纤维碎石封层技术在道路预养护中的应用

孟飞虎，朱自立

(湖南省农林工业勘察设计研究总院，湖南 长沙 410007)

0 前言

在20世纪80年代，纤维碎石封层技术在法国最先被使用，十多年之后，欧美等国相继大规模使用。我国在本世纪初开始引进这项技术和相关设备，2006年，我省在邵怀高速工程中应用了此项技术，并取得了很好的防水、抗裂效果。本文结合G106 炎陵段改造这一工程实例，对纤维碎石封层技术进行了介绍和分析。

1 纤维碎石封层技术的概念、技术特点及适用条件

1.1 纤维碎石封层技术的概念

纤维碎石封层技术指的是采用专业设备(纤维碎石同步封层车)同步将两层乳化沥青(下层和上层)和一层纤维(中间层)喷洒到路面上，然后撒布一层碎石集料(见图1)。接着使用胶轮压路机对其进行初期碾压，完成后便可开放交通。

图1 同步纤维碎石封层车

1.2 纤维碎石封层技术的技术特点

1.2.1 抗裂性能好

因为纤维具有较高的抗拉伸以及弹性强度，所以中间层的这种网络纤维缠绕结构可以将路面局部的集中应力进行吸收和扩散，大大减小了路面中的结构应力，进而有效阻止了路面中裂缝的产生［1］。

1.2.2 具有良好的耐磨性

碎石集料经过碾压后会嵌入到纤维和沥青组成的网络缠绕结构中去，随着时间的推移，它们三者会紧密的联系在一起，形成稳定的力学嵌锁体系，大大降低了碎石集料滑移脱落的可能性，提高了道路的耐磨性能。

1.2.3 具有良好的防水性

由于中间的纤维层对上下两层的乳化沥青有很强的吸附作用，试验证明是普通粘结层的2～5 倍，这就会使封层的密闭性更强，有效阻止了沥青的流动，使得路面有良好的防水性能。

1.2.4 封层的稳定性较高

由于网络纤维缠绕结构的存在，在较高温度的条件下也可以稳定沥青结合料，大大减少路面高温泛油的病害，而且由于纤维碎石封层具有高弹性模量及延伸率这种综合力学性能，也可有效阻止路面低温收缩裂缝产生，提高了封层的稳定性。

1.2.5 施工速度快

由于专业的纤维碎石同步封层车的研制成功并投入使用，乳化沥青和纤维的撒布工作可同时完成，施工速度快，而且往往会在乳化沥青中加入专门的速凝剂，也会大大缩短施工对交通的影响时间。

1.3 纤维碎石封层技术的适用条件

1.3.1 纤维碎石封层技术适用的道路类型

纤维碎石封层技术可以应用到普通沥青路面的预防性养护或表面耗损层的中修，以及一般等级公路的新建、大修，水泥路面加铺纤维层等工程。此外，在混凝土桥面铺装这种有较好渗透作用的乳化沥青结合料，可形成一层具有很高防水性能的保护膜，有利于延长桥梁寿命;也可作为低等级公路的表面层，经济实用［2］。

1.3.2 纤维碎石封层技术适宜的车流量以及运行速度

纤维碎石封层技术适用于交通量不超过1 500辆/(d·车道)的低、中等级道路;在较高交通量的道路中应根据实际情况慎重采用;在特低和特高等级的公路中则不应该使用此方法。

结合车辆轮胎引起的碎石脱落以及交通安全等因素，在应用了纤维碎石封层技术的道路中，车辆行驶速度不应超过60 km/h。

1.3.3 纤维碎石封层技术适宜的路面状况

应用纤维碎石封层技术的前提条件是要求原路面要有足够的承载能力，整体稳定性较好，具体的技术状况指标见表1［3］。

表1 纤维碎石封层技术适宜的路面技术状况指标

2 工程应用

2.1 工程实例

G106 炎陵段位于湖南省炎陵县境内，是连接炎陵县和桂东县的重要通道，早期道路经过多年使用，技术状况已不能满足现在的通车需要。在2009年，炎陵县交通局经过研讨后开始对这段道路进行改造。这段道路全长约67.35 km，设计标准为二级公路，设计车速为40 km/h，路面结构从下至上依次为:20 cm 底基层，20 cm 上基层，6 cm 下面层和 4 cm 上面层。为改善路面的各项性能，要在上基层和下面层中间加一层纤维封层。

2.2 施工技术与工序

2.2.1 材料准备

纤维碎石封层技术一般要求使用具有良好性能的乳化沥青，应优先选用快凝、阳离子以及SBS 聚合物的乳化沥青，表2是对沥青质量的一些具体要求。

纤维碎石封层技术一般使用的集料材质为花岗岩、石灰岩或玄武岩，在选择时应综合道路的实际交通量、乳化沥青类型以及社会经济效益等因素。表3和表4是对碎石集料的一些具体要求。

此外，使用的纤维应具有较好的切割性和吸油率，优先选用那些环保、对人体无害的玻璃纤维制品。根据施工经验，纤维长度范围一般选取30～120 mm，选取60 mm 的情况较多。如果路面的龟裂、网裂病害较为严重，应加大纤维的用量，表5是对纤维用量的一些规定。

表2 改性乳化沥青质量要求

表3 碎石集料质量指标要求

2.2.2 上料和铺摊

在铺料之前应先对路面进行彻底的清扫，防止杂质影响胶结料的效果。在加料时应把握好尺度，防止因加料过多导致集料溢出铺洒槽;同步车的速度一般控制在5～7 km/h，乳化沥青的撒布量为20 kg/m2，石料撒布量为10 kg/m2左右。在施工时还需要注意几点:①施工时的气温不得低于15 ℃，遇到大风或雷雨天气时应立即停止作业;②在作业时应时刻注意沥青、纤维以及料石的比率是否合适;③应有专业的修补人员跟在同步车的后面进行修补作业，尤其是一些接缝处，还要及时刮除聚集在一起的沥青，防止以后出现剥离、泛油等病害。

表4 石料的用量范围要求

表5 纤维碎石封层技术对玻璃纤维的用量规定

2.2.3 碾压作业

纤维碎石封层技术和普通的沥青混凝土施工不同，它必须要等到封层温度降到100 ℃以下才可进行碾压作业，一般采用胶轮压路机碾压一遍即可，压路机的速度控制在4～7 km/h。

2.2.4 养生和恢复交通

一般情况下，在碾压作业完成以后就可恢复交通，但为了防止行车车速过高对新形成的封层造成破坏，需要在施工结束3 h 内设置警告牌来告诫行车将速度控制在30 km/h 以下，超过3 h 后便可彻底开放交通［4］。

3 结束语

纤维碎石封层技术在我国已经慢慢走向成熟，随着我国经济社会的不断发展，交通运输必将会迎来发展高潮，这项先进的技术凭借它具有的很多优点肯定会有良好的发展前景。

［1］谢祥根.同步碎石封层技术和SBS 改性沥青防水层的应用研究［J］.湖南交通科技，2007，33(1):10 －14.

［2］赵艳新，张 利.改性乳化沥青纤维碎石封层在路面面层施工中的应用［J］.辽宁省交通高等专科学校学报，2007，12(4):24－25.

［3］李 坤，李玉华.纤维碎石封层层间粘结强度形成机理［J］.公路交通技术，2009，10(5):36 －38.

［4］尹全贤，吕 良，闻家强.沥青纤维同步封层施工技术的应用研究［J］.北方交通，2008，12(8):56 －58.