合料與碎石之間的黏結強度還沒有達到要求，因此不可開放交通，一般在4 h后方可開放交通。在通車初期，應注意對車速進行限制，車輛車速應限制在40 km/h以內，防止車輛行駛過快導致碎石松動移位、飛濺剝離，從而影響最終質量。

4 結語

纖維瀝青碎石封層技術是一種環保、節能且性價比較高的新型養護技術，有進一步推廣使用的潛力。纖維封層可以提高路面的抗拉、抗剪、抗壓和抗沖擊的能力，從而使路面具有耐磨性、防水性、穩定性，延長道路使用壽命。因此，在道路施工中，可大力使用該技術，以提升道路施工質量。

參考文獻：

[1]蔡永甫，劉飛飛，楊坤.纖維瀝青碎石封層在道路預防性養護中的應用[J].華東公路，2014（6）：51-53.

[2]張爭奇，石偉，邊秀奇.纖維瀝青碎石封層層間粘結性能及其影響因素[J].武漢理工大學學報，2014（2）：54-59.

[3]蘇志寶.纖維碎石封層技術在公路預防性養護中的應用研究[J].公路交通科技（應用技術版），2016（11）：13-16.

[4]李彥霏.SBS改性瀝青纖維碎石同步封層在路面預防性養護中的應用[J].山東交通科技，2017（4）：33-34，56.

[5]殷國寶.瀝青碎石同步封層車在道路施工中的應用[J].筑路機械與施工機械化，2015（9）：72-74.

[6]宋恭儉.纖維碎石封層技術研究與應用[J].城市道橋與防洪，2013（3）：182-186.