纖維碎石封層技術(shù)簡介

1、纖維碎石封層技術(shù)的推廣與應(yīng)用 遼寧省公路局 祖熙宇 一、概述 (一)纖維碎石封層定義 纖維碎石封層是指采用專用設(shè)備同步噴灑兩層乳化瀝青(底層、上層)及撒布一層纖維(中間層)，再立即撒布一層碎石集料，隨即采用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行初期碾壓，最后通過自然行車作用壓實(shí)形成的瀝青路面表面磨耗層或應(yīng)力吸收中間層。 (二)纖維碎石封層的功能與技術(shù)特點(diǎn) 1、傳統(tǒng)碎石封層功能與特點(diǎn) 傳統(tǒng)碎石封層的主要目的是封閉路表面的微小裂縫、防止雨水滲入下面層或基層，主要功能包括防止瀝青面層的疲勞破壞、提高路面抗滑與耐磨性能、延遲既有路表面的老化并減少集料松散，在施工方法上采用層鋪法，在結(jié)構(gòu)上屬于嵌擠類，其施工便捷、造價(jià)低廉，適合

2、于低、中等交通量瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)與中修。 、纖維碎石封層的功能與技術(shù)特點(diǎn)2下兩層瀝經(jīng)過專門工藝切割成一定長度的纖維在上、纖維碎石封層施工時(shí)，圖青結(jié)合料中呈亂向均勻分布并相互搭接，與瀝青混合料形成了網(wǎng)絡(luò)纏繞結(jié)構(gòu)(，類似一層具有高彈性和高強(qiáng)度的防護(hù)網(wǎng)，可有效提高纖維碎石封層的2.1.1a) 抗拉、抗剪、抗壓和抗沖擊強(qiáng)度等綜合力學(xué)性能。 個(gè)方面的技術(shù)特點(diǎn)：國內(nèi)外資料表明，纖維碎石封層具有以下5 應(yīng)力吸收和擴(kuò)散能力、抗裂能力強(qiáng)） （1高彈性模量具有網(wǎng)絡(luò)纏繞結(jié)構(gòu)的纖維碎石封層，由于纖維的高抗拉伸強(qiáng)度、擴(kuò)對路面結(jié)構(gòu)中的局部集中應(yīng)力可有效地進(jìn)行吸收、特性以及加筋與橋接作用，散并重新分布，有效地降低路面結(jié)

3、構(gòu)中的應(yīng)力，減少路面結(jié)構(gòu)層中裂縫的產(chǎn)生， 并抑制、阻止反射裂縫的出現(xiàn)。 2（）防水性能好1/10 另外纖維對上、由于具有上、下兩層均勻?yàn)⒉嫉臑r青結(jié)合料，其密閉性更強(qiáng)；形成一層致密的保護(hù)膜，下兩層瀝青結(jié)合料的吸附作用，可明顯阻止瀝青的流動(dòng)， 具有更好的防水性能。 （3）耐磨性能好碎石集料嵌入由纖維和瀝青結(jié) 合料構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)纏繞結(jié)構(gòu)中被壓實(shí)成型并緊密裹縛，使得纖維、瀝青結(jié)合料和碎石集料三者緊密相連，形成穩(wěn)定復(fù)合的力學(xué)嵌鎖體系，有效地限制了碎石集料因車輛載荷產(chǎn)生的滑移脫落，提高了路面的耐磨 性能。 ）穩(wěn)定性能高（4 由于具有獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)纏繞結(jié)構(gòu)，對瀝青結(jié)合料可起到高溫穩(wěn)定 2.1.1a 圖纖維散布于兩層

