纤维碎石封层在公路养护中的应用

翁文艳

（张家口市康保县交通局，河北张家口 076650）

1 引言

近年来，我国公路网络已经逐步趋向完善，新建公路比例降低，公路行业的重心逐步向路面养护发展。在我国，沥青路面凭借其优越的性能被广泛应用，而沥青路面最为重要的特点之一就是维修养护方便。目前，我国道路养护技术多种多样，但养护时间往往是路面已经发生损坏后。该类养护方法属于被动养护或应急养护，即使修复后路面功能性能够得到恢复，但道路使用寿命却仍会缩短。除了被动养护外，主动养护是目前研究的热点之一。主动养护是通过对路面状况良好或产生早期病害的路面进行养护，能够有效遏制病害的进一步发展，保证路面达到其设计使用寿命[1]。为了对道路预防性养护技术进行研究，保障道路的使用品质，本文主要结合工程实例，详细介绍纤维碎石封层养护技术的施工工艺及其使用效果。

2 纤维碎石封层适用范围

纤维碎石封层采用的原材料主要包括沥青黏结剂、纤维和碎石骨料。其施工工艺首先是在需要维修养护的路面上撒布沥青与纤维的混合料，其次，通过碎石撒布设备在沥青上布满碎石骨料，最后，通过压路机碾压形成封层。该技术常用于旧路面养护或半刚性基层，用于路面时能有效对车辙、裂缝等进行修复并提升路面抗滑、防水性能，用于半刚性基层时能有效吸收基层开裂产生的内应力，避免反射裂缝的产生[2]。

3 工程概况

某公路工程运行多年，道路结构以水泥稳定砂砾为承重层，沥青混凝土作为道路面层。随着道路使用年限的增加，路面不可避免出现裂缝等病害。考虑到当前路段为交通主要干道，车辆来往频繁，若不及时对路面进行养护可能会引起进一步的损坏。经检测单位检测显示，路面病害主要集中在K3+100～K4+000 路段，裂缝宽度普遍在3 cm 以内。考虑到路面使用具有一定年限，抗滑、防水能力下降，决定采用纤维碎石封层技术对该路段进行修复。

4 原材料

4.1 沥青结合料

纤维碎石封层在施工时由于需通过机械喷洒沥青结合料，应保证沥青能够充分黏结碎石骨料，因此，要求沥青具有良好的流动性能和黏结性能。目前，常用于纤维碎石封层的沥青结合料主要是热沥青，该类沥青优点是黏度高，能够充分保证与碎石的黏结。其次，评价纤维碎石封层施工质量的关键是防水。热沥青的防水性能良好，在修复路面裂缝病害的同时，能够有效隔绝水分进入裂缝缝隙，其缺点是流动性能不足，在使用机械喷洒时可能会造成机械堵塞。为了保证沥青各方面性能满足要求，对基质沥青进行乳化以提高其流动性，综合提高沥青结合料的各方面性能。乳化沥青选用标准见表1。

表1 乳化沥青检测指标

4.2 碎石

纤维碎石封层集料的首选应当是洁净、颗粒形状良好的碎石。在进行石料选择时不应单纯以外观作为评价标准，应从碎石强度、坚固性和与选用沥青的兼容性来考虑。本项目是通过纤维碎石封层修复路面，所选用的碎石直接受到车轮荷载的碾压与摩擦，因此，最适宜的碎石材料是玄武岩，该类岩石坚固性好，在长时间的轮胎作用下磨耗损失低。此外，应避免使用扁平状的碎石，该类碎石在车辆荷载碾压下十分容易断裂，极大地降低路面抗滑性能，从而引发事故。

4.3 纤维

在纤维材料的选择上，应当选择无害且对环境污染小的玻璃纤维。在沥青封层中掺入纤维后能够对内层或表层的沥青产生吸附效果，形成十分稳定的网状结构，提高了路面耐久能力。此外，在尺寸的选择上应选择直径小于20 cm 的纤维，合适尺寸的纤维能够吸附大量的沥青形成界面层，将会对碎石骨料具有良好的固定效果。

