纖維瀝青碎石封層技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用

王志顯

（中建路橋集團有限公司，石家莊 050000）

1 引言

隨著道路交通領(lǐng)域的不斷發(fā)展，我國道路主要結(jié)構(gòu)形式發(fā)生了轉(zhuǎn)變，由早期的以水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)形式為主轉(zhuǎn)變?yōu)槿缃竦囊詾r青路面作為主要結(jié)構(gòu)形式進行道路鋪設(shè)。瀝青路面有著優(yōu)越的路用性能，成為城市道路及高速公路等高等級道路建設(shè)的最佳選擇。然而，隨著使用時間的增加，瀝青路面逐漸出現(xiàn)不同程度及不同形式的早期破壞，如裂縫、車轍、泛油等，影響道路使用壽命，這是道路工作者們急需解決的一大難題，對道路養(yǎng)護維修工作的研究成為近年來的一大熱門趨勢。

道路養(yǎng)護主要有預(yù)防性養(yǎng)護和修復(fù)性養(yǎng)護兩類，其中，預(yù)防性養(yǎng)護主要是針對瀝青路面早期出現(xiàn)輕微損壞，或通過病害調(diào)查發(fā)現(xiàn)存在某些隱性病害時進行預(yù)防養(yǎng)護[1]。選在該時機進行養(yǎng)護，不僅能保持道路功能的正常使用，延長道路使用壽命，還能節(jié)約養(yǎng)護成本，在實際工程中也非常適用。纖維瀝青碎石封層技術(shù)是公路工程中常用的預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)之一，在抗壓強度和彈性模量方面具有突出優(yōu)勢。本文結(jié)合具體工程項目，探究纖維碎石封層技術(shù)在公路工程中的具體應(yīng)用。

2 纖維碎石封層技術(shù)特點

纖維碎石封層技術(shù)是以傳統(tǒng)碎石封層技術(shù)為基礎(chǔ)進行改良的養(yǎng)護技術(shù)。它的封層結(jié)構(gòu)由兩層同步噴灑瀝青，并在兩層瀝青之間灑布一層纖維，最后再撒布一層碎石構(gòu)成，這對封層的密實性有一定的增強效果，有利于提高防水性能，減少路面水損害。纖維的灑布呈類似網(wǎng)格形狀，與瀝青、碎石經(jīng)壓路機反復(fù)碾壓后整體形成強度，碎石被嵌壓至網(wǎng)格中不易產(chǎn)生脫落，對路面整體耐磨性能有較好的提升；加上纖維材料本身的彈性模量及抗拉強度較高，因此，纖維材料的應(yīng)用可以顯著提高道路整體結(jié)構(gòu)的強度[2]。

3 工程概況

某高速公路全長53.47 km，雙向四車道，路寬26 m，設(shè)計車速為120 km/h。該路段通車運營已近10年之久，隨著近年來交通量的不斷增加及重載交通的不斷增多，且近幾年該地區(qū)降雨量不斷增加，對道路環(huán)境影響較大，導(dǎo)致該路段已出現(xiàn)不同程度的裂縫、坑槽等早期破壞，對車輛的行駛安全造成威脅。考慮到后期養(yǎng)護難度大、成本高，經(jīng)有關(guān)部門討論決定采用纖維碎石封層技術(shù)對該路段進行養(yǎng)護維修。

4 原材料

4.1 瀝青

纖維碎石封層中需噴灑兩層瀝青材料，因此，作為主要原材料，瀝青的合理選用對封層質(zhì)量有直接影響。隨著道路材料領(lǐng)域的不斷發(fā)展，研究者們發(fā)現(xiàn)了乳化瀝青這一優(yōu)良材料，它具有較好的流動性，可擴大瀝青的使用范圍，有效提高道路質(zhì)量，其養(yǎng)護費用也較低，適用于纖維碎石封層中。乳化瀝青的主要技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果見表1。

表1 乳化瀝青主要技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果

4.2 碎石

碎石材料的選取需要考慮兩點主要因素，一是碎石具有較好的耐磨性與堅固性；二是與瀝青的黏附效果較好。在道路工程中，玄武巖、石灰?guī)r與花崗巖是常用的集料，其中，玄武巖作為堿性集料，不僅能與偏酸性的瀝青產(chǎn)生較好的黏結(jié)效果，其自身的強度及耐磨性能也較為優(yōu)越，對于用作路面磨耗層，玄武巖碎石是一個極佳的選擇。本項目選用單一粒徑且潔凈度高的玄武巖碎石作為集料，其主要技術(shù)指標(biāo)檢測見表2。

表2 玄武巖主要技術(shù)指標(biāo)檢測

4.3 纖維

纖維碎石封層中的纖維一般為玻璃纖維，不僅對人體無傷害，對環(huán)境污染也較小。本項目選用的玻璃纖維直徑約為16μm，長度為80 mm。纖維的加入可以吸附內(nèi)外層瀝青，形成一個穩(wěn)定的瀝青結(jié)構(gòu)網(wǎng)，一定程度上提高了道路的耐久性，使其路用性能更為優(yōu)良。

