纖維碎石封層在公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

翁文艷

（張家口市康?？h交通局，河北張家口 076650）

1 引言

近年來，我國公路網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐步趨向完善，新建公路比例降低，公路行業(yè)的重心逐步向路面養(yǎng)護(hù)發(fā)展。在我國，瀝青路面憑借其優(yōu)越的性能被廣泛應(yīng)用，而瀝青路面最為重要的特點(diǎn)之一就是維修養(yǎng)護(hù)方便。目前，我國道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)多種多樣，但養(yǎng)護(hù)時(shí)間往往是路面已經(jīng)發(fā)生損壞后。該類養(yǎng)護(hù)方法屬于被動(dòng)養(yǎng)護(hù)或應(yīng)急養(yǎng)護(hù)，即使修復(fù)后路面功能性能夠得到恢復(fù)，但道路使用壽命卻仍會(huì)縮短。除了被動(dòng)養(yǎng)護(hù)外，主動(dòng)養(yǎng)護(hù)是目前研究的熱點(diǎn)之一。主動(dòng)養(yǎng)護(hù)是通過對(duì)路面狀況良好或產(chǎn)生早期病害的路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，能夠有效遏制病害的進(jìn)一步發(fā)展，保證路面達(dá)到其設(shè)計(jì)使用壽命[1]。為了對(duì)道路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究，保障道路的使用品質(zhì)，本文主要結(jié)合工程實(shí)例，詳細(xì)介紹纖維碎石封層養(yǎng)護(hù)技術(shù)的施工工藝及其使用效果。

2 纖維碎石封層適用范圍

纖維碎石封層采用的原材料主要包括瀝青黏結(jié)劑、纖維和碎石骨料。其施工工藝首先是在需要維修養(yǎng)護(hù)的路面上撒布瀝青與纖維的混合料，其次，通過碎石撒布設(shè)備在瀝青上布滿碎石骨料，最后，通過壓路機(jī)碾壓形成封層。該技術(shù)常用于舊路面養(yǎng)護(hù)或半剛性基層，用于路面時(shí)能有效對(duì)車轍、裂縫等進(jìn)行修復(fù)并提升路面抗滑、防水性能，用于半剛性基層時(shí)能有效吸收基層開裂產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，避免反射裂縫的產(chǎn)生[2]。

3 工程概況

某公路工程運(yùn)行多年，道路結(jié)構(gòu)以水泥穩(wěn)定砂礫為承重層，瀝青混凝土作為道路面層。隨著道路使用年限的增加，路面不可避免出現(xiàn)裂縫等病害。考慮到當(dāng)前路段為交通主要干道，車輛來往頻繁，若不及時(shí)對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)可能會(huì)引起進(jìn)一步的損壞。經(jīng)檢測單位檢測顯示，路面病害主要集中在K3+100～K4+000 路段，裂縫寬度普遍在3 cm 以內(nèi)?？紤]到路面使用具有一定年限，抗滑、防水能力下降，決定采用纖維碎石封層技術(shù)對(duì)該路段進(jìn)行修復(fù)。

4 原材料

4.1 瀝青結(jié)合料

纖維碎石封層在施工時(shí)由于需通過機(jī)械噴灑瀝青結(jié)合料，應(yīng)保證瀝青能夠充分黏結(jié)碎石骨料，因此，要求瀝青具有良好的流動(dòng)性能和黏結(jié)性能。目前，常用于纖維碎石封層的瀝青結(jié)合料主要是熱瀝青，該類瀝青優(yōu)點(diǎn)是黏度高，能夠充分保證與碎石的黏結(jié)。其次，評(píng)價(jià)纖維碎石封層施工質(zhì)量的關(guān)鍵是防水。熱瀝青的防水性能良好，在修復(fù)路面裂縫病害的同時(shí)，能夠有效隔絕水分進(jìn)入裂縫縫隙，其缺點(diǎn)是流動(dòng)性能不足，在使用機(jī)械噴灑時(shí)可能會(huì)造成機(jī)械堵塞。為了保證瀝青各方面性能滿足要求，對(duì)基質(zhì)瀝青進(jìn)行乳化以提高其流動(dòng)性，綜合提高瀝青結(jié)合料的各方面性能。乳化瀝青選用標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 乳化瀝青檢測指標(biāo)

4.2 碎石

纖維碎石封層集料的首選應(yīng)當(dāng)是潔凈、顆粒形狀良好的碎石。在進(jìn)行石料選擇時(shí)不應(yīng)單純以外觀作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)從碎石強(qiáng)度、堅(jiān)固性和與選用瀝青的兼容性來考慮。本項(xiàng)目是通過纖維碎石封層修復(fù)路面，所選用的碎石直接受到車輪荷載的碾壓與摩擦，因此，最適宜的碎石材料是玄武巖，該類巖石堅(jiān)固性好，在長時(shí)間的輪胎作用下磨耗損失低。此外，應(yīng)避免使用扁平狀的碎石，該類碎石在車輛荷載碾壓下十分容易斷裂，極大地降低路面抗滑性能，從而引發(fā)事故。

4.3 纖維

在纖維材料的選擇上，應(yīng)當(dāng)選擇無害且對(duì)環(huán)境污染小的玻璃纖維。在瀝青封層中摻入纖維后能夠?qū)?nèi)層或表層的瀝青產(chǎn)生吸附效果，形成十分穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高了路面耐久能力。此外，在尺寸的選擇上應(yīng)選擇直徑小于20 cm 的纖維，合適尺寸的纖維能夠吸附大量的瀝青形成界面層，將會(huì)對(duì)碎石骨料具有良好的固定效果。