4、乳化瀝青之間 作用，可減少路面高溫泛油病害；由于具有高彈性模量、高延伸率的綜合力學(xué)性能，可有效抑制瀝青路面的低溫收縮裂縫，從而減少了水損壞，提高了水穩(wěn)定性。 （5）施工快捷 由于采用專門的纖維碎石封層車同步完成兩層瀝青結(jié)合料的噴灑和一層纖維的自動(dòng)切割及撒布，并隨即撒布碎石和進(jìn)行初碾，其施工速度快捷；瀝青結(jié)合料一般采用快凝型改性乳化瀝青，縮短了初期養(yǎng)護(hù)和開放交通的時(shí)間。 二、纖維碎石封層的適用范圍 （一）纖維碎石封層的應(yīng)用類型 纖維碎石封層可用于普通公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)及中修的表面磨耗層, 各級(jí)公路瀝青路面新建、大修及水泥混凝土路面加鋪瀝青路面的應(yīng)力吸收中間層或下封層，瀝青混凝土橋面鋪裝的防水

5、層以及低等級(jí)公路(特別是鄉(xiāng)村公路)的面層。其中作為瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)或中修的表面磨耗層和應(yīng)力吸收中間層，應(yīng)用最為普遍。 1、 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)或中修的表面磨耗層 纖維碎石封層用于普通公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)及中修的表面磨耗層，可提高路面的防水、防裂、防老化、抗滑及耐磨性能，延緩路面的大修周期，延長路面的使用壽命。 2、 應(yīng)力吸收中間層或下封層 纖維碎石封層用于瀝青路面新建、大修及水泥混凝土路面加鋪瀝青路面的應(yīng)力吸收中間層，能吸收、擴(kuò)散局部集中應(yīng)力，可抑制反射裂縫的出現(xiàn)、減少路面病害的發(fā)生。 纖維碎石封層應(yīng)用于各級(jí)公路瀝青路面的下封層，能較好地封閉表面空隙，防止水分浸入下面層或基層，提高路面的抗水損害能

6、力。 2/10 3、 橋面鋪裝的防水層 采用高粘度改性乳化瀝青結(jié)合料，對水泥混凝土橋面有較好的滲透作用，可形成一層致密的保護(hù)膜，具有高防水性能、高抗裂性能和高應(yīng)力吸收與擴(kuò)散能力。 4、低等級(jí)公路的面層 可作為低等級(jí)公路(特別是鄉(xiāng)村公路)的表面層，具有經(jīng)濟(jì)、耐用的特點(diǎn)。 （二）纖維碎石封層適宜的道路交通量 纖維碎石封層用于表面磨耗層時(shí)適宜于低、中等級(jí)的交通量(1001500輛/d/車道)，高等級(jí)交通量不適宜采用或應(yīng)慎重采用，特低或特高等級(jí)交通量則不適合采用；用于應(yīng)力吸收中間層時(shí)適宜于較高等級(jí)的交通量(1500輛/d/車道)。 (三) 纖維碎石封層適宜的運(yùn)行速度 考慮路面輪胎噪音污染、動(dòng)水壓力引起

7、損壞、碎石脫落引起交通安全等因素，車輛運(yùn)行速度不宜超過60km/h。 (四) 纖維碎石封層適宜的路面技術(shù)狀況 原路面（或維修后的路面）結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度(承載能力)、整體穩(wěn)定性和較好的路面平整度、較低的車轍深度，其技術(shù)狀況指標(biāo)應(yīng)滿足下表的要求。 纖維碎石封層適合的瀝青路面技術(shù)狀況指標(biāo) 評價(jià)指標(biāo) RSL 剩余年限 SSI 路面強(qiáng)度指數(shù) DR 路面破損率 SFC 路面抗滑性能 IRI 行駛質(zhì)量指數(shù) RD 車轍深度 標(biāo)準(zhǔn) 6年 0.50 5.5 11 27.5 32 5.4 6mm 等級(jí) - 中等以上 次 次 中等以上 輕微 三、纖維碎石封層配合比設(shè)計(jì) (一)配合比設(shè)計(jì)的內(nèi)容與方法 1、配合比設(shè)計(jì)

