纖維碎石封層技術(shù)的應(yīng)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(shù)的應(yīng)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(shù)特點的研究,闡述了其適用范圍、配合比設(shè)計和施工質(zhì)量控制等方面的控制要點。

纖維碎石封層 技術(shù) 應(yīng)用研究

瀝青纖維碎石封層技術(shù)在我省公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用還處于起步階段。一般作為下封層、面層層間應(yīng)力吸收層,還可用作舊路的耐磨層,進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。本文針對瀝青纖維碎石封層在我省公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的試驗及使用情況進(jìn)行介紹,為其在路面養(yǎng)護(hù)中的推廣應(yīng)用積累經(jīng)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(shè)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(jìn)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(yīng)力吸收中間層。

1.2 功能

纖維碎石封層施工時,經(jīng)過專門工藝切割成一定長度的纖維在上、下兩層瀝青結(jié)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(wǎng)絡(luò)纏繞結(jié)構(gòu),從而有效提高封層的綜合力學(xué)性能。

1.3 特點

(1)應(yīng)力吸收和擴(kuò)散能力?？蓪β访娼Y(jié)構(gòu)中的局部集中應(yīng)力有效地進(jìn)行吸收、擴(kuò)散并重新分布,減少、抑制路面結(jié)構(gòu)層中裂縫的產(chǎn)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(hù)膜。(3)耐磨性能好?？捎行У叵拗扑槭弦蜍囕v載荷產(chǎn)生的滑移脫落,提高了路面的耐磨性能。(4)穩(wěn)定性能高。對瀝青結(jié)合料起到高溫穩(wěn)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(wěn)定性。(5)施工快捷,縮短了施工周期。

2 適用范圍

2.1 應(yīng)用范圍

纖維碎石封層可普遍用于普通公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)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(yīng)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(shù)狀況

原路面結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強度(承載能力)、整體穩(wěn)定性和較好的平整度、較低的車轍,其技術(shù)狀況指標(biāo)應(yīng)滿足要求(表1)。

3 應(yīng)用--配合比設(shè)計

3.1 配合比設(shè)計的基本內(nèi)容

纖維碎石封層配合比設(shè)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(jù)工程的性質(zhì)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(yīng)根據(jù)試驗檢測結(jié)果或現(xiàn)場實際施工情況進(jìn)行必要、合理的調(diào)整。

3.2 配合比設(shè)計的基本方法

碎石封層類配合比設(shè)計的基本方法可以分為經(jīng)驗法和理論法兩類。

基于實踐經(jīng)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(dǎo),考慮實際的材料特性、路面技術(shù)狀況、交通類型及交通量、氣候特點等因素進(jìn)行理論修正,并針對其力學(xué)性能及路用性能,采用室內(nèi)試驗方法進(jìn)行檢驗。

表1 纖維碎石封層適合的瀝青路面技術(shù)狀況指標(biāo)

表2 碎石級配要求

表3 纖維質(zhì)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(yīng)采用性能良好的改性乳化瀝青,并宜優(yōu)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(zhì)量滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的要求。(2)碎石。纖維碎石封層應(yīng)采用玄武巖、花崗巖、石灰?guī)r等碎石集料。在作為表面層磨耗層時,宜采用玄武巖。碎石應(yīng)盡量選用立方體形狀、具有一定破碎面的粗集料,扁平指數(shù)及質(zhì)量應(yīng)滿足規(guī)范要求(表2)。碎石集料應(yīng)盡量采用單一級配。(3)纖維。纖維應(yīng)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(yōu)先選用對環(huán)境污染小、對身體健康無害的無硼、無氟改進(jìn)型玻璃纖維。其質(zhì)量要求(表3)。纖維切割的長度應(yīng)根據(jù)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(shè)計經(jīng)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(shù)狀況等。當(dāng)纖維碎石封層用于表面磨耗層時,碎石集料的用量應(yīng)保證100%的覆蓋率;當(dāng)用于應(yīng)力吸收層及其他下封層時,碎石集料的用量應(yīng)保證70%以上的覆蓋率。纖維碎石封層的最大厚度一般認(rèn)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(yīng)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(shù)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(yīng)根據(jù)原路面技術(shù)狀況、交通量類型等因素進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)路面龜網(wǎng)裂嚴(yán)重時,纖維的用量應(yīng)大一些;應(yīng)力吸收中間層的纖維用量應(yīng)比表面磨耗層的纖維用量大一些。

3.5 配合比設(shè)計試驗檢驗方法

根據(jù)經(jīng)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(yīng)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(xué)性能、路用性能進(jìn)行檢驗,并根據(jù)試驗結(jié)果進(jìn)行必要的調(diào)整。

3.6 施工與質(zhì)量控制

(1)施工機械設(shè)備 。主要包括路面清掃設(shè)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(zhǔn)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(jìn)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(yán)格的施工組織計劃。(3)鋪筑試驗。在正式施工前,應(yīng)選擇合適路段進(jìn)行鋪筑試驗,其長度不小于50m。根據(jù)試驗段的鋪筑效果,檢驗乳化瀝青、纖維及碎石集料的設(shè)計用量是否合適,依此調(diào)整材料配合比設(shè)計參數(shù)。(4)施工。施工程序共分十步:1)原路面清潔;2)施工引導(dǎo)線設(shè)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(yǎng)護(hù);8)過量碎石清除;9)開放交通;10)后期養(yǎng)護(hù)。(5)質(zhì)量管理與驗收。施工結(jié)束開放交通1～2個月后,選取1km～3km路段進(jìn)行質(zhì)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(jié)語

纖維瀝青碎石封層技術(shù)能夠?qū)β访嫫鸬接行У谋Ｗo(hù)作用,在今后的公路面養(yǎng)護(hù)中,需進(jìn)一步加深其應(yīng)用研究,提高施工控制技術(shù),從而達(dá)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(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用[J].交通世界,2010(13)

[2]公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F40-2004).

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