探讨沥青纤维碎石封层在公路工程中的应用
摘 要：沥青纤维碎石封层是一种新型的路面建筑和养护技术，在改善路面性能、延长路面寿命和节省路面维护成本方面发挥着至关重要的作用。本文对沥青纤维碎石封层在公路工程中的应用进行了探讨，希望能为业界同行提供参考。
关键词：沥青; 纤维碎石封层; 公路工程;
0 引言
在运输业的快速发展下，路面病害正变得越来越严重，例如裂缝、表面凹陷和渗水，这些病害的长期存在对道路的平整度和防滑性有重大影响。对于这种类型的早期病害，如果可以采取可行的预防性维护措施来在病害的早期阶段有效治理病害，则不仅可以预防病害的进一步发展，而且可以加速道路性能的恢复，并且可以延缓病害的发生，减少公路的大中型维修频率，有效延长道路使用寿命，因此，选择合理的公路工程维护措施非常重要。沥青纤维碎石封层技术是现代公路养护技术中的一种新型封层技术，它使用同步沥青纤维碎石卡车等设备将一定量的纤维和沥青同时铺展到原始路面上，并使用单一粒度的碎石，对应力吸收层进行碾压。沥青纤维碎石封层件具有应力吸收能力强、防水性能好、耐磨性强、施工方便等特点，因此被广泛使用[1]。
1 沥青纤维碎石封层技术简介
1.1 概念
沥青纤维砂砾封层技术是一种新型的沥青纤维碎石封层技术，它同步铺展沥青黏合剂和玻璃纤维，在其表面撒上碎石，碾压后形成新的耐磨层或应力吸收中间层。
1.2 沥青纤维碎石封层技术原理
作为一种新型的道路养护技术，沥青纤维碎石封层的主要材料是玻璃纤维和沥青胶结剂，它们是通过专用机械设备同时施加的，而碎石的材料则均匀地施加在表面上，由压路机滚动。某些施工过程需要对公路工程的现实情况有充分的了解，设计科学的比例并确保纤维碎石封层的施工质量。沥青纤维碎石封层结构如图1所示。
1.3 沥青碎石封层技术在国内外的应用
沥青纤维的碎石封层技术起源于英国，具有优异的性能和广泛的适用性。在20世纪90年代，四个国家对沥青纤维碎石封层进行了15年的连续实验室评估和后续测试，研究发现，沥青纤维碎石封层可以显著改善沥青混凝土的路面质量，抗拉强度和抗疲劳性可以提高30%以上，抗车辙性可以提高300%以上[2]。
图1 沥青纤维碎石封层结构
沥青纤维碎石封层技术是包括发达国家在内的国外常用的道路建设和养护技术之一。例如法国经常在公路养护、低等级公路的建设和养护中使用该技术，并且在沥青和碎石铺设设备的开发方面是世界领先的国家之一。南非是使用碎石封层技术最多的国家之一，该技术已完全应用于道路网的建设和维护，使道路网的整体质量保持较高水平。
用渣油铺装大量表面处理过的路面，施工方法比较简单，大多采用分层路面施工或搅拌施工方法。工程机械已经从拖拉机拖拉油箱并手动撒布沥青逐渐发展为使用移位型沥青撒布机，但是难以保证撒布速率和均匀性，并且碎石铺洒也很困难，是完全手动的。近年来，纤维碎石分层技术在国内得到了快速发展，沥青碎石封层施工机械也得到了改进，甚至可以结合使用多台工程机械[3]。
2 沥青纤维碎石封层技术的特点
2.1 高稳定性
基于沥青纤维碎石封层的高密度网络缠绕结构具有两层沥青进行黏结，提高沥青纤维碎石封层的气密性。此外，结构中的纤维起补强剂和交联剂的作用。这种保护膜可以使沥青在高温下稳定，增强沥青的强度以防止开裂，防止在沥青路面上高温泛油。
2.2 应力吸收和分散能力优异
考虑到沥青纤维碎石封层独特的高密度网络缠绕结构，以及纤维材料本身的高拉伸强度和高弹性模量，沥青纤维碎石封层除了可以压缩和拉伸，当暴露于外部应力时会增强沥青纤维碎石封层吸收应力的能力。
2.3 高耐磨性
用于构造沥青纤维碎石封层的碎石通常是玄武岩，因为玄武岩本身是耐磨的，其结构也可有效防止脱落的嵌锁型系统[4]。
2.4 高耐水性
道路维护中最大的“敌人”是水，水会渗入路基并损坏道路，因此，对道路进行防水特别重要。在道路维护工作中，沥青纤维碎石封层的纤维与沥青结合具有很强的吸附作用，并在路面上形成高密度的保护膜，表面起到有效的防水作用。
2.5 施工便捷
由于沥青纤维碎石封层的施工便捷性，可以缩短施工周期，加快维护工作，并提高公路维护项目的通行率，体现了道路养护技术的先进性。
3 公路施工中纤维碎石封层施工工艺
3.1 施工准备
