纤维碎石封层技术研究与应用

摘要：近年来，随着交通量的不断增加，普通封层技术的缺点逐渐显露出来,人们开始关注纤维碎石封层技术，纤维碎石封层具有高耐磨性、高防水性、低温抗裂性、施工快捷性。正是由于具有以上优良品质，纤维碎石封层受到了人们的普遍欢迎，具有广阔的应用前景。

关键词：纤维；碎石；封层；应用

中图分类号：TU63文献标识码： A

一、纤维碎石封层概述

纤维碎石封层技术是指采用纤维封层核心设备同时洒(撒)布沥青粘结料和玻璃纤维,然后在上面撒布碎石经碾压后形成新的磨耗层或者应力吸收中间层的一种新型道路建设施工和养护技术。

纤维碎石封层结构为1层沥青+1层纤维+1层沥青+1层碎石形成的一种物料相互作用的致密网络缠绕结构。这种纤维封层,由于纤维本身高抗拉伸强度和高弹性模量值的特性,有效地提高了封层的抗拉、抗剪、抗压和抗冲击强度。两层沥青的连续洒布,更加提高了封层的密闭性,加之结构中起到加筋和桥接作用的纤维对于前后两层沥青结合料起到极强的吸附作用,它能非常容易地吸附沥青中的油分,增加其粘度和粘附力,能有效阻止沥青的流动,在原有路面上形成一层致密的保护膜,对沥青起到高温稳定、增韧阻裂的作用,从而避免了高温泛油

造成的路面病害,减少了道路路基因水渗透的早期破坏,延长了道路的使用寿命。

二、纤维封层技术的优点

(一)应力吸收和扩散能力、抗裂能力强

具有网格缠绕结构的纤维碎石封层，由于纤维的高抗伸强度、高弹性模

量特性以及加筋与桥接作用，对路面结构中的局部集中应力可有效地进行吸收、扩散并重新分布，有效地降低路面结构中的应力，减少路面结构层中的裂缝产生，并抑制、阻止反射裂缝的出现。

(二)防水性能好

由于具有上、下两层均匀洒布的沥青结合料，其密}朴性更强；另外纤维对上、下两层沥青结合料的吸附作用，可明显阻止沥青的流动，形成一层致密的保护膜，具有更好的防水性能。

(三)耐磨性能好

碎石集料嵌人使得纤维、沥青结合料和碎石集料三者紧密相连，形成稳定复合的力学嵌锁体系，有效地限制了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。

(四)稳定性能高

由于具有独特的网络缠绕结构，对沥青结合料可起到高温稳定作用，可减少路面高温泛油病害；由于具有高弹性模量、高延伸率的综合力学性能，可有效抑制沥青路面的低温收缩裂纹，从而减少了水损坏，提高了水稳定性。

(五)施工快捷

由于采用专门的纤维碎石封层车完成自动切割及撒布，并随即撒布碎石和进行初碾，施工速度快，缩短了初期养护的时间。

三、纤维碎石封层适用范围

(一)预防性养护或中修的表面磨耗层

一般地讲当路面出现各种裂缝及松散类病害,需要封闭表面裂缝以阻止水下渗，或当路面抗滑性能下降，需要提供表面磨耗层时，或路面出现功能下降时，应考虑采用纤维碎石封层。纤维碎石封层用于普通公路沥青路面预防性养护和中修的表面磨耗层，可以提高路面的防水、防裂、防老化、抗滑及耐磨性能，延缓路面的大修周期,延长路面的使用寿命。

做预防性养护或中修的表面磨耗层时，路面结构应具有足够的强度、较好的平整度、较低的车辙深度。

(二)应力吸收中间层

纤维碎石封层用于沥青路面新建、大修的应力吸收中间层，能吸收、扩散局部集中应力，可抑制反射裂缝的出现、减少路面病害的发生。纤维碎石封层还可以应用各级公路沥青路面的下封层，能较好地封闭表面空隙，防止水份浸入下面层或基层，提高路面的抗水损害能力。

