纤维碎石封层技术简介

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1、1/10纤维碎石封层技术的推广与应用纤维碎石封层技术的推广与应用辽宁省公路局 祖熙宇一、一、概述概述( (一一) )纤维碎石封层定义纤维碎石封层定义纤维碎石封层是指采用专用设备同步喷洒两层乳化沥青(底层、上层)及撒 布一层纤维(中间层)，再立即撒布一层碎石集料，随即采用胶轮压路机进行初 期碾压，最后通过自然行车作用压实形成的沥青路面表面磨耗层或应力吸收中 间层。( (二二) )纤维碎石封层的功能与技术特点纤维碎石封层的功能与技术特点1 1、传统碎石封层功能与特点、传统碎石封层功能与特点传统碎石封层的主要目的是封闭路表面的微小裂缝、防止雨水渗入下面层 或基层，主要功能包括防止沥青面层的疲劳破坏、

2、提高路面抗滑与耐磨性能、 延迟既有路表面的老化并减少集料松散，在施工方法上采用层铺法，在结构上 属于嵌挤类，其施工便捷、造价低廉，适合于低、中等交通量沥青路面的预防 性养护与中修。2 2、纤维碎石封层的功能与技术特点、纤维碎石封层的功能与技术特点纤维碎石封层施工时，经过专门工艺切割成一定长度的纤维在上、下两层 沥青结合料中呈乱向均匀分布并相互搭接，与沥青混合料形成了网络缠绕结构 (图 2.1.1a)，类似一层具有高弹性和高强度的防护网，可有效提高纤维碎石封 层的抗拉、抗剪、抗压和抗冲击强度等综合力学性能。 国内外资料表明，纤维碎石封层具有以下 5 个方面的技术特点： （1） 应力吸收和扩散能力

3、、抗裂能力强 具有网络缠绕结构的纤维碎石封层，由于纤维的高抗拉伸强度、高弹性模 量特性以及加筋与桥接作用，对路面结构中的局部集中应力可有效地进行吸收、 扩散并重新分布，有效地降低路面结构中的应力，减少路面结构层中裂缝的产 生，并抑制、阻止反射裂缝的出现。 2/10（2）防水性能好 由于具有上、下两层均匀洒布的沥青结合料，其密闭性更强；另外纤维对 上、下两层沥青结合料的吸附作用，可明显阻止沥青的流动，形成一层致密的 保护膜，具有更好的防水性能。 （3）耐磨性能好 碎石集料嵌入由纤维和沥青结 合料构成的网络缠绕结构中被压实 成型并紧密裹缚，使得纤维、沥青 结合料和碎石集料三者紧密相连， 形成稳定复

4、合的力学嵌锁体系，有 效地限制了碎石集料因车辆载荷产 生的滑移脱落，提高了路面的耐磨 性能。 （4）稳定性能高 由于具有独特的网络缠绕结构， 对沥青结合料可起到高温稳定作用， 可减少路面高温泛油病害； 由于 具有高弹性模量、高延伸率的综合力学性能，可有效抑制沥青路面的低温收缩 裂缝，从而减少了水损坏，提高了水稳定性。 （5）施工快捷 由于采用专门的纤维碎石封层车同步完成两层沥青结合料的喷洒和一层纤 维的自动切割及撒布，并随即撒布碎石和进行初碾，其施工速度快捷；沥青结 合料一般采用快凝型改性乳化沥青，缩短了初期养护和开放交通的时间。二、纤维碎石封层的适用范围二、纤维碎石封层的适用范围（一）（一）

5、纤维碎石封层的应用类型纤维碎石封层的应用类型纤维碎石封层可用于普通公路沥青路面预防性养护及中修的表面磨耗层, 各级公路沥青路面新建、大修及水泥混凝土路面加铺沥青路面的应力吸收中间 层或下封层，沥青混凝土桥面铺装的防水层以及低等级公路(特别是乡村公路) 的面层。其中作为沥青路面预防性养护或中修的表面磨耗层和应力吸收中间层， 应用最为普遍。1 1、 预防性养护或中修的表面磨耗层预防性养护或中修的表面磨耗层纤维碎石封层用于普通公路沥青路面预防性养护及中修的表面磨耗层，可 提高路面的防水、防裂、防老化、抗滑及耐磨性能，延缓路面的大修周期，延 长路面的使用寿命。2 2、 应力吸收中间层应力吸收中间层或下