5 纤维碎石封层施工工艺

纤维碎石封层施工流程与普通碎石封层施工流程相差不大，两者主要区别在于纤维碎石封层中添加纤维提高的封层的部分性能。因此，纤维碎石封层施工工艺可参照碎石封层进行，具体施工工艺如下。

5.1 施工准备

纤维碎石封层施工前，应对旧道路的路面使用状况进行精确评估，结合交通量情况确定合适工程材料与施工方案。针对碎石与沥青等原材料进行必要的试验分析，确保其质量满足施工要求。此外，纤维碎石封层在撒布时，应确保全程均匀撒布，原路面出现的车辙或沉陷部位应进行预处理，避免纤维碎石封层施工完毕后路面凹凸不平。

5.2 施工过程

在全线进行纤维碎石施工前，应选择合适的路段作为试验路，施工完毕经检测满足要求后再扩大施工。纤维碎石封层的撒布采用封层车进行撒布施工，撒布前设置沥青与玻璃纤维的撒布量，根据路面宽度来实时调整。由于后续需进行碾压施工，应保证乳化沥青洒布时温度在60 ℃左右，同时避免封层车对已洒布完毕的路面碾压。在沥青洒布过程中碎石应同步进行撒布，但需要控制封层车与碎石撒布机的距离，车距过于接近时无法保证沥青与碎石的最佳黏结状态。针对撒布接缝处应当光滑紧密，对于碎石撒布过多产生拥包部位应及时铲除，碎石撒布完毕后及时跟进碾压，碾压施工直接决定路面质量，通过碾压施工能够使碎石镶嵌至沥青中，提高路面稳定性[3]。

5.3 施工完毕

在碾压完毕后纤维碎石封层不能马上开放交通，此时碎石与沥青未充分黏结，直接通车将会使得碎石从沥青表面脱落，因此，碾压完毕后仍需进行一定时间的养护，养护完毕后对试验路段各方面性能进行检验，满足要求后方可开放通车。

6 试验路段性能检验

6.1 抗滑性能试验

本项目选用玄武岩碎石作为封层材料以提高道路的抗滑性能。提高路面抗滑性，能在不良天气时能够有效避免车辆的打滑，降低交通事故发生概率。本项目通过对试验路段的构造深度和摆值BPN 进行检测，评价纤维碎石封层抗滑性能。检测具体数据见表2。

表2 构造深度及摆值BPN 检测结果

对养护完毕后纤维碎石封层进行抗滑性能试验后可知，原道路构造深度最小值为0.72 mm，通过纤维碎石封层养护后道路构造深度增大至0.84 mm，提升幅度高达16.47%，此外，同一点位的BPN 值由45 提高至75，说明路面养护后的抗滑性能有较大幅度的提升。

6.2 防水性能试验

以往研究表明，纤维碎石封层摊铺后能够有效隔绝水分，防止水分对原路面造成损害，为了评价纤维碎石封层防水性能，项目通过渗水仪对封层防水性能进行检验，具体数据见表3。

表3 渗水系数检测结果

对比封层前后渗水系数检测结果，原道路渗水系数最大值为189 mL/min，根据路面施工技术规范可知，该点位渗水系数不满足要求。采用纤维碎石封层后，该点位渗水系数下降至103 mL/min，低于规范要求的120 mL/min，说明养护后路面的防水性能明显提升。

7 结语

本文结合某公路工程介绍了纤维碎石封层技术在养护中的应用，对纤维碎石封层的特点及适用范围进行了阐述，详细介绍纤维碎石封层所采用的原材料和施工工艺，最后对试验路段进行数据检测得出以下结论：

1）原道路构造深度最小值为0.72 mm，养护后道路构造深度提升幅度高达16.47%，同一点位的BPN 值由45 提高至75，说明路面养护后的抗滑性能有较大幅度的提升。

2）采用纤维碎石封层后，原道路渗水系数最大值由189 mL/min 下降至103 mL/min，说明养护后路面的防水性能明显提升。