改性乳化沥青纤维同步碎石封层技术探讨

随着我国经济的不断增长，公路运输承担了越来越重要的责任，所以公路质量的好坏直接关系到服务水平。目前，我国大多数公路进入了养护维修阶段，如果公路得不到及时的养护和维修，将会直接影响到行车的安全。因此在出现早期病害的路段采用合适的预防性养护措施，能够起到良好的效果。现有的公路预防性养护措施主要有稀浆封层、微表处、同步碎石封层和表面处治等，其中纤维同步碎石封层技术具有良好的抗滑性能和防水性能以及较高的实用价值，有效地延长了道路的使用寿命。

　　纤维碎石封层在施工过程中，将纤维通过专门的工艺进行切割，保证纤维在沥青混合料中能够均匀分布，与沥青混合料相互衔接在一起，形成网络结构，这一层网络结构具有较高的弹性和强度，能够有效分散路面的受力。

　　改性乳化沥青纤维同步碎石封层的优势

　　吸收应力

　　改性乳化沥青纤维同步碎石封层具有鲜明的网络结构，同时纤维材料自身的抗拉度和弹性都比较强，能够在很大程度上提高普通的改性沥青同步碎石封层的强度，提供更好的抗拉和抗剪应力。这一优势主要体现在公路的大修、重铺工程中，将改性乳化沥青纤维同步碎石封层铺设到新旧两层路面中间，利用纤维同步碎石封层自身的网状结构优势，分散路面所受应力，并均匀地向外分散，减少路面在行车荷载作用下产生的局部应力集中现象，减缓了反射裂缝的发生和发展，减少下层所受到的张力作用。

　　耐磨性

　　改性乳化沥青纤维同步碎石封层技术的关键是改性乳化沥青、纤维和碎石的同步撒布过程。撒布的集料更改性乳化沥青和纤维材料相互混合在一起，形成网状结构，经过正常的车辆行驶对碎石封层进行碾压，使得集料和纤维、沥青胶结料紧密连续在一起，减少骨料的离析和滑落，大大提高路面的抗滑和耐磨性能，从而延长道路的使用寿命。

　　防水性

　　改性乳化沥青纤维同步碎石封层所具有的网状结构和其具有的优越的力学性能，保证了碎石封层的施工质量。

　　纤维材料自身的高弹性模量，可保证碎石封层抵抗季节和昼夜位差所引起的拉应变形，从而使改性乳化沥青同步碎石封层具有较好的低温抗裂性能，抑制温缩裂缝的发生，从而有效地防止外部水分侵入沥青路面内部，减少水损害的发生。

　　稳定性

　　通过研究改性乳化沥青同步碎石封层的结构形成机理，可以发现碎石封层能够形成缠绕在一起的网络结构，碎石封闭的同步施工保证了沥青混合料有更好的致密性，而且方便施工。同时纤维材料在同步碎石封层的内部起到了加筋的作用，将前后上下两层沥青面层很好地衔接在一起，纤维材料自身具有较强的吸附作用，吸附沥青中的油分，进而增强沥青混合料的强度，抑制沥青的自由运动，从而在沥青路面上形成一层保护膜，提高沥青路面的高温稳定性，延长道路的使用寿命。

　　便捷性

　　公路养护工程要保证施工的进度，减少封闭交通的时间，改性乳化沥青纤维同步碎石封层在施工同时，能够进行纤维、集料和改性乳化沥青的撒布，加快了施工进度，同步碎石封层的连续不间断施工大大缩短了公路养护的工期，降低了对正常交通出行的影响。

　　改性乳化沥青纤维同步碎石封层的材料结构及性能

　　改性乳化沥青纤维同步碎石封层作为一种新型复合材料,用于沥青路面预防性养护,其路用性能能否满足工程要求,不仅取决于各单项材料的品质,更重要是这种复合材料的组成及结构。

　　沥青结合料

　　改性乳化沥青的热稳定性较乳化沥青有所提高,在高温下不流淌。改性乳化沥青的高低温性能较普通的乳化沥青高，破乳时间短及破乳后不影响基质沥青原有性能,在一定程度上甚至提高了基质沥青的一些性能,这些优良品质使得改性乳化沥青非常适于作为纤维沥青碎石封层的粘结料。

　　碎石

　　目前在公路工程中使用比较普遍的石料有石灰岩、玄武岩、辉绿岩、花岗岩等。纤维沥青碎石封层所用碎石应选择洁净、与沥青粘附性好的碎石。纤维沥青碎石封层用于罩面养护时,还要求碎石具有很高的耐磨性。由于石灰岩与沥青的粘附性好,但其耐磨性差,作磨耗层时尽量不用；玄武岩具有抗压性强、压碎值低、抗腐蚀性强、与沥青的粘附性好、耐磨、吸水量小、导电性能差等优点,是作为改性乳化沥青纤维同步碎石封层最好的材料。纤维沥青碎石封层常用碎石规格为3m m?6m m和6m m?10mm,具体所用级配要根据交通量和施工结构等不同因素选择。