6、封层或下封层纤维碎石封层用于沥青路面新建、大修及水泥混凝土路面加铺沥青路面的 应力吸收中间层，能吸收、扩散局部集中应力，可抑制反射裂缝的出现、减少 路面病害的发生。 纤维碎石封层应用于各级公路沥青路面的下封层，能较好地封闭表面空隙， 防止水分浸入下面层或基层，提高路面的抗水损害能力。图 2.1.1a 纤维散布于两层乳化沥青之间3/103 3、 桥面铺装的防水层桥面铺装的防水层采用高粘度改性乳化沥青结合料，对水泥混凝土桥面有较好的渗透作用， 可形成一层致密的保护膜，具有高防水性能、高抗裂性能和高应力吸收与扩散 能力。4 4、低等级公路的面层、低等级公路的面层可作为低等级公路(特别是乡村公路)的表

7、面层，具有经济、耐用的特点。（二）（二）纤维碎石封层适宜的道路交通量纤维碎石封层适宜的道路交通量纤维碎石封层用于表面磨耗层时适宜于低、中等级的交通量(1001500 辆 /d/车道)，高等级交通量不适宜采用或应慎重采用，特低或特高等级交通量则 不适合采用；用于应力吸收中间层时适宜于较高等级的交通量(1500 辆/d/车 道)。( (三三) ) 纤维碎石封层适宜的运行速度纤维碎石封层适宜的运行速度考虑路面轮胎噪音污染、动水压力引起损坏、碎石脱落引起交通安全等因 素，车辆运行速度不宜超过 60km/h。( (四四) ) 纤维碎石封层适宜的路面技术状况纤维碎石封层适宜的路面技术状况原路面（或维修后的

8、路面）结构应具有足够的强度(承载能力)、整体稳定 性和较好的路面平整度、较低的车辙深度，其技术状况指标应满足下表的要求。纤维碎石封层适合的沥青路面技术状况指标评价 指标RSL 剩余年限SSI 路面强度指数DR 路面破损率SFC 路面抗滑性能IRI 行驶质量指数RD 车辙深度标准 6 年 0.500.505.55.51111 27.527.5 32325.45.4 6mm等级-中等以上中等以上次次次次中等以上中等以上轻微三、纤维碎石封层配合比设计三、纤维碎石封层配合比设计( (一一) )配合比设计的内容与方法配合比设计的内容与方法1 1、配合比设计的基本内容、配合比设计的基本内容纤维碎石封层配合

9、比设计的主要任务，首先是确定乳化沥青、碎石及纤维4/10等材料的类型与特性，再根据工程的性质与目的、道路交通量、原有路面情况、施工季节等因素，综合确定各种材料的用量，最后应根据试验检测结果或现场实际施工情况进行必要的、合理的调整。2 2、配合比设计的基本方法、配合比设计的基本方法碎石封层类(包括纤维碎石封层、同步碎石封层、传统的碎石封层及层铺法表面处治等)配合比设计的基本方法可以分为经验法和理论法两类, 不同国家和地区采用不同的设计方法，但均可得出较为满意的结果。基于实践经验方法首先确定乳化沥青、碎石及纤维的用量范围，再以理论方法为指导，考虑实际的材料特性、路面技术状况、交通类型及交通量、气候

10、特点等因素进行理论修正，并针对其力学性能及路用性能，采用室内试验方法进行检验。经验方法与理论方法相结合，是进行纤维碎石封层配合比设计的有效方法，对于保证施工质量与使用效果、延长使用寿命、预防施工后出现碎石集料严重散失和严重泛油等病害具有重要作用。( (二二) )材料材料1 1、改性乳化沥青、改性乳化沥青纤维碎石封层应采用性能良好的改性乳化沥青，并宜优先选用快凝、阳离 子、SBS/SBR 聚合物胶乳改性乳化沥青。SBS/SBR 改性剂剂量不宜小于 3%。 改性乳化沥青质量要求试验项目试验项目单位单位PCRPCR (I-B)(I-B)试验方法试验方法破乳速度破乳速度- -快裂快裂T0658T065

