瀝青纖維碎石封層技術(shù)在路面預防性養(yǎng)護中的應用

李靖

（邢臺市公路建設(shè)養(yǎng)護中心，河北 邢臺 054001）

0 引言

預防性養(yǎng)護與傳統(tǒng)意義上的道路養(yǎng)護有本質(zhì)上的差別。預防性養(yǎng)護主要具有以下兩方面的作用：其一，盡可能延長道路良好狀態(tài)的時間；其二，在合適時間采用適宜的方法對目標道路實施養(yǎng)護處理。預防性養(yǎng)護的提出和應用是當前道路養(yǎng)護的一次重大革新，能使公路養(yǎng)護從產(chǎn)生破壞后進行維修轉(zhuǎn)變?yōu)樵趽p壞產(chǎn)生前就采取措施進行預防，這樣不僅能防止破壞發(fā)生，延長路面使用壽命，還能減少用于后期維修的費用。

1 瀝青纖維碎石封層特點

瀝青纖維碎石封層是指借助相關(guān)設(shè)備對瀝青黏結(jié)料與玻璃纖維同時進行撒布，之后在其上層撒布一層碎石，再通過碾壓形成一個全新磨耗層（也可作為應力吸收層使用）。目前在很多國家都得到了普及，根據(jù)相關(guān)試驗結(jié)果可知，采用該技術(shù)能有效改善路面質(zhì)量，提高不少于30%抗拉強度與抗疲勞性能以及至少300%的抵抗車轍的能力[1]。

該封層結(jié)構(gòu)采用專門的施工方法在上下兩層對纖維進行均勻撒布，使其在瀝青結(jié)合料當中處于亂向均勻分布狀態(tài)，通過相互搭接和混合料之間形成緊密的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，相當于在新建基層與面層間增鋪一道強度與彈性均很高的網(wǎng)墊，該封層結(jié)構(gòu)主要具有以下幾方面特點。

（1）封層結(jié)構(gòu)特殊，呈網(wǎng)格纏繞狀，因纖維材料的彈性模量與抗拉伸強度都很高，所以能增強封層結(jié)構(gòu)自身抵抗拉伸、剪力、壓力與沖擊的能力，進而防止路面裂縫尖端出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象，避免反射裂縫產(chǎn)生，延長路面結(jié)構(gòu)使用壽命。

（2）采用專門的設(shè)備完成施工后立即撒布一層碎石集料，完成后集料將進入到由路面結(jié)合料和纖維構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，再通過壓實使結(jié)構(gòu)達到緊固，產(chǎn)生嵌鎖結(jié)構(gòu)，防止骨料發(fā)生滑移與脫落現(xiàn)象?；诖耍捎迷摲鈱咏Y(jié)構(gòu)能增強路面耐磨性[2]。

（3）該封層結(jié)構(gòu)由瀝青、纖維、瀝青和碎石構(gòu)成，通過連續(xù)灑布瀝青，能增強封層自身密閉性，而纖維能起到橋接以及加筋的作用，使原路面上形成保護膜，從而增強路面防水性能，防止由于水損害引起的各類早期破壞。

（4）纖維有較大的比表面積，能良好吸附結(jié)合料，提高黏度與黏附力，使瀝青在高溫條件下依然保持穩(wěn)定，從而防止由于路面高溫導致的泛油和其他破壞。

（5）該封層結(jié)構(gòu)施工可直接借助專門的設(shè)備進行，整個施工過程保持連續(xù)，能大幅縮短養(yǎng)護時間，進而減少道路封閉時間[3]。

2 瀝青纖維碎石封層材料要求

根據(jù)原路面實際情況（構(gòu)造深度與平整度等）確定纖維、碎石與瀝青等材料的類型。配合比設(shè)計完成后還應做好各項試驗，以驗證設(shè)計是否合理可行。試驗內(nèi)容包括：抗滑性能試驗、濕輪磨耗試驗、負荷輪黏砂試驗、車轍變形試驗與力學性能試驗，不同材料需達到的要求如下。

2.1 瀝青結(jié)合料

在該封層結(jié)構(gòu)施工中使用的改性乳化瀝青，應達到以下質(zhì)量要求：①電荷粒子應為陽離子；②恩格拉黏度應為8~30；③瀝青標準黏度應為12~60；④蒸發(fā)物含量不能低于65%；⑤蒸發(fā)殘留物性質(zhì)：針入度（100g,25℃,5s）應為40~100（0.1mm）；軟化點不能低于57℃；延度（5℃）不能低于20cm；溶解度（三氯乙烯）不能低于97.5%；彈性恢復度（25℃,1h）不能低于60%；⑥儲存穩(wěn)定性：1d質(zhì)量損失不超過1%，5d質(zhì)量損失不超過5%。噴灑用量通常按照1.5~2.0kg/m2嚴格控制[4]。