8、的基本內(nèi)容 纖維碎石封層配合比設(shè)計(jì)的主要任務(wù)，首先是確定乳化瀝青、碎石及纖維等材料的類型與特性，再根據(jù)工程的性質(zhì)與目的、道路交通量、原有路面情況、施工季節(jié)等因素，綜合確定各種材料的用量，最后應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)檢測結(jié)果或現(xiàn)場實(shí)際3/10 施工情況進(jìn)行必要的、合理的調(diào)整。 2、配合比設(shè)計(jì)的基本方法 碎石封層類(包括纖維碎石封層、同步碎石封層、傳統(tǒng)的碎石封層及層鋪法表面處治等)配合比設(shè)計(jì)的基本方法可以分為經(jīng)驗(yàn)法和理論法兩類, 不同國家和地區(qū)采用不同的設(shè)計(jì)方法，但均可得出較為滿意的結(jié)果。 基于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方法首先確定乳化瀝青、碎石及纖維的用量范圍，再以理論方法為指導(dǎo)，考慮實(shí)際的材料特性、路面技術(shù)狀況、交通類型及交

9、通量、氣候特點(diǎn)等因素進(jìn)行理論修正，并針對其力學(xué)性能及路用性能，采用室內(nèi)試驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)。 經(jīng)驗(yàn)方法與理論方法相結(jié)合，是進(jìn)行纖維碎石封層配合比設(shè)計(jì)的有效方法，對于保證施工質(zhì)量與使用效果、延長使用壽命、預(yù)防施工后出現(xiàn)碎石集料嚴(yán)重散失和嚴(yán)重泛油等病害具有重要作用。 (二)材料 1、改性乳化瀝青 纖維碎石封層應(yīng)采用性能良好的改性乳化瀝青，并宜優(yōu)先選用快凝、陽離子、SBS/SBR聚合物膠乳改性乳化瀝青。SBS/SBR改性劑劑量不宜小于3%。 改性乳化瀝青質(zhì)量要求 試驗(yàn)項(xiàng)目 單位 PCR (I-B) 試驗(yàn)方法 破乳速度 - 快裂T0658 篩上剩余量(1.18mm) % 0.1 T0652 電荷 - 陽離

10、子正電(+) T0653 與礦料的粘附性，裹覆面積 - 2/3 T0654 Vialit板沖擊試驗(yàn) % 90 附錄A 值pH - 3 2pH計(jì) 粘度恩格拉粘度 E 25- 10 1T0622 瀝青標(biāo)準(zhǔn)粘度 C25,3s 25 8T0621 蒸發(fā) 殘留物 性質(zhì)含量 % 60 T0651 針入度(100g,25,5s) 0.1mm 80100 T0604 (5延度,5cm/min) cm 40 T0605 軟化點(diǎn)(環(huán)球法) 50 T0606 灰分% 1 ) 三氯乙烯溶解度(% 97.5 T0607 存儲(chǔ) 穩(wěn)定性1d % 1 T0655 5d % 5 4/10 2、碎石 纖維碎石封層應(yīng)采用玄武巖、花

11、崗巖、石灰?guī)r等碎石集料，應(yīng)綜合考慮纖維碎石封層的使用目的、乳化瀝青的類型及其相容性、碎石集料的自然資源條件、使用質(zhì)量效果與經(jīng)濟(jì)成本效益、交通量大小與等級(jí)等因素選擇確定。纖維碎石封層作為表面層磨耗層時(shí)，宜采用玄武巖。 碎石集料應(yīng)盡量選用立方體形狀、具有一定破碎面的粗集料，扁平指數(shù)應(yīng)滿足要求。碎石集料應(yīng)盡量采用單一級(jí)配，碎石集料應(yīng)潔凈。 碎石級(jí)配要求 級(jí)配 類型通過下列篩孔(mm)的質(zhì)量百分比(%) 適用于 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.075 FA1 100 100 0-100 0-40 0-10 1 低ADT FA2 100 90-100 0-25 0-5 - 1 中AD

