在公路工程養護中纖維封層的應用？
纖維封層是鋪設於舊瀝青面層與新瀝青面層或新建路基和新建瀝青面層之間的纖維封層粘結層,兼具極高的張力與彈力,對外界的應力具有極其有效的吸收和擴散功能。壹方面它能夠吸收攤鋪層中的應力或將車輛荷載產生的局部集中應力重新擴散和分布,通過纖維封層大面積的擴散減少了覆層所承受的張力並有效的抑制了裂縫的產生;另壹方面它能夠吸收和擴散舊瀝青路面原有裂縫或路基的反射應力,消除舊瀝青路面裂縫尖端產生的應力集中,能夠有效地抑制反射裂縫出現,有效阻止了因車載負荷過重造成的路面破壞,極大地提高了道路的使用壽命。
2、原材料技術要求
2.1乳化瀝青
從纖維封層的原理可知,結合料必須同時保證足夠的粘結性能和流動性能。乳化瀝青只有具有足夠的粘結性能,才能保證骨料與原路面、骨料與骨料之間的粘結;在封層沒有成型前,乳化瀝青必須有壹定的流動性,以確保在膠輪的壓實作用下有足夠的爬升能力,只有這樣才能確保封層的質量。
2.2纖維
纖維的用量根據路面的狀況、施工類型、路面龜網裂嚴重程度進行確定。龜網裂越嚴重,纖維用量越大。應力吸收中間層比做磨耗層的纖維用量要大。纖維可切割成30mm,60mm或120mm。
2.3碎石
對碎石種類無特殊要求,可以采用石灰巖、花崗巖、玄武巖等,常用級別為:4mm～6mm,6mm～10mm,10mm～14mm。具體所用級配要根據交通量、施工結構等不同因素選擇,骨料要清潔。對磨耗層和應力吸收中間層施工,原則上以上三種碎石級配均可采用,磨耗層養護施工普遍采用6mm～10mm碎石級配通用類型,應力吸收中間層施工采用4mm～6mm碎石級配通用類型。纖維封層各材料用量見表1。
2.4抗剝落劑
抗剝落劑的具體用量須根據路面的具體狀況和試驗來確定。以經驗來說,抗剝落劑添加量壹般為瀝青重量的30%,計算公式如下: 抗剝落劑用量=瀝青重量×0.3。
3、原路面的先期處理
1）舊瀝青路面如果存在壅包,要先進行銑刨,保證路面平整;
2）對於強度不足的路段要進行補強;
3）坑槽要進行修補;
4）對大於5mm的裂縫要進行灌縫,大縫要填充灌縫料,小於5mm的裂縫通過壓縮空氣吹掃後用乳化瀝青灌縫;
5）施工單位應做好配套工作,如配套設備的組織協調工作,原材料供給,交通的封閉、開放及車輛限速工作;
6）在施工前要對路面進行徹底清掃,確保路面無塵土、雜物。
4、施工過程
4.1試驗段
先在壹段路面上進行壹次試驗路施工作業,並根據效果對施工各參數進行調整（包括纖維封層設備瀝青噴灑、纖維撤布試作業,碎石撒布車碎石撒布量的修正）,直到達到預期效果後,再進行連續長距離的施工。在施工過程中,隨時根據情況做出相應的響應,確保施工按設計要求進行。
4.2同步灑布瀝青和纖維
法國賽格瑪（SECMAIR）纖維封層設備同1臺設備同時進行2層瀝青噴灑,1層纖維撤布施工。根據全幅寬度調整瀝青灑布寬度,使施工幅數為整數,減少作業時間,灑布1層瀝青,同時儀器將纖維破碎成規定尺寸,同時灑布第2層瀝青,瀝青溫度不得低於80℃,車速控制在3km/h～4.5km/h,最佳車速為3.6km/h。
4.3撒布碎石
碎石撤布車續接跟進纖維封層設備進行碎石撒布,碎石撒布車撒布寬度調整到與瀝青幅寬相同,可在0.26m～3.75m之間調整,車速與纖維封層設備相匹配。
4.4局部處理
每車料起點、終點縱向裂縫處視具體情況進行人工處理,過厚或過薄地區進行人工找平,所有這些工作應盡量在最短時間內完成。石料撒布應在瀝青破乳前施工完畢。
4.5碾壓
撒布壹段碎石,應立即用6t～8t膠輪壓路機跟進碾壓作業,碾壓2遍～3遍,碾壓初始速度不宜超過2km/h,以後可適當增加。經穩壓後的碎石侵入深度為粒徑的1/2為宜。
4.6初期養護與開放交通
施工結束,碾壓完成後,待乳化瀝青破乳後15min即可全面開放交通,車輛交通基本不受路面施工影響,但須對來往車輛進行限速,設立標誌或派人把守,使過往車輛車速限制在40km以下。對於壹些散落在路邊的骨料,及時進行清除。
5、質量評價和驗收
封層的質量驗收指標包括外觀質量、厚度、平整度、寬度、石料剝落、構造深度、摩擦系數擺值、滲水系數等。壹般情況下,可按如表2所示的標準進行檢查及驗收。
6、纖維封層抗滑性分析
纖維封層作為磨耗層,其抗滑性指標為構造深度。對省道S314K57+650～K57+880段的纖維封層路面做構造深度試驗,將施工天數與構造深度數據連成圓滑的曲線,隨著行車碾壓天數的增加,前3天構造深度下降較快,第3天降到2mm左右,以後構造深度下降速率逐漸減小,到行車碾壓第8天,構造深度降到1.5mm左右。此後隨著行車碾壓天數的增加構造深度繼續緩慢下降,到行車碾壓第80天,構造深度降到1.68mm左右。試驗室模擬纖維封層路面做構造深度試驗,將碾壓天數與構造深度數據連成圓滑的曲線,如圖1所示。
圖1試驗室模擬纖維封層路面的構造深度與碾壓天數關系曲線圖
由圖1可知:隨著碾壓天數的增加,前3天構造深度下降較快,第3天降到1mm左右,以後構造深度下降速率逐漸減小,到碾壓第10天,構造深度降到0.7mm左右,與前面對實際纖維封層路面行車碾壓第80天測得的構造深度對應。此後隨著碾壓天數的增加構造深度幾乎不再下降。
7、經濟性分析
對熱拌瀝青混凝土、稀漿封層/微表處、纖維封層等路面養護技術的每平方米瀝青用量進行研究和對比,從比較結果可明顯看出:纖維封層的每平方米瀝青用量比稀漿封層/微表處成本少0.7kg～1.5kg,為熱拌瀝青混凝土的1/2左右。
8、幾點結論
介紹了纖維封層的技術原理和材料技術要求,分析了纖維封層的施工工藝,給出纖維封層質量評定和驗收標準,並進行了抗滑性和經濟性分析,得出纖維封層技術值得推廣應用的結論。
1）纖維封層是壹種環保節能、性價比高的新型養護技術,值得進壹步推廣使用。
2）構造深度作為測定抗滑性能指標具有深遠的意義。在實踐中應逐步發展和完善該評價辦法,以便於質量的評定和驗收。
3）到目前為止,在施工中纖維封層各材料用量還基於經驗。因此纖維封層配合比設計是下壹步重點研究的問題。
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