2.2 集料

碎石應達到以下各項質(zhì)量要求：①石料壓碎值不能超過26%；②石料磨光值應達到42BPN以上；③洛杉磯磨耗損失不能超過28%；④表觀相對密度不能小于2.6t/m3；⑤吸水率不能超過2%；⑥針片狀顆粒含量不能超過15%；⑦粒徑在0.075mm以內(nèi)的顆粒含量應達到1%以上。

集料級配對封層結(jié)構(gòu)性能有很大影響，經(jīng)反復試驗可知，在該封層結(jié)構(gòu)施工過程中，采用單一粒徑的集料與有一定級配的集料相比，前者的使用效果更好，這主要表現(xiàn)在以下幾個方面：其一，礦料的間隙率相對較大，有足夠空間用于結(jié)合料的填充，使瀝青和集料之間牢固黏結(jié)；其二，采用單一粒徑的碎石施工而成的封層結(jié)構(gòu)和車輛輪胎之間的接觸面積相對較大，有利于提高路面的抗滑性能；其三，采用單一粒徑的碎石施工而成的封層結(jié)構(gòu)之間有良好排水渠道，可提高路面排水性能；其四，采用單一粒徑的碎石施工而成的封層結(jié)構(gòu)，其設(shè)計與施工控制難度較低，有利于保證施工質(zhì)量[5]。

2.3 纖維

實際工程中使用的纖維材料以噴射無捻粗紗型玻璃纖維為宜。當為卷軸式纖維盤時，其用量需控制在50~70g/m2，具體用量要采用試驗的方法來確定，如果條件受到限制無法開展試驗，則可采用60g/m2的用量。對于纖維長度，主要分為30mm,60mm和120mm三種，不同長度纖維的具體用量均需采用室內(nèi)試驗的方法確定；對于纖維的物理性能，以當前最常用的HB6000型為例，其可燃物含量為1.35%，含水率為0.1%，線密度為2 400TEX，纖維直徑為11μm，要求有良好的包裝。為達到理想使用效果，現(xiàn)在越來越多的施工中開始使用玄武巖纖維，因為這種纖維材料的性能更好，包括耐磨性、抗氧化性、抗壓縮性以及和瀝青材料之間的黏結(jié)性等[6]。

3 瀝青纖維碎石封層技術(shù)應用

3.1 項目概況

某國道主干線路線總長約483km，A段起訖樁號為K86+000—K174+600，總長約88.6km，按一級公路標準建設(shè)。該段公路建成至今已有十余年的時間，路基寬24.5m，采用瀝青混凝土路面。投入使用五年后全線增鋪一層4cm厚瀝青混凝土。六年后進行改建，路基寬度保持不變，分隔帶從兩側(cè)變?yōu)橹蟹謳?。該段公路建成通車時的路面結(jié)構(gòu)層次為：4cm后AC-13混凝土+5cm厚AC-20混凝土+26cm厚二灰穩(wěn)定碎石+宕渣。全線增鋪面層后路面結(jié)構(gòu)層次變?yōu)?cm厚AC-13混凝土+4cm厚AC-13混 凝 土+5cm厚AC-20混 凝 土+26cm厚 二灰穩(wěn)定碎石+宕渣；改建后路面結(jié)構(gòu)層次變?yōu)椋?cm厚AC-13混凝土+5cm厚AC-20混凝土+4cm厚AC-13混凝土+4cm厚AC-13混凝土+5cm厚AC-20混凝土+26cm厚二灰穩(wěn)定碎石+宕渣。根據(jù)公路沿線勘測與調(diào)研成果，該項目總體結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，但路面病害數(shù)量較多，經(jīng)研究決定采用加鋪瀝青纖維碎石封層的方法實現(xiàn)預防性養(yǎng)護。

3.2 技術(shù)應用

瀝青纖維碎石封層施工時，應注意以下幾方面要點：

（1）施工開始前先對原路面上存在的各類病害進行修補處理，然后將路面清掃干凈，通過檢查確認合格后方可開始下一道工序的施工。

（2）對經(jīng)檢查確認合格的路面實施放樣，并選擇最佳的施工方案，按照方案的要求備好各類機械設(shè)備與材料，準備開始施工。

（3）選擇適宜的試驗段，將預先準備完成的機械設(shè)備轉(zhuǎn)運到施工路段中，在裝配完成之后按照現(xiàn)場放出的尺寸對邊線進行控制，使其達到順直和美觀，并做好厚度控制，按照最佳要求對乳化瀝青實際噴灑用量進行控制。對碎石的撒布數(shù)量也要予以嚴格控制，使厚度達到均勻、顆粒之間的嵌擠達到密實，尤其是要確定好纖維數(shù)量，此外還要提高表層強度，在封水的同時防止裂縫不斷傳遞，以試驗段施工得到的結(jié)果為依據(jù)為現(xiàn)場生產(chǎn)工作提供正確指導。基于試驗結(jié)果，明確后續(xù)大規(guī)模施工方案，準備開始大面積施工。施工完成的路段需做好臨時封閉，封閉時間一般為1~3h，具體封閉時間要結(jié)合實際情況確定，在封閉期間還要做好養(yǎng)護。

