同步纤维磨耗层在公路养护中的应用

刘承勇

摘  要：作为一种新型路面预防性养护技术，同步纤维磨耗层在公路养护中得到了广泛应用与推广。该文阐述了同步纤维磨耗层技术原理，分析了不同纤维掺量下磨耗层的路用性能，试验结果表明，同步纤维磨耗层可满足路面预防性养护使用要求。在此基础上，依托某公路工程，从黏层施工、磨耗层施工及质量检测等方面进行了探讨，以期全面提升工程质量。

关键词：同步纤维磨耗层;公路养护;路用性能

中图分类号：U416             文献标志码：A

0 引言

近年来，随着社会经济的快速发展，我国交通基础设施建设投资越来越大，截至2017年底，我国公路建设总里程已超过477万 km，高速公路建设里程跃居世界第一。公路网的逐步完善，为人们带来了极大的交通便利，并推进了区域经济发展，产生了巨大的社会效益与经济效益。在其快速发展的背后，大量早期修建的公路工程已步入大中修阶段，如何做好公路养护工作成了当前急需解决的问题。预防性养护技术是目前路面养护最常见的一种方式，这种养护模式可在路面结构性破坏还未发生前有效遏制病害发展，能够有效恢复路面使用性能，延长路面使用寿命，并具有良好经济性。同步纤维磨耗层是一种新型路面预防性养护技术，这种技术的应用，可达到提升预防养护质量，增强结构整体性，为此，在公路养护施工中对同步纤维磨耗层技术进行研究具有重要意义。

1 同步纤维磨耗层技术原理

2000年德国百灵公司首次提出“同步纤维磨耗层技术”，随后在西方发达国家这项预防性养护技术得到了广泛应用与推广。相比国外，我国同步纤维磨耗层技术研究较晚，这项技术是从2012年才在我国开始使用，作为一种新型、快速的预防性养护技术，同步纤维磨耗层技术是指通过专用设备对乳化沥青黏结料、玻璃纤维冷拌混合料同时进行喷洒、摊铺，即同时完成喷洒、摊铺2个施工工序，待碾压施工后，可形成一种新型的磨耗层，这种技术同时具备同步保存罩面、微表处2种养护工艺的优点，具有高黏附性与良好的防水性能，且施工便捷，可满足路面养护施工需求。

2 同步纤维磨耗层路用性能分析

在级配相同的条件下，于纤维磨耗层而言，纤维、水、水泥、沥青材料用量多少均会对路用性能造成严重影响。为充分了解混合料路用性能中纤维掺量的影响程度，该文选择0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25% 5种纤维掺量进行混合料路用性能检测。

2.1 黏聚力试验

黏结力试验能够充分反映纤维磨耗层初凝、交通开放时间。选择上述5类纤维掺量，对30 min、60 min 2个时间段的混合料黏聚力进行检测，结果见表1。

在混合料组成中，纤维可吸附少量沥青，且能改变混合料内部受力结构，为此，纤维掺量变化，对混合料黏聚力影响较大。由表1可见，纤维掺量的增加，混合料黏聚力也会随之增加，当掺量在0.1%～0.15%时，黏聚力变化最大，为此，建议0.1%～0.15%选择纤维掺量效果更好。

2.2 湿轮磨耗试验

一般情况下，纤维磨耗层的抗水损性能可通过湿轮磨耗试验进行测试。在不改变其他条件的情况下，按上述5类掺量，对1h、6h磨耗值进行试验。试验结果如表2所示。

      由表2可知，按照规范要求，混合料1 h湿轮磨耗值在540g/㎡以下，及6 h在800 g/m2以下的要求，表中未掺加纤维时，则1 h、6 h湿轮磨耗值均在该要求以下，则表明选择7.5%油石比最为合理。在掺加纤维后，混合料湿轮磨耗值随着掺量的增加不断下降，其主要原因在于纤维可对混合料内部受力结构的进行改变，加大了石料之间的黏结作用，由此说明，掺加纤维对混合料性能而言具有良好的作用，即时磨掉了大颗粒石料，但附近石料却不会轻易被连带出来。根据试验结果可选择0.05%～0.15%范围内的纤维掺量。

2.3 负荷车轮黏砂试验

稀浆混合料沥青最大用量可通过负荷车轮黏砂试验确定。同样在不改变其他条件的情况下，仅做纤维掺量改变，对混合料黏砂量指标进行分析，见表3。

由此可见，在增加纤维掺量的同时，混合料的黏砂量却呈下降趋势，其主要原因在于部分沥青被纤维吸附，混合料内自由沥青含量减小，在纤维加筋作用下，又对此类自由沥青迁移起到强烈的限制作用，但整体来讲，上述纤维掺量均满足规范规定。

