聚酯玻纖布在路面裂縫處治中的應(yīng)用

郝永春

摘 要：半剛性基層路面路用性能良好，但是在溫度和交通荷載耦合作用下，瀝青面層會出現(xiàn)反射裂縫，如不及時(shí)對其維護(hù)，降雨時(shí)，雨水在裂縫處下滲，半剛性基層與瀝青層之間的層間粘結(jié)將會急劇下降，導(dǎo)致瀝青層剝落，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)層碎裂和擴(kuò)展，使瀝青面層出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞。聚酯玻纖布是玻璃纖維和聚酯纖維組成的混合物，因此具有很好的強(qiáng)度及柔韌性，鑒于此，本次研究深入開展了半剛性基層開裂機(jī)理及防裂措施的研究，提出了利用聚酯玻纖布來處理反射裂縫的方案，以期最大限度的減少收縮裂縫、提高路面的耐久性、節(jié)約資源和建設(shè)資金，推動(dòng)公路交通建設(shè)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：聚酯玻纖布;路面處治;反射裂縫

中圖分類號：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國逐漸加大高等級公路的修筑，基于半剛性基層路面的巨大優(yōu)越性，這種結(jié)構(gòu)逐漸被推廣應(yīng)用，但是半剛性基層路面也有不可避免的缺點(diǎn)，反射裂縫問題一直困擾著交通行業(yè)的研究人員;另外，半剛性基層路面中達(dá)到或超過設(shè)計(jì)使用年限的已有很多，由于施工以及交通量等原因，反射裂縫問題愈發(fā)嚴(yán)重，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)進(jìn)一步損壞，道路的使用功能嚴(yán)重下降。因此，無論是對新建半剛性基層瀝青路面還是改擴(kuò)建路面，都要重點(diǎn)研究反射裂縫的形成機(jī)理以及相應(yīng)的處置對策。聚酯玻纖布是由聚酯纖維和玻璃纖維加工而成的短纖針刺無紡?fù)凉げ?，具備很?qiáng)的分散應(yīng)力的能力，可以很好地延緩以及防治反射裂縫，本文結(jié)合具體工程案例，研究其反射裂縫的機(jī)理，通過試驗(yàn)路的鋪設(shè)，得出聚酯玻纖布在路面裂縫處治中具有良好的應(yīng)用效果。

1 反射裂縫的形成機(jī)理

反射裂縫是一種極為常見的道路質(zhì)量缺陷，一般可將反射裂縫分為2類，即溫度型、荷載型。荷載型是指路面受行車荷載影響，而產(chǎn)生的疲勞裂縫，主要以剪切型、張開型為主。當(dāng)車輛通過裂縫處，在車載碾壓下，會對瀝青面層產(chǎn)生剪切作用。若車輛從裂縫正上方碾壓通過，則以張開型方式呈現(xiàn)，而裂縫一側(cè)，可產(chǎn)生剪切裂縫。無論是車輛荷載引起的裂縫，還是溫度梯度引起的裂縫，都會產(chǎn)生裂紋，并逐步嚴(yán)重化。一般情況下，此過程可分為3個(gè)階段完成，如表1所示。

當(dāng)裂縫還處于第一階段時(shí)，基本上對路面使用性能不會造成影響，但在行車荷載與自然因素的反復(fù)作用下，雨水下滲至基層或路基，就會出現(xiàn)路基軟化情況，影響路基承載力。隨后裂縫周圍的路面結(jié)構(gòu)也將發(fā)生改變，甚至出現(xiàn)大幅度位移，并損壞路面，影響路面使用性能。當(dāng)病害持續(xù)加深，將影響道路行車的舒適性及安全，或發(fā)生嚴(yán)重交通事故。

2 路面裂縫處治中聚酯玻纖布的作用

聚酯玻纖布夾層主要通過自身變形來進(jìn)行應(yīng)力吸收，其特點(diǎn)為高彈性、防水能力強(qiáng)，及具有良好的柔韌性。為此，聚酯玻纖防裂布可達(dá)到分散應(yīng)力的效用，能夠改變裂紋位置，保證與原有位置偏移。在防治反射裂縫施工中，當(dāng)裂紋達(dá)到瀝青層之后，聚酯玻纖布可對裂紋的不斷擴(kuò)展起到延緩作用，從而增強(qiáng)路面性能，增加使用年限。其作用主要包括以下幾點(diǎn)：