12、T FA3 100 70-90 0-10 0-3 - 1 高ADT 碎石質(zhì)量要求 檢驗(yàn)項(xiàng)目 單位 標(biāo)準(zhǔn) 試驗(yàn)方法 注備 上封層 下封層 壓碎值% 26 30 T0316-2005 表面磨耗(上封層參照高等級(jí)公層) 路要求 洛杉磯磨耗損失% 28 35 T0317-2005 磨光值 PSV 40 - T0321-2005 軟石含量 % 3 5 T0320-2005 吸水率 % 2 3 T0304-2005 堅(jiān)固性 % 12 - T0314-2000 針片狀含量 % 18 20 T0312-2005 (1) 注粉塵含量 % 1 1 T0310-2005 (2) 注 破碎面- T0346-2005

13、(3) 注 與瀝青附著力% 90 90 A3 附錄 試驗(yàn)Vialit 3、纖維 纖維應(yīng)具有良好的切割性、較高的斷裂強(qiáng)度和較好的吸油率。應(yīng)采用噴射無捻粗紗型的玻璃纖維制品，并優(yōu)先選用對環(huán)境污染小、對身體健康無害的無硼、無氟改進(jìn)型玻璃纖維。 纖維切割的長度應(yīng)根據(jù)原路面病害類型及程度、乳化瀝青類型及用量、纖維5/10 碎石封層厚度、碎石用量、交通量類型及大小等因素綜合確定，一般為30mm120mm。 纖維的質(zhì)量要求如下所示。 纖維質(zhì)量要求 檢測項(xiàng)目 單位 指標(biāo) 備注 堿金屬氧化物含量% 無堿(E玻璃)類型 1% 12.4% 玻璃)類型 11.6%中堿(C纖維直徑 m 1223 線密度tex g/km

14、 斷裂強(qiáng)度 N/tex 0.20 0.25 用于應(yīng)力吸收中間層時(shí) 吸油率- 自身質(zhì)量的 5倍 纖維吸油率試驗(yàn)A1 附錄浸潤劑含量 % 2.0 0.5 增強(qiáng)型浸潤劑 外觀檢查- 符合GB/T 18369-2001 要求包括蛛網(wǎng)、磨損、錯(cuò)股、污漬、起毛、集束 等檢查項(xiàng)目 抗拉模量Mpa - 3400 Mpa 參考值: 3100 極限拉伸應(yīng)變% - 3.6% 參考值: 3.3 吸水性- 較小(5d) 觀察纖維吸水后體積和質(zhì)量的變化(三)配合比設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方法 1、碎石集料的用量范圍 纖維碎石封層中碎石集料的用量主要取決于封層的類型、封層的厚度、碎石材料特性、道路交通量及路面技術(shù)狀況等。當(dāng)纖維碎石封層用于

15、表面磨耗層時(shí)，碎石集料的用量應(yīng)保證100%的覆蓋率；當(dāng)用于應(yīng)力吸收層及其他下封層時(shí)，碎石集料的用量應(yīng)保證70%以上的覆蓋率。 纖維碎石封層碎石集料的用量范圍碎石規(guī)格級(jí)配類型() 碎石粒徑（mm）封層最大厚度（mm） 32 (m/1000m）碎石撒布量FCA1 (S14) 5 35 6) 79 (4FCA2 (S12) 510 10 9) 11 (79FCA3 (S10) 1015 15 11) 1214 (9纖維碎石封層的最大厚度一般認(rèn)為等于碎石集料的最大公稱粒徑。 2、乳化瀝青的用量范圍 乳化瀝青的用量首先應(yīng)考慮纖維碎石封層的類型、碎石集料的特性(類型、6/10 粒徑、形狀、級(jí)配等)、碎石集

