纤维沥青碎石封层技术在公路工程中的应用

王志显

（中建路桥集团有限公司，石家庄 050000）

1 引言

随着道路交通领域的不断发展，我国道路主要结构形式发生了转变，由早期的以水泥混凝土路面结构形式为主转变为如今的以沥青路面作为主要结构形式进行道路铺设。沥青路面有着优越的路用性能，成为城市道路及高速公路等高等级道路建设的最佳选择。然而，随着使用时间的增加，沥青路面逐渐出现不同程度及不同形式的早期破坏，如裂缝、车辙、泛油等，影响道路使用寿命，这是道路工作者们急需解决的一大难题，对道路养护维修工作的研究成为近年来的一大热门趋势。

道路养护主要有预防性养护和修复性养护两类，其中，预防性养护主要是针对沥青路面早期出现轻微损坏，或通过病害调查发现存在某些隐性病害时进行预防养护[1]。选在该时机进行养护，不仅能保持道路功能的正常使用，延长道路使用寿命，还能节约养护成本，在实际工程中也非常适用。纤维沥青碎石封层技术是公路工程中常用的预防性养护技术之一，在抗压强度和弹性模量方面具有突出优势。本文结合具体工程项目，探究纤维碎石封层技术在公路工程中的具体应用。

2 纤维碎石封层技术特点

纤维碎石封层技术是以传统碎石封层技术为基础进行改良的养护技术。它的封层结构由两层同步喷洒沥青，并在两层沥青之间洒布一层纤维，最后再撒布一层碎石构成，这对封层的密实性有一定的增强效果，有利于提高防水性能，减少路面水损害。纤维的洒布呈类似网格形状，与沥青、碎石经压路机反复碾压后整体形成强度，碎石被嵌压至网格中不易产生脱落，对路面整体耐磨性能有较好的提升；加上纤维材料本身的弹性模量及抗拉强度较高，因此，纤维材料的应用可以显著提高道路整体结构的强度[2]。

3 工程概况

某高速公路全长53.47 km，双向四车道，路宽26 m，设计车速为120 km/h。该路段通车运营已近10年之久，随着近年来交通量的不断增加及重载交通的不断增多，且近几年该地区降雨量不断增加，对道路环境影响较大，导致该路段已出现不同程度的裂缝、坑槽等早期破坏，对车辆的行驶安全造成威胁。考虑到后期养护难度大、成本高，经有关部门讨论决定采用纤维碎石封层技术对该路段进行养护维修。

4 原材料

4.1 沥青

纤维碎石封层中需喷洒两层沥青材料，因此，作为主要原材料，沥青的合理选用对封层质量有直接影响。随着道路材料领域的不断发展，研究者们发现了乳化沥青这一优良材料，它具有较好的流动性，可扩大沥青的使用范围，有效提高道路质量，其养护费用也较低，适用于纤维碎石封层中。乳化沥青的主要技术指标检测结果见表1。

表1 乳化沥青主要技术指标检测结果

4.2 碎石

碎石材料的选取需要考虑两点主要因素，一是碎石具有较好的耐磨性与坚固性；二是与沥青的黏附效果较好。在道路工程中，玄武岩、石灰岩与花岗岩是常用的集料，其中，玄武岩作为碱性集料，不仅能与偏酸性的沥青产生较好的黏结效果，其自身的强度及耐磨性能也较为优越，对于用作路面磨耗层，玄武岩碎石是一个极佳的选择。本项目选用单一粒径且洁净度高的玄武岩碎石作为集料，其主要技术指标检测见表2。

表2 玄武岩主要技术指标检测

4.3 纤维

纤维碎石封层中的纤维一般为玻璃纤维，不仅对人体无伤害，对环境污染也较小。本项目选用的玻璃纤维直径约为16μm，长度为80 mm。纤维的加入可以吸附内外层沥青，形成一个稳定的沥青结构网，一定程度上提高了道路的耐久性，使其路用性能更为优良。