四、施工与质量控制

(一)施工前准备

1、原路面准备

(1)原路面必须具有足够的整体强度，对于局部强度不足处，必须进行补强。

(2)原路面宽度大于3mm 的块裂、纵横向裂缝应进行灌缝处理，裂缝宽度大于5mm的龟裂应进行挖补处理。

(3)原路面出现的局部破损、严重车辙、沉陷、波浪拥包等病害应事先进行处理。

(4)原路面上的垃圾、杂物、松散集料及障碍物等应提前进行彻底清除。

2、材料准备、存储及性能检验

(1)碎石集料可存储在工程沿线适合的位置,应保证集料免受污染和碎裂；

(2)乳化沥青应采用具有加热、温控系统的专用沥青罐车存储，应保证其稳定性；

(3)纤维保存应防雨、防潮；

(4)进场材料应按规定要求进行质量检查和试验检验。

3、施工设备检验与调试

应提前对纤维碎石封层施工的机械设备进行性能检查、参数调试和校准，包括纤维碎石封层车及配套设备、碎石撒布车、碾压设备、运输车、清扫设备等。

(二)试验路的铺筑

先在一段路面上进行一次试验路施工作业，并且根据效果对施工各参数进行调整（包括纤维碎石封层设备沥青喷射，纤维撒布，碎石撒布量的修正），直到达到预期效果后，在进行连续长距离的施工。在施工过程中，随时根据情况作出相应的响应，确保施工按设计要求进行。

(三)同步洒布沥青和纤维

法国赛格玛((SECMAIR)纤维碎石封层同一台设备可同时进行两层沥青喷洒，一层纤维撤布施工。根据全幅宽度调整沥青洒布宽度，使施工幅数为整数，减少作业时问，洒布一层沥青，同时设备将纤维破碎成规定尺寸，同时洒布第二层沥青，乳化沥青适宜温度为60 0C，控制车速在3~4.5 km/h,最佳车速为3.6 km/h。纤维用量根据封层的用途和旧路面的网裂程度进行调整。旧路面的网裂严重程度越大，纤维用量越大。

(四)碎石撒布

(1)碎石集料的撒布应在乳化沥青及纤维洒布后立即进行，宜控制在1~ 2m in内完成；碎石集料撒布车应尽量紧跟纤维碎石封层车，并保持最短距离。

(2)碎石撒布车、集料运输车的轮胎表面应洁净、平滑，其启动、停止、转弯应平缓，并严格控制行进速度，保持平稳运行，以防止碎石颗粒落地后弹跳或翻滚，或车辆轮胎拖拽、吸附碎石，造成集料颗粒上表面粘染沥青结合料，影响碾压效果和嵌挤就位质量。

(3)碎石撒布应平整、均匀，撒布量应符合设计用量要求；应注意及时通过外观检查碎石集料撒布的均匀性和撒布量是否合适。

(4)碎石集料表面不宜太干燥，可适当湿润，但不应太湿或湿度不均匀。

(5)应注意横向接缝位置碎石的撒布与清理；在纵向接缝搭接区域，应预留10 ~ 15cm 宽度不撒布碎石，等下一幅施工时再补撒。

(五)碾压

为使集料与沥青结合料之间能得到很好的嵌挤，压路机的初期碾压工序至关重要。应保证足够数量的胶轮压路机，在乳化沥青破乳后能及时完成初步碾压，使碎石定位并尽量与沥青结合料接触。撒布一段碎石，应立即用6～8 t 胶轮压路机跟进碾压作业，碾压2～3 遍，碾压初始速度不宜超过2 km/h，以后可适当增加。经稳压后的碎石侵入深度为粒径的1/2 为宜。

(六)初期养护

(1)当纤维碎石封层初期碾压结束后，应进行初期养护，禁止车辆通行，并在养护路段内设置相应的交通标志。

(2)综合考虑各种影响因素确定初期养护的时间，采用聚合物改性乳化沥青时，在良好的天气条件下，初期养护的时间一般为2~ 4 h。

(3)应避免在初期养护时间内出现阴雨或大幅降温天气。

(4)用于下封层时，应在乳化沥青完全凝结、固化后方可进行上层的施工。

(七)开放交通

(1)初期养护结束后，当乳化沥青与集料及下面层的粘接强度或粘聚力达到一定要求后，方可开放交通。

(2)在开放交通的初期应采取有效措施对通行车辆进行限载，禁止重载车辆通行；应限制车辆匀速运行且速度不超过20km /h,并不得制动和调头；应禁止畜力车、履带车、铁轮车通行。

结语

我国对纤维碎石封层的研究属起步阶段，还没有形成完整的设计理论体系，对配合比设计，施工工艺和质量管理的探讨也有待加强。目前规范中对于纤维碎石封层配合比的试验技术规定相对缺乏，现在所使用的方法主要是经验法。但是经验法的结论给出的材料用量范围较大，不能给出一个适宜的用量值。这个问题应引起足够重视，并得到合理的解决。

参考文献

[1]郭寅川.纤维沥青碎石封层结构行为及材料设计研究[D].长安大学,2012.

[2]周浪.路面纤维封层适用性与配合比设计方法研究[D].湖南大学,2012.

[3]沈佳,杨永伟,史载平.纤维封层技术在320国道路面大修工程中的应用[J]. 交通标准化,2013,06:55-58