16、料的用量、原路面技術(shù)狀況、乳化瀝青類型及瀝青含量等因素。 纖維碎石封層乳化瀝青的用量范圍 碎石粒徑(mm) 用于表面磨耗層時(shí)原路面狀況 用于應(yīng)力吸收層時(shí)原路面狀況 光滑、無裂縫麻面、裂縫、老化 光滑、無裂縫 麻面、裂縫、老化 35 1.51.8 1.61.9 1.31.6 1.7 1.4 510 1.82.1 2.21.9 1.61.9 1.72.0 1510 2.12.4 2.52.2 2.21.9 2.02.32注: 單位 kg/m； 乳化瀝青中的瀝青含量為 60% 通常，乳化瀝青的用量應(yīng)根據(jù)交通量類型與大小、施工季節(jié)(氣溫)等因素并進(jìn)行調(diào)整。重載交通多或高交通量路段，宜減少乳化瀝青用量

17、5%10%；秋季施工時(shí)的乳化瀝青用量應(yīng)比夏季施工時(shí)的乳化瀝青用量增加5% 左右。 3、纖維的用量范圍 應(yīng)根據(jù)原路面技術(shù)狀況、交通量類型等因素進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。 當(dāng)路面龜網(wǎng)裂嚴(yán)重時(shí)，纖維的用量應(yīng)大一些；應(yīng)力吸收中間層的纖維用量應(yīng)比表面磨耗層的纖維用量大一些。根據(jù)國外經(jīng)驗(yàn)，纖維長度范圍一般為30mm120mm，通常取60mm。 纖維碎石封層玻璃纖維的用量范圍 路面龜裂、網(wǎng)裂 病害程度 縱向接縫 覆蓋寬度邊線 30m 抗滑性能3 (ml/min) T0971-2008 滲水系數(shù)個(gè)點(diǎn)/km 不滲水5個(gè)點(diǎn) 現(xiàn)場實(shí)測 10 /km (%) 石料剝落度5不小于設(shè)計(jì)厚度、注(1) 10% 封層厚度代表值(2) 個(gè)

18、點(diǎn)/km 2) (g/m纖維用量范圍全線連續(xù) 50mm 直尺測量3m 6mm 不平整 用于表面磨耗層平順 范圍內(nèi)波動(dòng) 50mm 用于應(yīng)力吸收層 目測及全線連續(xù) 用尺量輕微、中等 構(gòu)造深度0.55 6080 TD 1.580100 5個(gè)點(diǎn)/km T0961-1995 中等、嚴(yán)重 TD(mm) 摩擦系數(shù)擺值BPN 80100 56 120 1005個(gè)點(diǎn)/km T0964-2008 4、配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)檢驗(yàn)方法 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)方法或理論方法確定的纖維碎石封層材料配合比用量，應(yīng)通過室內(nèi)7/10 試驗(yàn)或現(xiàn)場試驗(yàn)對其力學(xué)性能、路用性能進(jìn)行檢驗(yàn)、驗(yàn)證，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行必要的調(diào)整。主要試驗(yàn)包括：纖維吸油率試驗(yàn)、乳化

19、瀝青破乳時(shí)間試驗(yàn)、乳化瀝青與碎石附著力試驗(yàn)、構(gòu)造深度試驗(yàn)、磨擦系數(shù)試驗(yàn)、粘聚力試驗(yàn)、小球貫入試驗(yàn)等。 四、施工與質(zhì)量控制 施工機(jī)械設(shè)備) (一纖維碎石封層施工的主要設(shè)備包括路面清掃設(shè)備、纖維碎石封層車、碎石撒布車(器)、膠輪壓路機(jī)、集料運(yùn)輸車、瀝青罐車、裝載機(jī)、交通引導(dǎo)車等。 施工前應(yīng)完成各機(jī)械設(shè)備的性能檢驗(yàn)和參數(shù)校準(zhǔn)，確保處于良好的技術(shù)狀態(tài)，在數(shù)量及作業(yè)速度上應(yīng)互相匹配。 (二)施工前準(zhǔn)備 1、原路面準(zhǔn)備 原路面局部存在的嚴(yán)重裂縫、松散及路基凍脹、翻漿，以及輕微的變形、嚴(yán)重的泛油等病害，應(yīng)按養(yǎng)護(hù)規(guī)范的規(guī)定要求進(jìn)行修補(bǔ)處理。一般路面修補(bǔ)工作應(yīng)至少提前6個(gè)月完成，裂縫封閉工作應(yīng)至少提前3個(gè)月完成