在安装纤维碎石封层之前，有必要调查和处理原始的路面病害，必须在施工之前完成原始路面的维修工作，并且必须在沥青纤维碎石封层之前10天完成对病害的处理。通过病害处理，可以防止乳化沥青材料渗透到基层中，改善沥青纤维碎石封层件的施工质量[5]。
3.2 道路清洁
为了使铺展层完全黏附在原始路面上，必须在封闭的建筑区域内进行清洁工作，及时清除土壤并用鼓风机清除灰尘。如果有泥土沉积，则可以使用高压水或空气来改善原始路面的清洁度。只有路面裂缝干燥度符合设计要求，才可以执行后续施工步骤。
3.3 同时铺展沥青和纤维
根据道路总宽度调整沥青撒布的宽度，使其尺寸符合施工规定。同时涂第二层沥青，乳化沥青的温度必须控制在60℃，速度必须控制在3—4.5 km/h。根据封层的特定要求，可以合理选择纤维剂量，旧路面开裂越严重，使用的纤维越多[6]。
3.4 接缝处理
(1）水平缝处理。在施工之前，需要将旧的和新的路面缝隙对接起来，并选择对接缝方法来处理横向缝隙的位置。在撒布路段的起点和终点，将铁板和油毡摊开至1～1.5 m的长度。与水平接头的第一层相比，第二层沥青撒布的接头不得重叠。
(2）垂直缝处理。如果另一块是水平建造的，则向封层左侧延伸的石材必须与前一块石材的右侧对齐，以确保纵向接缝处的对接准确。如果选择半角法，则需要在两个框架重叠的位置进行构造。第一块是固定宽度，没有进行整体撒布，第二块是5～10 cm，用于沥青端部撒布[7]。
3.5 碎石撒布和碾压
继纤维封层机械之后，碎石铺展机可以连续铺展碎石。碎石铺展器与沥青纤维碎石封层之间的距离必须控制在一定范围内，使乳化沥青完全黏结碎石材料，根据沥青的宽度调整碎石撒布机的撒布宽度。在实际情况下，使用手动方法来处理每种轨道材料的起始和终止纵向裂纹，并手动调整平滑度，以在最短的时间内完成所有工作。初始压力对于确保骨料能够有效地嵌入沥青黏合剂非常重要，对于碾压作业，可以选择合适吨位的胶轮压路机进行作业，并且在沥青被乳化后，应立即完成第一次压实。
3.6 维护
上述施工完成后，将进行交通控制，并对纤维沥青碎石封层进行施工和维护。通常，改性乳化沥青完全破乳并形成强度所需的时间为3—5 h，严禁突然刹车。如果骨料散落在道路上，则应进行清洁工作，以免影响驾驶安全。
4 纤维沥青碎石封层施工要点
4.1 确保同步施工
同步施工是沥青纤维碎石封层构造的标志之一，每个施工环节都需要连续性，以提高项目质量并减少路面病害。
4.2 自然环境中的施工要求
(1）合理选择施工天气。改性的乳化沥青在沥青纤维碎石封层中用作黏合剂，在雨水施工中，沥青纤维碎石封层的雨水侵蚀是一个严重的问题，容易造成改性乳化沥青的流失并造成局部损坏，所以应尽可能避免在雨天施工。
(2）确保施工过程中的环境温度符合标准。影响沥青纤维碎石封层结构的因素包括温度，低温很容易影响沥青纤维碎石封层的强度。根据相关研究，施工温度高于10℃，适用于沥青纤维碎石封层的施工。
4.3 施工技术对道路性能的影响
沥青纤维碎石封层的构造需要机械设备同时施加两层改性乳化沥青和一层纤维，然后进行碎石铺设，沥青纤维碎石封层的性能直接取决于施工过程中每个过程的连续性。
5 结束语
沥青纤维碎石封层技术具有优异的防水、防滑、预防性维护和延缓反射裂缝的效果，广泛用于公路的建设和维护，积极地推广沥青纤维碎石封层技术非常重要。
参考文献
[1]刘军收，范晓燕.沥青纤维碎石封层在路面预防性养护中的应用[J].公路，2010(7):194-197.
[2]蔡永甫，刘飞飞，杨坤.纤维沥青碎石封层在道路预防性养护中的应用[J].华东公路，2014(6):51-53.
[3]黄晓兰.沥青纤维碎石封层在公路工程中的应用[J].交通世界，2019(1):86-87.
[4] 朱秀芝，张殿宝.浅析沥青纤维碎石封层在路面预防性养护中的应用[J].城市建设理论研究，2014(9):1-4.
[5] 刘晓丽，王玉平.纤维沥青碎石封层施工关键技术研究[J].科学与财富，2018(24):296-297.
[6]王斌.沥青纤维碎石封层在路面预防性养护中的应用[J].黑龙江交通科技，2018,41(9):15-16.
[7] 张新岩，韩铁成.道路预防性养护中纤维沥青碎石封层的运用[J].建筑工程技术与设计，2015(26):756.