2.4 车辙变形试验

混合料抗车辙能力的强弱可通过车辙变形试验进行测试，同样在不改变其他条件的情况下，仅改变纤维掺量，对混合料宽度变化率进行检测，由表3可见，上述掺量均满足5%以下规范规定。随着纤维掺量的不断增加，混合料宽度变化率随着下降，但在掺量在0.2%以上时，宽度变化率却呈现出增加趋势，说明纖维掺量并非越多越好，需合理控制掺量，为此建议选择0.2%以下纤维掺量。

综上所述，同步纤维磨耗层中纤维掺量可合理设定于0.1%～0.15%。

3 工程概况

某公路工程属于双向四车道，路基宽24.5 m，建成通车多年，路面早期病害显现，象横向裂缝、轻微车辙等，据路面勘查结果显示，该路段路况整体性能良好，仅局部存有纵向裂缝、网裂等现象。网裂病害是由微小裂缝组成，若仅选用灌缝法进行路面整治，并不能完全封闭裂缝，雨水仍会顺着裂缝下渗基层，长此以往将严重影响路面性能，为此必须通过罩面处治进行路面病害处理。

经检测旧路可知，桩号K239+000～K243+000段，PCI<80，DRC>5%，且剩余寿命超过8年，针对这种情况，可对此路段做预防性养护。原设计选择微表处技术进行养护，但发现微表处与原路面黏结性能较差，极易出现剥落、脱皮等问题，为了提高微表处的耐久性，决定改善微表处施工工艺，在玻璃纤维掺加的同时，并加铺一层高性能防水黏结层，则构成了一种新型养护方法，即同步纤维磨耗层。最终决定以路面结构：0.9 cm同步纤维磨耗层+改性乳化沥青专用黏层油+原路面的形式进行罩面处治。

4 同步纤维磨耗层技术要点

4.1 施工流程

（1）施工准备

施工前，要按照生产配合比，合理确定所有原材料的用量。拌和施工中，要保证混合料拌和均匀，沥青结合料被矿料颗粒完全裹住，一般以40 s～60 s控制拌和时间。若拌和过程中出现结团、离析、花白等问题，需及时处理。此外，还要控制好混合料温度，尤其是出厂温度，可控制在170 ℃～180 ℃，若在195 ℃以上不得用于施工。

（2）摊铺

选用专用摊铺设备，按照0.3 L/m2～0.5 L/m2喷洒改性乳化沥青材料，摊铺温度控制在160℃以上。按照匀速、缓行原则进行摊铺施工，为了保证摊铺的连续性，供料必须充足，一般可在摊铺机前等待5辆料车，卸料后，需迅速驶离现场。摊铺过程中，还需合理控制摊铺速度，一般为每分钟10 m～20 m，严禁摊铺时随意转弯、掉头。

（3）碾压

选择双钢轮压路机进行同步纤维磨耗层施工，静压时，碾压宽度需重叠1/3～1/4轮迹。为避免混合料黏轮，需保证轮胎始终湿润，碾压时无需开启振动模式。摊铺后，要尽快进行碾压施工，保证在110℃左右时即可完成整个碾压过程。碾压时，可根据碾压具体情况确定碾压遍数，且在5 km/h以内控制碾压速度。结束后，严禁任何在其上通行，待罩面温度降至70℃以内时，才能开放交通。

（4）接缝处理

第一，横向接缝。一般以垂直平接缝处理横向接缝，保证施工质量。第二，纵向接缝。条件允许情况下，尽可能一天内完成相同横断面摊铺。摊铺过程中，接缝可通过热料预热，整平时可选择人工方式，随后通过压路机进行纵向施工，保证纵向接缝碾压密实。

4.2 质量检测

（1）现场状况

施工结束后，观察施工现场，可见路面平整、美观，裂缝被封闭，具有良好性能。

（2）完工检测

完成试验段铺筑后，在规定时间内对其相关性能进行检测，检测结果见表4，由此可见，相比规范要求，同步纤维磨耗层各项指标均满足要求，具有良好的使用效果。

5 结语

综上所述，该文依托K239+000～K243+000段路面养护工程，对公路养护中同步纤维磨耗层技术的应用进行了分析与探讨，所得结论如下。

（1）在全面了解同步纤维磨耗层技术原理的基础上，对5种不同纤维掺量下，同步纤维磨耗层混合料路用性能进行了分析，并确定了纤维掺量范围，即0.1%～0.15%。

（2）依托K239+000～K243+000段路面养护工程，对通车运营后，路面病害问题进行了阐述，并提出了同步纤维磨耗层技术，通过拌和、摊铺和碾压等一系列施工流程，规范了施工工艺，并对工后路面现场实际状况进行了观测，可见路面平整，裂缝被封闭，经检测，可得路面性能良好，满足相关规范要求，具有良好的养护施工效果。

参考文献

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