5 施工工艺

5.1 施工准备

为保证纤维碎石封层的施工质量，在正式动工之前，需要相关技术人员对原路面的实际情况进行勘察，根据实际工程情况拟定具体的施工方案，并对原路面中一些路段的特殊病害进行预处理，避免影响后期封层效果[3]。其次，采用清扫设备与人工清理结合的方式对原路面进行彻底清理，最大限度地减小杂尘对封层质量的影响。最后，对施工需要用到的设备及材料质量进行严格检测与把控，确保施工时可正常使用，避免临时出现状况影响工期。

5.2 沥青与纤维的洒布

使用纤维碎石封层车同步进行纤维与两层沥青的洒布，沥青的洒布宽度根据实际施工路面合理调整。施工过程中，需要控制纤维碎石封层车的行驶速度，一般控制在3~4 km/h为宜。乳化沥青的施工温度控制在65℃为宜。对于施工接缝处，应按光滑且紧密的原则处理，保证接缝良好，若平整度未满足相关要求，则需铲除重新处理。

5.3 碎石的撒布

为确保施工后的碎石与乳化沥青可达到一个最佳的黏结状态，施工过程中需要控制纤维碎石封层车与碎石撒布车的距离，两种设备车的速度保持同步，洒布过程中保持匹配状态。碎石的撒布量一般占70%，尽可能保证碎石均匀地洒布在沥青上，需安排人员对漏撒区域或碎石堆积处进行及时调整。

5.4 碾压

纤维碎石封层的碾压采用胶轮压路机设备，使用该设备的优势是可避免施工过程中碎石粘在压路机轮带或飞溅而影响路面质量。乳化沥青破乳后开始进行碾压，按照规范要求进行初压、复压及终压，压路机施工速度控制在2 km/h为宜，中途不得转向或停止。为使沥青与碎石的黏结效果良好，将碎石压入沥青中1/2处为宜。碾压过程结束后待4~6 h后可开放交通，交通初始开放时须控制车辆行车速度，避免出现碎石剥落或松动的情况，前期设置警示标志并安排专人看守。

6 试验路段检测

本文选取K10+450~K11+500作为试验路段，通过对比施工前后相应指标评价纤维碎石封层相关性能。

6.1 防水性能

路面具有良好的防水性能是减少水损害的重要因素。路面出现裂缝后，水分容易从裂缝中侵蚀至道路结构中，产生结构性破坏。为评价纤维碎石封层的防水性能的优劣，采用渗水仪对试验路段随机抽取5个测点进行检测，其检测结果见表3。

表3 纤维碎石封层防水性能检测结果

从表3的检测结果中可以看到，封层后的渗水系数整体上有了明显的降低，最大渗水系数由封层前的149 mL/min经封层后降至22 mL/min，表明纤维碎石封层具有良好的防水性能。

6.2 抗滑性能

路面具有足够的抗滑能力是车辆安全行驶的重要保障，其主要决定因素为车轮与路面间的摩擦力。公路工程中一般采用构造深度及摩擦系数这两大指标来评价路面的抗滑性能，为评价纤维碎石封层抗滑性能，本文对试验路段随机抽点进行检测，其检测结果见如表4。

表4 纤维碎石封层抗滑性能检测结果

从表4的检测结果中可以看到，封层后的构造深度和摩擦系数均有较大提升，封层前后的构造深度由0.83 mm增大到1.07 mm，其平均摩擦系数也由0.47增加到0.72，表明纤维碎石封层对路面抗滑性能的提升效果较为显著。

7 结语

纤维碎石封层作为预防性养护技术可封闭路面裂缝，防止裂缝的继续扩张，具有较好的防水效果，有效延长道路服役期。该封层作为路面磨耗层，可提高路面结构的整体强度，对路面抗滑性能及耐久性的提升也有着积极作用。总体而言，纤维碎石封层技术是公路养护中一项重要技术，且具有非常好的应用前景。