11、8筛上剩余量筛上剩余量(1.18mm)(1.18mm)% %0.10.1T0652T0652电荷电荷- -阳离子正电阳离子正电(+)(+)T0653T0653与矿料的粘附性，裹覆面积与矿料的粘附性，裹覆面积- - 2/32/3T0654T0654VialitVialit 板冲击试验板冲击试验% % 9090附录附录 A ApHpH 值值- -2 23 3pHpH 计计恩格拉粘度恩格拉粘度 E E2525- -1 11010T0622T0622粘度粘度沥青标准粘度沥青标准粘度 C C25,325,3s s8 82525T0621T0621含量含量% %6060T0651T0651针入度针入度(1

12、00g,25,5s)(100g,25,5s)0.1mm0.1mm8080100100T0604T0604延度延度(5,5cm/min)(5,5cm/min)cmcm4040T0605T0605软化点软化点( (环球法环球法) )5050T0606T0606灰分灰分% %11蒸发蒸发残留物残留物性质性质溶解度溶解度( (三氯乙烯三氯乙烯) )% %97.597.5T0607T06075/101d1d% %11存储存储稳定性稳定性5d5d% %55T0655T06552 2、碎石、碎石纤维碎石封层应采用玄武岩、花岗岩、石灰岩等碎石集料，应综合考虑纤 维碎石封层的使用目的、乳化沥青的类型及其相容性、

13、碎石集料的自然资源条 件、使用质量效果与经济成本效益、交通量大小与等级等因素选择确定。纤维 碎石封层作为表面层磨耗层时，宜采用玄武岩。 碎石集料应尽量选用立方体形状、具有一定破碎面的粗集料，扁平指数应 满足要求。碎石集料应尽量采用单一级配，碎石集料应洁净。碎石级配要求通过下列筛孔通过下列筛孔(mm)(mm)的质量百分比的质量百分比(%)(%)级配级配类型类型13.213.29.59.54.754.752.362.361.181.180.0750.075适用于适用于FA1FA11001001001000-1000-1000-400-400-100-1011低低 ADTADTFA2FA210010

14、090-10090-1000-250-250-50-5- -11中中 ADTADTFA3FA310010070-9070-900-100-100-30-3- -11高高 ADTADT碎石质量要求标准 检验项目单位 上封层下封层试验方法备 注压碎值% 26 30T0316-2005洛杉矶磨耗损失% 28 35T0317-2005磨光值PSV 40-T0321-2005软石含量% 3 5T0320-2005吸水率% 2 3T0304-2005坚固性% 12-T0314-2000上封层(表面磨耗层)参照高等级公路要求针片状含量% 18 20T0312-2005注(1)粉尘含量% 1 1T0310-2

15、005注(2)破碎面-T0346-2005注(3) 与沥青附着力%9090附录 A3Vialit 试验3 3、纤维、纤维纤维应具有良好的切割性、较高的断裂强度和较好的吸油率。应采用喷射 无捻粗纱型的玻璃纤维制品，并优先选用对环境污染小、对身体健康无害的无6/10硼、无氟改进型玻璃纤维。 纤维切割的长度应根据原路面病害类型及程度、乳化沥青类型及用量、纤 维碎石封层厚度、碎石用量、交通量类型及大小等因素综合确定，一般为 30mm120mm。 纤维的质量要求如下所示。纤维质量要求检测项目检测项目单位单位指标指标备注备注碱金属氧化物含量碱金属氧化物含量% %无碱无碱(E(E 玻璃玻璃) )类型类型 1

16、%1%中碱中碱(C(C 玻璃玻璃) )类型类型 11.6%11.6%12.4%12.4%纤维直径纤维直径mm12122323线密度线密度textexg/kmg/km断裂强度断裂强度N/texN/tex0.200.20用于应力吸收中间层时用于应力吸收中间层时 0.250.25吸油率吸油率- - 自身质量的自身质量的 5 5 倍倍附录附录 A1A1 纤维吸油率试验纤维吸油率试验浸润剂含量浸润剂含量% %0.50.52.02.0增强型浸润剂增强型浸润剂外观检查外观检查- -符合符合 GB/TGB/T 18369-200118369-2001要求要求包括蛛网、磨损、错股、污渍、起毛、集束包括蛛网、磨损、错股、污渍、起毛、集束等检查项目等检查项目抗拉模量抗拉模量MpaMpa- -参考值参考值: : 3100310034003400 MpaMpa极限拉伸