纖維瀝青碎石封層技術(shù)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(shù)是目前一種新型的道路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)之一，具有其他養(yǎng)護(hù)方式無法比擬的優(yōu)點。本文在國外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)的實際現(xiàn)狀，對纖維瀝青碎石封層這一技術(shù)的特點、配合比設(shè)計、工藝流程等方面進(jìn)行了詳細(xì)研究。該技術(shù)漸漸受到業(yè)界的認(rèn)可與推廣，具有良好的發(fā)展應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：預(yù)防性養(yǎng)護(hù);纖維瀝青碎石封層技術(shù);配合比

中圖分類號：U414文獻(xiàn)標(biāo)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(yè)高速發(fā)展，交通物流運(yùn)輸車輛迅速增長，而且運(yùn)輸車輛正在向著重型化和大型化趨勢發(fā)展，汽車超載的現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，這一現(xiàn)象對目前道路的使用造成了巨大的破壞，導(dǎo)致諸多瀝青路面都出現(xiàn)了不同類型的病害[1]。例如，路面產(chǎn)生了不同程度的裂縫、嚴(yán)重麻面、泛油、瀝青老化及路面水損壞等病害，導(dǎo)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(xiàn)的早期就采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，不僅可以阻止病害進(jìn)一步嚴(yán)重化，而且還可以迅速恢復(fù)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(dāng)?shù)念A(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)就顯得尤為重要[2]。近年來，我國已經(jīng)有很多公路養(yǎng)護(hù)部門著手探索各種各樣的公路養(yǎng)護(hù)新技術(shù)和新材料，以達(dá)到節(jié)約成本、延長道路使用壽命的綜合效果。從2002年引進(jìn)同步碎石封層技術(shù)后，又逐步借鑒了國外的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)新理念和新技術(shù)，從國外引進(jìn)的纖維瀝青碎石封層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)是一種集諸多預(yù)防性技術(shù)優(yōu)勢于一體的新技術(shù)。

纖維瀝青碎石封層技術(shù)是一種集同步瀝青碎石封層與稀漿封層等預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)優(yōu)點于一體的新技術(shù)[3]。該技術(shù)具有優(yōu)越的阻裂功能和防水功能，優(yōu)良的路用性能可減少傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)技術(shù)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(yù)防性養(yǎng)護(hù)，可以大范圍推廣使用;經(jīng)濟(jì)效益與社會效益顯著;可以為交通運(yùn)輸部制定相關(guān)規(guī)范提供完善的技術(shù)支持。因此，研究纖維瀝青碎石封層的技術(shù)特點、工藝流程尤為重要。

2 纖維瀝青碎石封層技術(shù)的特點及配合比設(shè)計

2.1 特點

纖維瀝青碎石封層技術(shù)是指采用纖維封層設(shè)備同時灑（撒）布瀝青黏結(jié)料、纖維及碎石，經(jīng)碾壓后形成新的磨耗層或者應(yīng)力吸收中間層的一種新型道路建養(yǎng)技術(shù)。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)，類似一層具有高彈性和高強(qiáng)度的防護(hù)網(wǎng)，可有效提高纖維碎石封層的抗拉、抗剪、抗壓和抗沖擊強(qiáng)度等綜合力學(xué)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(yīng)力吸收中間層，能吸收、擴(kuò)散局部集中應(yīng)力，可抑制反射裂縫的出現(xiàn)、減少路面病害的發(fā)生[4]。

2.2 配合比設(shè)計

對于碎石封層技術(shù)配合比設(shè)計，常用的方法有經(jīng)驗法和理論法兩類，在實際工程中，通常將經(jīng)驗法與理論法結(jié)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(jù)工程的性質(zhì)和目的、道路交通量、原有路面的損壞程度與施工季節(jié)等因素，綜合考慮確定各類材料的用量;第三步，根據(jù)試驗檢測結(jié)果及現(xiàn)場實際施工情況對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)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(shù)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(dá)到100%，撒布量按8.5 m3/1 000 m2的比例進(jìn)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(yīng)用工程的環(huán)境狀況、碎石集料的特性、碎石集料的用量、原有路面的技術(shù)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(jīng)驗，乳化瀝青的用量應(yīng)該根據(jù)每條道路實際交通量的大小和類型、施工季節(jié)的氣溫等多種因素進(jìn)行相應(yīng)調(diào)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(dāng)減少5%～10%的乳化瀝青;在秋季進(jìn)行施工時，乳化瀝青的用量應(yīng)比夏季施工時的用量適當(dāng)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(jìn)行控制。

