市政道路瀝青路面纖維封層養護技術

王 昶

[同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司，上海市 200092]

0 引 言

近年來隨著我國經濟的快速發展，私家車比重以及自駕出行方式的比例也大幅增加，對市政道路路面的損壞也隨之增加。瀝青路面的養護技術主要有表面處治、瀝青碎石、稀漿封層路面等，其缺點是路面損壞后的維修，而纖維封層是一種預防性養護，可以在路面損壞前進行預防性的養護，可有效提高路面使用的耐久性，具有一定的社會價值[1]。

英國是使用纖維封層技術最早的國家，美國、澳大利亞、法國等國家也已經普遍使用該項技術，相關研究已經比較成熟。英國諾丁漢大學、美國德州大學、法國歐坦土木工程區域實驗室、北愛爾蘭阿爾斯特大學、澳大利亞新南威爾士州等均對纖維封層展開了深入研究，相關試驗結果以及現場評估觀察均表明纖維封層能大幅度增加瀝青路面的使用壽命，且防水性能較好[2]。

我國對于纖維封層的應用較少，相關的研究起步也較晚，但其良好的路用性能和使用壽命得到了廣泛的關注，在中、低等級道路的面層或瀝青混凝土路面的養護中已經開始應用[3]。為了使纖維封層能夠更廣泛的應用到我國瀝青路面的預防性養護中，結合我國市政道路存在的問題，本文從纖維封層的特點、材料要求及施工工藝流程等方面進行分析，為能夠更好的應用纖維封層養護技術提供支持。

1 纖維封層材料特性

纖維封層主要由瀝青混合料、碎石以及纖維組成，由于各材料之間性能的差異性，必須合理選擇材料才能充分發揮纖維封層的作用[4]。

（1）瀝青混合料

瀝青結合料主要包括稀釋瀝青、乳化瀝青和改性瀝青等。相比于稀釋瀝青和乳化瀝青，普通瀝青不易灑布均勻，且會因溫度降低影響與石料的粘附性。由于改性乳化瀝青灑布均勻、快凝、粘附性好，其應用更廣。不同種類瀝青性能對比見表1。

表1 不同種類瀝青性能對比

在道路建設中，乳化瀝青更安全，對環境的污染基本沒有，而且能源消耗很小，因為乳化瀝青的工藝避免了高溫操作以及有害物質的排放。相比于陰離子乳化瀝青，陽離子乳化瀝青可充分乳化各種瀝青，且能源消耗很小、與石料粘附性好，因此其應用效果更好[5]。

（2）碎石

纖維封層技術的集料主要來源于玄武巖、輝綠巖、石灰巖、花崗巖等，由于不同巖石其礦物組成成分有所差異，其各項性性能也會有所差別，表2 為不同碎石各種工程性質的對比分析。

纖維封層所用集料技術要求與瀝青混合料面層所用骨料基本相同，但對于磨耗和棱角性要求更高。集料應避免針片結構、有硬度、有棱角，保證骨料的嵌入深度，且力學強度高、更耐磨耗。由表2 可知，相比于其他巖類，玄武巖的各項性能均較好，是作為纖維封層的最好集料，在實際情況允許的情況下，可優先選擇玄武巖。

表2 不同碎石性質對比

（3）纖維

纖維是一種細長、柔韌的絲狀或均勻線狀物質，具有一定的強度和彈性。工程中常用的幾種纖維的特點見表3。

表3 不同種類纖維性能對比

通過上述不同種類纖維性能對比分析可知，玻璃纖維不僅強度高，化學穩定性、分散性、與瀝青親和性以及經濟性都較好，且來源更廣，綜上所述玻璃纖維是最優選擇。

纖維作為纖維封層中重要的組成部分，其對瀝青路面的使用性能影響很大，圖1 和圖2 分別為未增設纖維層和增設纖維層的情況下裂縫的擴展情況，由此可見纖維封層能夠延緩裂縫危害。纖維在封層中作用主要有以下幾個方面：