（1）隔離作用。通過聚酯玻纖布隔離開裂紋和瀝青層，從而降低裂紋尖端應(yīng)力集中情況，從而減少裂縫尖端位置的拉應(yīng)力情況，有效延緩或控制裂縫向路面反射的速度，若基層產(chǎn)生裂縫，聚酯玻纖布材料具有強(qiáng)大抗拉強(qiáng)度，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)在粘結(jié)強(qiáng)度以上，能夠有效分散原本集中的應(yīng)力，最大限度降低裂縫產(chǎn)生的幾率。

（2）加筋作用。因聚酯玻纖布的拉伸強(qiáng)度極強(qiáng)，因此，可有效去除一部分裂縫的拉應(yīng)力，從而增強(qiáng)瀝青加鋪層的抗拉強(qiáng)度，并在此前提下，降低裂縫張拉變形的可能性。若為半剛性基層，在相應(yīng)范圍內(nèi)進(jìn)行反復(fù)性上下剪切，因此類材料的抗折性、延伸性能良好，不會出現(xiàn)折斷聚酯玻纖布的可能，從而增強(qiáng)應(yīng)力擴(kuò)展能力。

（3）傳遞荷載能力。通過聚酯玻纖布可將裂紋一側(cè)的作用力向另一側(cè)傳遞，這樣不單單可以達(dá)到裂縫尖端剪應(yīng)力集中情況的分散作用，還能降低接縫位置產(chǎn)生彎沉差的幾率。

（4）隔水作用。相比其他材料，聚酯玻纖布的隔水效果極佳，可將地表水浸入基層裂縫的情況予以隔斷，從而穩(wěn)固地基，降低裂縫產(chǎn)生的可能性。

3 工程概況

某公路改建工程，總長度為25.6 km，起訖樁號為K33+060～K58+642.040，本工程采用在舊路線形上直接加寬路面，為瀝青混凝土路面。本工程所在地勢平坦，地下水位較淺。在改建前，對路面進(jìn)行實(shí)地勘察，結(jié)果表明路面裂縫問題嚴(yán)重，且多為反射裂縫。為解決路面病害問題，必須采取切實(shí)可行的防治措施。傳統(tǒng)處治基層反射裂縫，需銑刨全部瀝青面層，對基層及裂縫開挖后修補(bǔ)，處治工藝繁瑣，質(zhì)量控制較難，且費(fèi)用較高。針對反射裂縫問題，近年來，在路面維修整治大修工程中，大面積在瀝青混凝土面層間及基層頂部裂縫或基層挖除修補(bǔ)處加鋪聚酯玻纖布來延緩反射裂縫，目前直觀觀測及鉆芯抽樣，裂縫暫未反射至路面上面層，效果較好。因此，決定采用聚酯玻纖布防治路面裂縫病害。

4 路面裂縫處治中聚酯玻纖布施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 底層表面清理

使用聚酯玻纖布，開展粘結(jié)料的噴灑作業(yè)前，需要做好底層表面清掃處理;保證工作面沒有水分的狀態(tài)下開展施工作業(yè)，若遇到雨水天氣，需要等到路面干燥之后再開展施工作業(yè)。為保證噴灑作業(yè)的質(zhì)量和效率，開展作業(yè)前進(jìn)行噴灑試驗(yàn)，選擇相應(yīng)的路段進(jìn)行，確定噴灑施工參數(shù)，為后續(xù)施工作業(yè)的開展提供準(zhǔn)確的依據(jù)。