5 施工工藝

5.1 施工準(zhǔn)備

為保證纖維碎石封層的施工質(zhì)量，在正式動工之前，需要相關(guān)技術(shù)人員對原路面的實際情況進行勘察，根據(jù)實際工程情況擬定具體的施工方案，并對原路面中一些路段的特殊病害進行預(yù)處理，避免影響后期封層效果[3]。其次，采用清掃設(shè)備與人工清理結(jié)合的方式對原路面進行徹底清理，最大限度地減小雜塵對封層質(zhì)量的影響。最后，對施工需要用到的設(shè)備及材料質(zhì)量進行嚴格檢測與把控，確保施工時可正常使用，避免臨時出現(xiàn)狀況影響工期。

5.2 瀝青與纖維的灑布

使用纖維碎石封層車同步進行纖維與兩層瀝青的灑布，瀝青的灑布寬度根據(jù)實際施工路面合理調(diào)整。施工過程中，需要控制纖維碎石封層車的行駛速度，一般控制在3~4 km/h為宜。乳化瀝青的施工溫度控制在65℃為宜。對于施工接縫處，應(yīng)按光滑且緊密的原則處理，保證接縫良好，若平整度未滿足相關(guān)要求，則需鏟除重新處理。

5.3 碎石的撒布

為確保施工后的碎石與乳化瀝青可達到一個最佳的黏結(jié)狀態(tài)，施工過程中需要控制纖維碎石封層車與碎石撒布車的距離，兩種設(shè)備車的速度保持同步，灑布過程中保持匹配狀態(tài)。碎石的撒布量一般占70%，盡可能保證碎石均勻地灑布在瀝青上，需安排人員對漏撒區(qū)域或碎石堆積處進行及時調(diào)整。

5.4 碾壓

纖維碎石封層的碾壓采用膠輪壓路機設(shè)備，使用該設(shè)備的優(yōu)勢是可避免施工過程中碎石粘在壓路機輪帶或飛濺而影響路面質(zhì)量。乳化瀝青破乳后開始進行碾壓，按照規(guī)范要求進行初壓、復(fù)壓及終壓，壓路機施工速度控制在2 km/h為宜，中途不得轉(zhuǎn)向或停止。為使瀝青與碎石的黏結(jié)效果良好，將碎石壓入瀝青中1/2處為宜。碾壓過程結(jié)束后待4~6 h后可開放交通，交通初始開放時須控制車輛行車速度，避免出現(xiàn)碎石剝落或松動的情況，前期設(shè)置警示標(biāo)志并安排專人看守。

6 試驗路段檢測

本文選取K10+450~K11+500作為試驗路段，通過對比施工前后相應(yīng)指標(biāo)評價纖維碎石封層相關(guān)性能。

6.1 防水性能

路面具有良好的防水性能是減少水損害的重要因素。路面出現(xiàn)裂縫后，水分容易從裂縫中侵蝕至道路結(jié)構(gòu)中，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞。為評價纖維碎石封層的防水性能的優(yōu)劣，采用滲水儀對試驗路段隨機抽取5個測點進行檢測，其檢測結(jié)果見表3。

表3 纖維碎石封層防水性能檢測結(jié)果

從表3的檢測結(jié)果中可以看到，封層后的滲水系數(shù)整體上有了明顯的降低，最大滲水系數(shù)由封層前的149 mL/min經(jīng)封層后降至22 mL/min，表明纖維碎石封層具有良好的防水性能。

6.2 抗滑性能

路面具有足夠的抗滑能力是車輛安全行駛的重要保障，其主要決定因素為車輪與路面間的摩擦力。公路工程中一般采用構(gòu)造深度及摩擦系數(shù)這兩大指標(biāo)來評價路面的抗滑性能，為評價纖維碎石封層抗滑性能，本文對試驗路段隨機抽點進行檢測，其檢測結(jié)果見如表4。

表4 纖維碎石封層抗滑性能檢測結(jié)果

從表4的檢測結(jié)果中可以看到，封層后的構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)均有較大提升，封層前后的構(gòu)造深度由0.83 mm增大到1.07 mm，其平均摩擦系數(shù)也由0.47增加到0.72，表明纖維碎石封層對路面抗滑性能的提升效果較為顯著。

7 結(jié)語

纖維碎石封層作為預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)可封閉路面裂縫，防止裂縫的繼續(xù)擴張，具有較好的防水效果，有效延長道路服役期。該封層作為路面磨耗層，可提高路面結(jié)構(gòu)的整體強度，對路面抗滑性能及耐久性的提升也有著積極作用。總體而言，纖維碎石封層技術(shù)是公路養(yǎng)護中一項重要技術(shù)，且具有非常好的應(yīng)用前景。