（4）瀝青材料生產(chǎn)與噴灑和纖維噴灑應保持同步。施工所用乳化瀝青必須達到技術(shù)要求，在正式噴灑前應先對原路面進行清掃，做到表面沒有灰塵和雜物，然后借助專門的設(shè)備對瀝青進行噴灑，在噴灑第二層瀝青時同步撒布纖維，確保瀝青與纖維的撒布均保持均勻，并在起步和終止的過程中都要采取有效措施，防止灑布數(shù)量不足或過量，在橫向搭接部位應做好寬度調(diào)整，防止搭接部位噴灑數(shù)量過多或遺漏，設(shè)備的行駛速度一般按照3.0~4.5km/h控制，一般將3.6km/h作為最佳行駛速度。

（5）碎石撒布車需緊跟前方纖維封層車，撒布車的速度應和纖維封層車達到匹配，且以倒車方式撒布，注意車速不能太快。在對接頭部位進行撒布的過程中，要提前啟動撒布車，在即將到達接頭部位時應將撒布車提前關(guān)閉，及時發(fā)現(xiàn)和處理撒布不到位的位置，保證撒布均勻。碎石撒布需要在瀝青破乳之前結(jié)束。

（6）將碎石撒布完成后，需立即借助輪胎式壓路機連續(xù)碾壓2~3遍。在初壓過程中，壓路機的速度按照不超過2km/h控制；復壓過程中，壓路機的速度按照不超過2.5km/h控制。完成穩(wěn)壓后，碎石浸入度應達到其粒徑的1/2。如果采用分幅的方法施工，則要對搭接縫予以有效處理，在兩幅搭接部位的第一幅預留5~10cm的寬度暫時不予撒布骨料，在第二幅沿留設(shè)的邊緣實施撒布。

（7）待以上各道施工完成且瀝青破乳之后即可開放路段的交通，但要注意對路段來往車輛予以嚴格的速度限制，通過設(shè)立標志或安排專人把守，確保車輛的行駛速度不超過20~30km/h，并禁止重載車輛進入。對于散落在邊緣處的骨料應盡快將其清除干凈。通車7d后全面清掃一次路面，與此同時還要做好冷標線處理，對超車道與主車道予以劃分，從而保證交通安全。

（8）做好交工驗收檢驗。需檢查的項目包括：外觀、寬度、滲水試驗和構(gòu)造深度，針對不同檢驗項目要采用不同的方法、頻率。對于外觀檢驗，主要采用目測的方法進行，檢測要覆蓋全線，質(zhì)量要求為達到密實，沒有松散；對于寬度檢驗，采用尺量的方法進行，檢測頻率為每1km設(shè)置20個檢測斷面，要求不小于設(shè)計確定的寬度值；對于滲水試驗，采用滲水儀進行，檢測頻率為每1 000m2設(shè)置1處檢測斷面，要求滲水量不超過5mL/min；對于構(gòu)造深度，采用構(gòu)造深度儀進行檢驗，檢測頻率為每1km設(shè)置5個測點，要求達到0.55以上?？紤]到當前不同地區(qū)在施工上有很大差別，所以封層厚度可不作為硬性驗收指標。

4 結(jié)語

綜上所述，預防性養(yǎng)護屬于強制保養(yǎng)措施范疇，具有一定周期性，并不局限于路面是否產(chǎn)生損壞，通過采用一些先進技術(shù)進行檢測，以確定道路存在的各類早期病害，發(fā)現(xiàn)所有隱藏在內(nèi)部的隱患和病害，然后加以針對性養(yǎng)護處理。預防性養(yǎng)護的核心在于采用成本效益達到最佳的養(yǎng)護技術(shù)保證養(yǎng)護管理工作的計劃性。纖維瀝青碎石封層是當前主流的預防性養(yǎng)護技術(shù)措施之一，通過對其形成機理及技術(shù)特點的分析可知，該預防性養(yǎng)護技術(shù)具有其他傳統(tǒng)養(yǎng)護方法無法比擬的優(yōu)勢特點，可在保證養(yǎng)護效果的同時減少養(yǎng)護成本，有極為廣泛的應用前景。但這項技術(shù)在我國的研究和應用還不成熟，無論是施工技術(shù)還是檢測驗收標準都亟待完善和統(tǒng)一，需要不斷積累經(jīng)驗和深入完善，以促進該項技術(shù)在實際工程中得到更廣泛的應用。