20、，且宜在纖維碎石封層施工前1年的秋季進(jìn)行。 2、施工計(jì)劃方案 (1) 應(yīng)確定橫向分幅(分車道)施工順序，宜采用先兩側(cè)、后中間的方案； (2) 應(yīng)確定縱向施工段長度與樁號(hào)范圍及施工時(shí)間； (3) 應(yīng)明確材料配合比設(shè)計(jì)參數(shù)，確定材料總用量； (4) 應(yīng)明確所采用的施工機(jī)械設(shè)備、人員和數(shù)量； (5) 應(yīng)明確施工工序； (6) 應(yīng)制定交通控制措施； (7) 應(yīng)制定施工過程質(zhì)量管理、控制及保證措施。 (三)鋪筑試驗(yàn) 纖維碎石封層正式施工前，應(yīng)選擇合適路段按材料設(shè)計(jì)配合比進(jìn)行鋪筑試驗(yàn)，其長度不小于50m。應(yīng)檢驗(yàn)試驗(yàn)段內(nèi)材料用量的準(zhǔn)確性、均勻性，應(yīng)測量碎石集料的嵌入深度、觀察碎石集料的嵌擠效果等。根據(jù)試驗(yàn)段

21、的鋪筑效果，檢查機(jī)械設(shè)備的性能狀態(tài)，檢驗(yàn)乳化瀝青、纖維及碎石集料的設(shè)計(jì)用量是否合適，并依此調(diào)整施工設(shè)備的設(shè)置參數(shù)和材料配合比的設(shè)計(jì)參數(shù)。 (四)施工 纖維碎石封層對氣候條件的要求較為嚴(yán)格，理想的天氣條件是陽光充足、氣8/10 溫較高、濕度較低、微弱風(fēng)或無風(fēng)、無雨、無霧。 其中最低的溫度條件是氣溫高于15、路面溫度高于20且均處于上升趨勢；氣溫低于20、路面溫度低于25且處于下降趨勢時(shí)，不可施工；氣溫高于45時(shí)、路面溫度高于60時(shí)，不宜施工。施工中應(yīng)注意樹蔭下或其它陰涼處的路面溫度，以保證滿足上述要求。 施工程序共分十步： 第一步：原路面清潔； 第二步：施工引導(dǎo)線設(shè)置； 第三步：乳化瀝青及纖維灑布； 第四步：碎石撒布； 第五步：初期碾壓； 第六步：人工修補(bǔ)； 第七步：初期養(yǎng)護(hù)； 第八步：過量碎石清除； 第九步：開放交通； 第十步：后期養(yǎng)護(hù)。 （五）質(zhì)量管理與驗(yàn)收 施工結(jié)束開放交通12個(gè)月后，選取1km3km路段進(jìn)行質(zhì)量檢查、評價(jià)和驗(yàn)收，應(yīng)同時(shí)提供必要的原始施工記錄。 交工驗(yàn)收的現(xiàn)場檢查項(xiàng)目及要求如下表所示。 纖維碎石封層施工交工驗(yàn)收檢查要求 項(xiàng)目 質(zhì)量要求 檢驗(yàn)頻率 檢驗(yàn)方法 表面平整、空隙分布均勻；目測 全線連續(xù) 無松散、無泛油、無縱向條紋； 外觀