2.2.3 纖維的用量范圍。纖維的用量需要根據(jù)原路面技術(shù)狀況、交通量類型和大小等因素進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。纖維用量范圍應(yīng)參照表3。

依據(jù)經(jīng)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(yīng)根據(jù)室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗對其力學(xué)性能以及路用性能進(jìn)行檢驗和驗證，對配合比結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

3 纖維瀝青碎石封層施工工藝流程

3.1 施工前的準(zhǔn)備工作

第一，原有的瀝青路面如果存在擁包病害，需要先進(jìn)行銑刨，從而保證路面平整;第二，對于路面強(qiáng)度不足的路段，應(yīng)先進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理;第三，如果原有瀝青路面存在坑槽，則需要先對坑槽進(jìn)行修補(bǔ);第四，當(dāng)路面存在大于5 mm的裂縫時，應(yīng)進(jìn)行灌縫，如果縫隙較大，需要填充灌縫料，當(dāng)裂縫小于5 mm時，應(yīng)先用壓縮空氣進(jìn)行吹掃后再用乳化瀝青進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行試驗段施工作業(yè)，然后觀察采用上述配合比所鋪筑試驗段的效果，根據(jù)試驗段的鋪筑效果，檢查機(jī)械設(shè)備的性能狀態(tài)，檢驗乳化瀝青、纖維及碎石集料的設(shè)計用量是否合適，并據(jù)此調(diào)整施工設(shè)備的設(shè)置參數(shù)和材料配合比的設(shè)計參數(shù)。當(dāng)鋪筑效果達(dá)到預(yù)期效果后，方可進(jìn)行連續(xù)和批量化施工。在施工過程中，還應(yīng)根據(jù)環(huán)境和工程項目的變化，隨時做出響應(yīng)，確保施工可以保質(zhì)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(jī)，在同一臺設(shè)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(jù)實際道路全幅寬度調(diào)整瀝青撒布的寬度，盡量使施工幅數(shù)是一個整數(shù)，降低作業(yè)時間。然后利用設(shè)備將纖維割裂成規(guī)定尺寸，同時進(jìn)行第二層瀝青的撒布，建議乳化瀝青的溫度設(shè)置為600 ℃，車速應(yīng)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(jù)封層的用途及舊路面的網(wǎng)裂狀況進(jìn)行實時調(diào)整。如果舊路面的網(wǎng)裂相對較為嚴(yán)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(gòu)造物兩端的連接部位處于一種緊密和平順的狀態(tài)。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(yīng)錯縫搭接，長度為1～1.5 m。

3.5 撒布碎石

碎石的撒布車應(yīng)緊跟纖維碎石封層設(shè)備之后同步進(jìn)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(nèi)，從而保證乳化瀝青與碎石之間的有效黏結(jié)。碎石撒布的寬度應(yīng)與瀝青幅寬保持一致，車速應(yīng)與纖維碎石封層設(shè)備相協(xié)調(diào)。碎石的撒布量要參照乳化瀝青的量和碎石粒徑的大小進(jìn)行相應(yīng)調(diào)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(jié)合實際情況進(jìn)行相應(yīng)的人工處理，例如，撒布過厚或者過薄的地方需要進(jìn)行人工處理，但是這部分的工作需要在較短時間內(nèi)完成。

3.7 碾壓

為保證集料與瀝青結(jié)合料緊密黏結(jié)在一起，應(yīng)注重壓路機(jī)初期碾壓工藝，保證有充足數(shù)量的膠輪壓路機(jī)，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(jié)合料接觸。

3.8 開放交通

乳化瀝青經(jīng)撒布、破乳和封層初步碾壓成型后，因為瀝青結(jié)合料與碎石之間的黏結(jié)強(qiáng)度還沒有達(dá)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(yīng)注意對車速進(jìn)行限制，車輛車速應(yīng)限制在40 km/h以內(nèi)，防止車輛行駛過快導(dǎo)致碎石松動移位、飛濺剝離，從而影響最終質(zhì)量。

4 結(jié)語

纖維瀝青碎石封層技術(shù)是一種環(huán)保、節(jié)能且性價比較高的新型養(yǎng)護(hù)技術(shù)，有進(jìn)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(wěn)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(shù)，以提升道路施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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