4.2 測量、劃線

待底面驗(yàn)收合格之后，與拼接縫相對照，從而找出拼接縫的位置?？筛鶕?jù)擬鋪寬度，確定基準(zhǔn)線位置，將通過劃線，為鋪筑聚酯玻纖布提供保障。

在底面劃線范圍內(nèi)，均勻?qū)⒄硨佑蛧姙⑵渖?，與聚酯玻纖布寬度相比，噴灑寬度應(yīng)多出一些，可多出5 cm～10cm。

若施工溫度在5℃以上，灑布的熱粘層油出料溫度需合理控制在165℃～180℃之間。要求熱粘結(jié)料噴灑均勻，并對其用量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量，可控制在0.8 kg/m2～1.0 kg/m2之間，特殊情況下，可適當(dāng)摻加瀝青，從而增加粘結(jié)效果。若噴灑量過多，高溫施工條件下極易出現(xiàn)粘輪問題，可將一層0.1 mm以下粒徑的細(xì)沙撒鋪其上，并對輪胎進(jìn)行灑水保濕。

4.3 聚酯玻纖布鋪設(shè)及搭接

當(dāng)熱瀝青粘層油為液體狀，且向底面全部滲透之后，需及時(shí)進(jìn)行聚酯玻纖布鋪設(shè)，但要合理控制噴灑車和鋪設(shè)設(shè)備之間的距離，要適量縮短距離，便于及時(shí)進(jìn)行聚酯玻纖布鋪設(shè)。一般可采用人工方式鋪筑，必須保持速度一致，若存在速度快慢不同情況時(shí)，需馬上調(diào)整，確保能夠平滑鋪設(shè)。

為了快速壓實(shí)鋪設(shè)后的聚酯玻纖布，需配置輔助工具，如手扶式鋼輪壓路機(jī)等，及時(shí)在粘層油上碾壓。若鋪設(shè)過程中出現(xiàn)不平整等情況，需及時(shí)處理，如有褶皺問題，可通過工具刀及時(shí)將褶皺部位切開鋪平。在鋪設(shè)過程中不可避免會遇到接縫搭接情況，一般可在10 cm左右控制縱向搭接寬度，在15 cm左右控制橫向搭接寬度。根據(jù)要求，可采用橫縫搭接作為瀝青混凝土攤鋪方向，將其前端壓在后端上面，通過熱瀝青進(jìn)行粘結(jié)、穩(wěn)固。為避免搭接位置夾層過厚，可適當(dāng)減少搭接過寬部位，從而減弱底面和上面層之間的結(jié)合力，防止起鼓、脫離等問題出現(xiàn)在上面層。

在聚酯玻纖布鋪設(shè)之后，可通過石屑灑蓋兩側(cè)外露的熱粘結(jié)料，防止將封層粘起。當(dāng)鋪設(shè)完土工布，還沒有對保護(hù)層進(jìn)行覆蓋前，可通過手扶式鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行土工布鋪設(shè)，可一邊鋪設(shè)、一邊碾壓。為了便于在小范圍內(nèi)進(jìn)行施工，可在600 mm～700 mm之間控制鋼輪寬度，而最大壓實(shí)工作重量則可控制在500 kg。根據(jù)本工程實(shí)際情況，可在每小時(shí)2 km～4 km之間控制壓路機(jī)行駛速度，壓實(shí)施工可分為3個(gè)階段，即初壓、復(fù)壓與終壓，保證各階段壓實(shí)度滿足要求，合理控制壓實(shí)遍數(shù)。

4.4 保養(yǎng)維護(hù)

鋪設(shè)結(jié)束后，若熱黏結(jié)料溫度較高，未冷卻到常溫狀態(tài)，則不允許車輛、行人通行。在特殊情況下，如需及時(shí)開通，要求將一定量的機(jī)制砂撒布其上，做好防護(hù)。在聚酯玻纖布施工結(jié)束24 h之后才能攤鋪上層瀝青混合料，保證施工質(zhì)量。

5 結(jié)束語

綜上所述，瀝青路面通車運(yùn)營一段時(shí)間后，往往會出現(xiàn)早期病害問題，如裂縫、坑槽等，若不及時(shí)處理，極易產(chǎn)生反射裂縫，加之交通量過大、自然因素等影響，反射裂縫問題愈加嚴(yán)重，進(jìn)一步損壞了路面結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重降低了道路的使用功能。為此，必須采取合理措施有效防治路面反射裂縫。聚酯玻纖布是一種高效的防裂材料，將其用于路面反射裂縫防治，可有效減少路面裂縫，提高路面耐久性，節(jié)約資源，有助于推進(jìn)公路交通建設(shè)持續(xù)、健康發(fā)展。

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