5 纖維碎石封層施工工藝

纖維碎石封層施工流程與普通碎石封層施工流程相差不大，兩者主要區(qū)別在于纖維碎石封層中添加纖維提高的封層的部分性能。因此，纖維碎石封層施工工藝可參照碎石封層進(jìn)行，具體施工工藝如下。

5.1 施工準(zhǔn)備

纖維碎石封層施工前，應(yīng)對(duì)舊道路的路面使用狀況進(jìn)行精確評(píng)估，結(jié)合交通量情況確定合適工程材料與施工方案。針對(duì)碎石與瀝青等原材料進(jìn)行必要的試驗(yàn)分析，確保其質(zhì)量滿足施工要求。此外，纖維碎石封層在撒布時(shí)，應(yīng)確保全程均勻撒布，原路面出現(xiàn)的車轍或沉陷部位應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，避免纖維碎石封層施工完畢后路面凹凸不平。

5.2 施工過程

在全線進(jìn)行纖維碎石施工前，應(yīng)選擇合適的路段作為試驗(yàn)路，施工完畢經(jīng)檢測滿足要求后再擴(kuò)大施工。纖維碎石封層的撒布采用封層車進(jìn)行撒布施工，撒布前設(shè)置瀝青與玻璃纖維的撒布量，根據(jù)路面寬度來實(shí)時(shí)調(diào)整。由于后續(xù)需進(jìn)行碾壓施工，應(yīng)保證乳化瀝青灑布時(shí)溫度在60 ℃左右，同時(shí)避免封層車對(duì)已灑布完畢的路面碾壓。在瀝青灑布過程中碎石應(yīng)同步進(jìn)行撒布，但需要控制封層車與碎石撒布機(jī)的距離，車距過于接近時(shí)無法保證瀝青與碎石的最佳黏結(jié)狀態(tài)。針對(duì)撒布接縫處應(yīng)當(dāng)光滑緊密，對(duì)于碎石撒布過多產(chǎn)生擁包部位應(yīng)及時(shí)鏟除，碎石撒布完畢后及時(shí)跟進(jìn)碾壓，碾壓施工直接決定路面質(zhì)量，通過碾壓施工能夠使碎石鑲嵌至瀝青中，提高路面穩(wěn)定性[3]。

5.3 施工完畢

在碾壓完畢后纖維碎石封層不能馬上開放交通，此時(shí)碎石與瀝青未充分黏結(jié)，直接通車將會(huì)使得碎石從瀝青表面脫落，因此，碾壓完畢后仍需進(jìn)行一定時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)完畢后對(duì)試驗(yàn)路段各方面性能進(jìn)行檢驗(yàn)，滿足要求后方可開放通車。

6 試驗(yàn)路段性能檢驗(yàn)

6.1 抗滑性能試驗(yàn)

本項(xiàng)目選用玄武巖碎石作為封層材料以提高道路的抗滑性能。提高路面抗滑性，能在不良天氣時(shí)能夠有效避免車輛的打滑，降低交通事故發(fā)生概率。本項(xiàng)目通過對(duì)試驗(yàn)路段的構(gòu)造深度和擺值BPN 進(jìn)行檢測，評(píng)價(jià)纖維碎石封層抗滑性能。檢測具體數(shù)據(jù)見表2。

表2 構(gòu)造深度及擺值BPN 檢測結(jié)果

對(duì)養(yǎng)護(hù)完畢后纖維碎石封層進(jìn)行抗滑性能試驗(yàn)后可知，原道路構(gòu)造深度最小值為0.72 mm，通過纖維碎石封層養(yǎng)護(hù)后道路構(gòu)造深度增大至0.84 mm，提升幅度高達(dá)16.47%，此外，同一點(diǎn)位的BPN 值由45 提高至75，說明路面養(yǎng)護(hù)后的抗滑性能有較大幅度的提升。

6.2 防水性能試驗(yàn)

以往研究表明，纖維碎石封層攤鋪后能夠有效隔絕水分，防止水分對(duì)原路面造成損害，為了評(píng)價(jià)纖維碎石封層防水性能，項(xiàng)目通過滲水儀對(duì)封層防水性能進(jìn)行檢驗(yàn)，具體數(shù)據(jù)見表3。

表3 滲水系數(shù)檢測結(jié)果

對(duì)比封層前后滲水系數(shù)檢測結(jié)果，原道路滲水系數(shù)最大值為189 mL/min，根據(jù)路面施工技術(shù)規(guī)范可知，該點(diǎn)位滲水系數(shù)不滿足要求。采用纖維碎石封層后，該點(diǎn)位滲水系數(shù)下降至103 mL/min，低于規(guī)范要求的120 mL/min，說明養(yǎng)護(hù)后路面的防水性能明顯提升。

7 結(jié)語

本文結(jié)合某公路工程介紹了纖維碎石封層技術(shù)在養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用，對(duì)纖維碎石封層的特點(diǎn)及適用范圍進(jìn)行了闡述，詳細(xì)介紹纖維碎石封層所采用的原材料和施工工藝，最后對(duì)試驗(yàn)路段進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測得出以下結(jié)論：

1）原道路構(gòu)造深度最小值為0.72 mm，養(yǎng)護(hù)后道路構(gòu)造深度提升幅度高達(dá)16.47%，同一點(diǎn)位的BPN 值由45 提高至75，說明路面養(yǎng)護(hù)后的抗滑性能有較大幅度的提升。

2）采用纖維碎石封層后，原道路滲水系數(shù)最大值由189 mL/min 下降至103 mL/min，說明養(yǎng)護(hù)后路面的防水性能明顯提升。