纤维碎石封层技术的应用研究

2014-12-10曹凯频

中国科技纵横 2014年12期

关键词：封层集料乳化

曹凯频

(甘肃省高速公路管理局,甘肃兰州 730000)

纤维碎石封层技术的应用研究

曹凯频

(甘肃省高速公路管理局,甘肃兰州 730000)

通过对纤维碎石封层功能、技术特点的研究,阐述了其适用范围、配合比设计和施工质量控制等方面的控制要点。

纤维碎石封层技术应用研究

沥青纤维碎石封层技术在我省公路养护中的应用还处于起步阶段。一般作为下封层、面层层间应力吸收层,还可用作旧路的耐磨层,进行预防性养护。本文针对沥青纤维碎石封层在我省公路预防性养护中的试验及使用情况进行介绍,为其在路面养护中的推广应用积累经验。

1 纤维碎石封层的功能和特点

1.1 定义

纤维碎石封层是采用专用设备同步喷洒两层乳化沥青(底层、上层)及撒布一层纤维(中间层)和碎石(表层),采用胶轮压路机进行初期碾压,最后通过自然行车作用压实形成的沥青路面表面磨耗层或应力吸收中间层。

1.2 功能

纤维碎石封层施工时,经过专门工艺切割成一定长度的纤维在上、下两层沥青结合料中呈乱向均匀分布并相互搭接,与沥青混合料形成了网络缠绕结构,从而有效提高封层的综合力学性能。

1.3 特点

(1)应力吸收和扩散能力。可对路面结构中的局部集中应力有效地进行吸收、扩散并重新分布,减少、抑制路面结构层中裂缝的产生。(2)防水性能好,密闭性更强,可明显阻止沥青的流动,形成一层致密的保护膜。(3)耐磨性能好。可有效地限制碎石集料因车辆载荷产生的滑移脱落,提高了路面的耐磨性能。(4)稳定性能高。对沥青结合料起到高温稳定作用,可减少路面高温泛油病害,有效抑制沥青路面的低温收缩裂缝,减少水损坏,提高水稳定性。(5)施工快捷,缩短了施工周期。

2 适用范围

2.1 应用范围

纤维碎石封层可普遍用于普通公路沥青路面预防性养护及中修的表面磨耗层, 各级公路沥青路面新建、大修及水泥混凝土路面加铺沥青路面的应力吸收中间层或下封层。

2.2 纤维碎石封层适宜的路面技术状况

原路面结构应具有足够的强度(承载能力)、整体稳定性和较好的平整度、较低的车辙,其技术状况指标应满足要求(表1)。

3 应用--配合比设计

3.1 配合比设计的基本内容

纤维碎石封层配合比设计首先是确定乳化沥青、碎石及纤维等材料的类型与特性,再根据工程的性质与目的、道路交通量、原有路面情况等因素,综合确定各种材料的用量,最后应根据试验检测结果或现场实际施工情况进行必要、合理的调整。

3.2 配合比设计的基本方法

碎石封层类配合比设计的基本方法可以分为经验法和理论法两类。

基于实践经验方法首先确定乳化沥青、碎石及纤维的用量范围,再以理论方法为指导,考虑实际的材料特性、路面技术状况、交通类型及交通量、气候特点等因素进行理论修正,并针对其力学性能及路用性能,采用室内试验方法进行检验。

表1 纤维碎石封层适合的沥青路面技术状况指标

表2 碎石级配要求

表3 纤维质量要求

表4 纤维碎石封层碎石集料的用量范围

表5 纤维碎石封层乳化沥青的用量范围

3.3 材料

(1)改性乳化沥青。纤维碎石封层应采用性能良好的改性乳化沥青,并宜优先选用快凝的SBS/SBR聚合物胶乳改性乳化沥青。改性剂剂量不宜小于3%,其质量满足《公路沥青路面施工技术规范》的要求。(2)碎石。纤维碎石封层应采用玄武岩、花岗岩、石灰岩等碎石集料。在作为表面层磨耗层时,宜采用玄武岩。碎石应尽量选用立方体形状、具有一定破碎面的粗集料,扁平指数及质量应满足规范要求(表2)。碎石集料应尽量采用单一级配。(3)纤维。纤维应具有良好的切割性、较高的断裂强度和较好的吸油率。一般采用喷射无捻粗纱型的玻璃纤维制品,并优先选用对环境污染小、对身体健康无害的无硼、无氟改进型玻璃纤维。其质量要求(表3)。纤维切割的长度应根据原路面病害类型及程度、乳化沥青类型及用量、纤维碎石封层厚度、碎石用量、交通量类型及大小等因素综合确定,一般为30mm～120mm。

3.4 配合比设计经验方法

(1)碎石集料的用量范围(表4)。纤维碎石封层中碎石集料的用量主要取决于封层的类型、厚度、碎石材料特性、交通量及路面技术状况等。当纤维碎石封层用于表面磨耗层时,碎石集料的用量应保证100%的覆盖率;当用于应力吸收层及其他下封层时,碎石集料的用量应保证70%以上的覆盖率。纤维碎石封层的最大厚度一般认为等于碎石集料的最大公称粒径。(2)乳化沥青的用量范围(表5)。乳化沥青的用量应考虑纤维碎石封层的类型、碎石集料的特性、碎石集料的用量、原路面技术状况、乳化沥青类型及沥青含量等因素。(3)纤维的用量范围(表6)。应根据原路面技术状况、交通量类型等因素进行适当调整。当路面龟网裂严重时,纤维的用量应大一些;应力吸收中间层的纤维用量应比表面磨耗层的纤维用量大一些。

3.5 配合比设计试验检验方法

根据经验方法或理论方法确定的纤维碎石封层材料配合比用量,应通过纤维吸油率试验、乳化沥青破乳时间试验、乳化沥青与碎石附着力试验等对其力学性能、路用性能进行检验,并根据试验结果进行必要的调整。

3.6 施工与质量控制

(1)施工机械设备。主要包括路面清扫设备、纤维碎石封层车、碎石撒布车、胶轮压路机、集料运输车、沥青罐车等。(2)施工前准备。首先对原路面存在的裂缝、松散及路基冻胀、翻浆等病害,进行修补处理;然后确定横向分幅(分车道)施工顺序,和纵向施工段长度与范围,并制定严格的施工组织计划。(3)铺筑试验。在正式施工前,应选择合适路段进行铺筑试验,其长度不小于50m。根据试验段的铺筑效果,检验乳化沥青、纤维及碎石集料的设计用量是否合适,依此调整材料配合比设计参数。(4)施工。施工程序共分十步:1)原路面清洁;2)施工引导线设置;3)乳化沥青及纤维洒布;4)碎石撒布;5)初期碾压;6)人工修补;7)初期养护;8)过量碎石清除;9)开放交通;10)后期养护。(5)质量管理与验收。施工结束开放交通1～2个月后,选取1km～3km路段进行质量检查、评价和验收,并同时提供必要的原始施工记录。