　　纤维

　　工程中常使用的纤维有玻璃纤维、聚丙烯睛纶纤维、木质素纤维、矿物纤维等。玻璃纤维是一种性能优越的无机非金属材料,曾在国内外的水泥混凝土和塑料中被广泛使用,如制成的玻璃钢、玻璃纤维水泥混凝土等产品。如果玻璃纤维在沥青中的直径较粗,会因刚度过大,脆性增强,在交叉作用下易折断,耐久性差；如直径过细，虽然柔性增大,但受热后容易结团，不易分散。

　　总之,玻璃纤维具有耐高温、阻燃、耐腐、吸声、隔热、吸湿性小、伸长小、电绝缘性能好、质量轻、强度高、化学稳定性好、价格低廉等特点。

　　纤维沥青碎石封层技术所用玻璃纤维的平均长度为30m m、60m m、120m m。根据国外经验,采用60m m的纤维效果较好。纤维沥青碎石封层要采用喷射用无捻粗纱型玻璃纤维,它由多股原丝络制而成,每股原丝含200根玻璃纤维单丝,玻璃纤维直径12μ m?23μ m。玻璃纤维要具备良好的切割性,在连续高速切割时产生的静电少；

　　无捻粗纱切割后分散成原丝的效率要高,通常要求90%以上；短切后的原丝具有优良的覆模性,可覆盖在模具的各个角落；树脂浸透快,易于被辊子辊平并易于驱赶气泡；原丝筒退解性能好,粗纱线密度均匀,适合于各种喷枪及纤维运送系统。

　　乳化剂纤维沥青碎石封层所用粘结料为改性乳化沥青,其性能优劣直接决定着纤维沥青碎石能否成功实施,而改性乳化沥青性能的优劣又在很大程度上取决于乳化剂的性能。根据国外经验,并结合大量室内实验,提出了适用于纤维沥青碎石封层的乳化剂。

　改性乳化沥青纤维同步碎石封层的施工技术

目前公路的沥青路面早期病害现象较为普遍，特别是裂缝病害较为严重。

　　纤维同步碎石工程为省道K7+000—K20+150段，采用同步碎石封层设备，撒布一层乳化沥青，再撒布一层纤维，之后同步撒布一层碎石。

　　施工的准

　　备在施工之前，组织技术人员对施工现场的路面病害进行实际调查，主要包括拥包、坑槽、车辙和裂缝等。在改性乳化沥青纤维同步碎石封层施工之前，要对路面进行清扫，去除路表的杂物，注意将原路面的表面进行清理，以免影响到碎石封层的施工质量。

　　施工现场要配备载重为30T的保温沥青罐车，作业面积在10m3以上的同步碎石撒布车2台，胶轮压路机1台，必要的路面清扫工具和相应的机具。施工中采用的原材料主要是改性乳化沥青、玻璃纤维和5m m?10m m的玄武岩集料。

　　根据实际的路面调查状况确定各种材料的比例，主要检查的项目为改性乳化沥青与集料之间的粘附力。

　　在施工区域内要设置明显的安全警示标志，施工过程中要随时检查沥青罐内改性乳化沥青的温度，将改性乳化沥青的喷洒温度控制到60℃左右。组织好施工队伍，明确各部门和人员的分工。

　　改性乳化沥青同步碎石封层的施

　　工在施工过程中，同步碎石封层设备同时撒布改性乳化沥青和纤维，改性乳化沥青撒布两层，纤维材料撒布一层。

　　同步碎石封层设备的行驶速度要控制在4km/h左右，在撒布的过程中，施工人员要及时地观察撒布情况，对于出现的撒布不均匀和断条的现象要及时发现，及时停车检查。

　　另外，撒布之前要对玄武岩的用量进行标定，将玄武岩材料铺撒到空地上，将标定箱放置在同步碎石撒布车的两轮之间，车辆行驶的速度为4km/h，取出标定箱，以往工程中计算得到的玄武岩集料用量为15m3/1000m2.在撒布完成之后，采用10T的胶轮压路机紧随其后进行碾压，一般碾压两边，第一次碾压的速度控制在2k m/h，第二次碾压的速度控制在25k m/h，保证碾压完成之后的同步碎石封层中碎石的浸入深度，能够达到自身粒径的一半，碾压要在改性乳化沥青的破乳之前完成。

　　碾压完成之后，检查改性乳化沥青的破乳状况，改性乳化沥青破乳之后30分钟后就可以开放交通，但是车速要控制在50km/h之内。

　　目前我国面临大量的公路养护维修项目，改性乳化沥青纤维同步碎石封层作为一项新技术，有着广阔的应用前景，其在抗滑性、稳定性和防水性等方面有着较强的优势。同时，加入纤维材料所形成的网状结构，大大改善了沥青混合料的各项性能。新技术的推广和应用主要的问题还是施工经验的欠缺，所以在施工过程中还要不断地研究和完善改性乳化沥青纤维同步碎石封层的施工技术，使其发挥更大的作用。