圖1 增設纖維封層

圖2 未增設纖維封層

a. 加筋：纖維大分子的軟鏈與瀝青高分子產生交聯作用，能夠有效約束瀝青高分子運動，從而增加了瀝青混合料抗拉抗剪強度以及抗沖擊強度，同時瀝青路面裂紋的自愈能力也有所提高。

b. 吸附：纖維的使用增加了瀝青膜的厚度，進一步提高了瀝青與骨料的粘結性，使得結構更加穩固，進而提高路面的耐久性。

c. 分散：纖維的另一個作用是使膠團均勻分布在集料中，進而提高了瀝青混合料的均勻性。

d. 穩定：由于纖維具有一定的彈性，其對瀝青膜具有牽拉作用，使包裹于集料表面的瀝青狀態更加穩定，使得高溫穩定性更好。

e. 增粘：由于纖維增加了瀝青與骨料的粘附性，進而提高了彼此的粘結力，也進一步增加了水穩定性。

2 纖維封層技術特性

纖維封層技術是一種新型道路養護技術，與碎石封層、表面處治等方法都歸屬于碎石封層類[6]，根據纖維封層的功能可以分為兩類，即上封層表面磨耗層以及下封層應力吸收層，圖3 為纖維封層用于面層磨耗層以及應力吸收層的結構組成示意。

圖3 瀝青路面面層磨耗層和應力吸收層結構示意圖

通過上述結構層可以看出纖維封層技術特性如下：

（1）應力吸收以及分散能力：纖維具有較高抗拉伸強度的特性，有效的增強了封層的抗拉、抗剪以及抗沖擊的強度。纖維封層作為瀝青路面應力吸收層時，可以很好的吸收并且分散車輛等荷載傳到路面層的應力，減少攤鋪層的應力以及部分集中應力，能夠避免裂縫的產生。除此之外，纖維封層還能夠對路面原有裂縫、路基反射應力所產生的裂縫有很好的應力吸收和分散作用，有效抑制反射裂縫的出現，提高了路面的使用壽命。

（2）高防水性：纖維封層具有獨特的力學特性，對于瀝青路面養護有很好的適用性，因其延展能力強，抗拉性能遠大于溫度產生的收縮應變，進而降低了低溫條件下瀝青路面的脆裂性，有效改善常規裂縫、低溫收縮裂縫等不利病害的產生，同時也減少了水對瀝青面層造成的破損。

（3）高耐磨性：集料分散在瀝青混合料結構中，被結合料緊緊包裹，形成了較為復雜的力學嵌鎖體，該嵌鎖體能夠抑制骨料之間產生的滑移，并能夠減少骨料脫落，大幅度地提高了路面的耐磨性，延長道路的使用年限。

（4）纖維不僅使封層的密閉性更好，且對于瀝青結合料有較高的吸附力，有效阻止瀝青流動，增強了瀝青的高溫穩定性能，并起到增韌阻裂的效果，避免高溫泛油對路面的破壞，降低了水滲透對路基的損壞。

（5）在施工養護過程中，纖維封層施工技術快捷，有效的減少了路面的養護維修時間，這就意味著可以更早的開放交通，保證車輛的正常通行，進一步體現了其施工的快捷性。

3 CAPE 封層設計方法

纖維封層的施工流程與其他碎石封層的施工流程非常相似，只是增加了纖維的施工工藝。施工前要對原路面進行質量評定，并進行原路面的預處理，主要是對施工路段進行路面清潔，并對車轍等病害就行處理，使路面平整度、強度等相關指標滿足要求，然后同步撒布瀝青和纖維，接著撒布碎石，進行攤鋪碾壓，在施工過程中應進行交通管制，并及時對相關指標進行檢測，具體施工工藝流程及養護施工現場見圖4、圖5。

圖4 施工工藝流程

圖5 纖維封層養護施工現場圖

纖維封層主要適用于養護路段舊瀝青路面與加鋪層之間的應力吸收層，或者用于基層與面層之間，由于其能夠對路面傳遞的應力進行較好的吸收和分散，能夠很好的預防裂縫的產生，并且對原路面裂縫也能夠起到有效的抑制作用，減緩裂縫的進一步擴大。由于其防水性好、路用性能好、經濟性好、建設速度快等優點，已經贏得了許多市政道路管理部門的關注和應用。

4 結 語

本文對瀝青路面預防性養護表面封層中的纖維封層的材料特性進行了敘述，分別對纖維封層的瀝青混合料、碎石、纖維等材料的不同種類特性進行了分析，給出了材料的最佳選取原則，并分析了該預防性養護方法的技術特性和施工工藝流程，為纖維封層的施工提供參考，進而提高市政道路的耐久性。