路面養護工程瀝青纖維碎石封層施工工藝

吳敏

慶陽公路事業發展中心西峰公路段 甘肅 慶陽 745000

隨著交通工具的普及和道路交通量的增加，路面的破損和老化問題日益凸顯。為了保障道路的安全和舒適性，路面養護工程顯得尤為重要。在路面養護工程中，瀝青纖維碎石封層作為一種常用的施工工藝，被廣泛應用于各種道路類型。它具有優異的抗裂性能和耐久性，能夠有效延長道路的使用壽命。因此，研究和掌握瀝青纖維碎石封層施工工藝對于提高路面養護工程的質量具有重要意義。

1 瀝青纖維碎石封層的定義和特點

瀝青纖維碎石封層是一種常用的路面養護工程技術，通過在路面上施工一層由瀝青和纖維混合物固化而成的封層，以增強路面的強度和耐久性。該工藝主要包括底層處理、瀝青混合料配合比確定、碎石封層施工和壓實等步驟。瀝青纖維碎石封層具有以下特點：（1）抗裂能力強：瀝青纖維碎石封層能夠有效地抵抗路面的龜裂和變形，提高路面的抗裂性能。纖維的添加可以有效地阻止裂縫的擴展，增加路面的整體強度。（2）提高承載力：瀝青纖維碎石封層能夠增加路面的承載能力，減少車輛荷載對路面的損害。碎石在瀝青的粘結作用下形成堅實的結構，能夠分擔和傳遞荷載，提高路面的承載能力。（3）耐久性好：瀝青纖維碎石封層具有較好的耐久性，能夠抵御日常交通負荷和氣候變化對路面的侵蝕。瀝青具有良好的防水和防潮性能，能夠有效地阻止水分滲入路面內部，減少水分對路面材料的破壞。（4）施工簡便：瀝青纖維碎石封層的施工工藝相對簡單，施工周期較短，能夠快速恢復道路通行能力。施工過程中，可以根據實際需要進行調整和修補，提高施工的靈活性。（5）經濟效益顯著：瀝青纖維碎石封層的施工成本相對較低，與其他路面養護工藝相比，具有更高的經濟效益。封層的修復和維護成本也較低，能夠降低道路養護的整體費用[1]。

2 瀝青纖維碎石封層施工工藝

2.1 施工前準備

在進行瀝青纖維碎石封層施工之前，需要進行充分的施工前準備工作。首先，進行路面評估，全面了解待施工路段的路面情況、承載能力以及存在的裂縫狀況等。這有助于確定適當的施工方案，確保施工效果符合工程要求[2]。其次，根據路面評估結果和工程要求，制定詳細的設計方案，包括確定封層厚度、瀝青混合料的配合比以及選擇合適規格的碎石類型等。最后，進行必要的材料準備工作，包括準備所需的瀝青、纖維材料以及符合要求的碎石。具體來說，瀝青纖維碎石封層施工需要以下材料：（1）瀝青：用于混合瀝青纖維碎石，通常采用SBS改性瀝青或APP改性瀝青。根據設計要求和環境溫度選擇不同標號的瀝青。例如，對于0.75mm厚的封層，一般使用AC-20或AC-30級別的瀝青，瀝青溫度一般在150-160℃左右。（2）纖維材料：用于增強封層強度和耐久性。常用的纖維材料有玻璃纖維、鋼纖維和聚酯纖維等。根據設計要求選擇不同類型的纖維材料。例如，對于0.75mm厚的封層，一般使用玻璃纖維或鋼纖維。（3）碎石：用于填充封層中的空隙和增強封層的密實度。常用的碎石有石英砂、玄武巖碎石和花崗巖碎石等。根據設計要求選擇不同規格的碎石。例如，對于0.75mm厚的封層，一般使用粒徑為6-14mm的石英砂。（4）其他輔助材料：如稀釋劑、穩定劑、填縫料等，根據設計要求選擇合適的輔助材料。

2.2 底層處理

首先，清理是指清除路面上的雜物、灰塵和泥漿等。通過機械清掃或高壓水沖洗等方式，將路面上的雜物和污垢清除干凈，確保底層表面干凈、無積水和無污染物。接下來，進行補修工作[3]。如果底層存在損壞或嚴重龜裂的情況，需要進行相應的補修工作。這可以包括填充裂縫、修復坑洞或破損部分，并確保修復后的底層結構穩定。補修材料可以選擇適當的瀝青修補材料或混凝土修復材料，根據實際情況進行修補操作。最后，進行底層的壓實工作。通過使用碾壓機械對底層進行壓實，可以提高底層的密實度和承載能力。根據底層的類型和要求，可以選擇合適的壓實方法和設備，例如靜壓、振動壓實或噴射壓實等。壓實后的底層應達到規定的密實度要求，確保提供穩定的基礎支撐。

2.3 瀝青混合料配合比確定

配合比的確定涉及到瀝青、纖維材料和碎石等材料的合理比例選擇，以保證施工后封層的性能和質量。首先，根據設計方案中的要求和規范，確定瀝青混合料的配合比。配合比通常包括瀝青、纖維材料和碎石的比例。瀝青是封層材料的粘結劑，纖維材料可增強封層的抗裂性能，而碎石則提供封層的堅固支撐。在確定配合比后，需要進行材料的稱量和混合。通常采用攪拌設備進行混合，確保各種材料充分混合均勻。首先，按照配合比要求，準確地稱量瀝青、纖維材料和碎石等材料，并將它們投入到攪拌設備中。然后，通過攪拌設備的攪拌和攪拌烘干裝置的作用，使各種材料充分混合，并使瀝青能夠均勻地覆蓋在碎石表面，同時與纖維材料充分結合。根據設計方案確定的瀝青混合料配合比進行材料的稱量和混合。通常情況下，瀝青、纖維材料和碎石按一定比例加入攪拌設備中進行充分混合，以確保瀝青能夠均勻覆蓋在碎石表面，并與纖維材料充分結合。具體的配比可以根據實際情況進行調整，以達到最佳效果。例如，對于0.75mm厚的封層，常見的配合比為：瀝青：纖維材料：碎石=1:0.6:1.8(體積比)。在混合過程中，需要確保攪拌設備的操作參數和時間控制，以確保混合效果的一致性和質量。同時，需要對混合后的瀝青混合料進行質量檢驗，包括檢測瀝青含量、顆粒級配、穩定度和流度等指標，以確保混合料符合規范要求[4]。

2.4 碎石封層施工

首先，使用噴灑車或噴灑機將預先確定好配合比的瀝青均勻地噴灑在底層上。噴灑瀝青的目的是將瀝青均勻覆蓋在底層表面，形成一層粘結層，為后續的碎石封層提供黏結和粘結。通常情況下，噴灑瀝青的厚度應該控制在2～3mm之間。具體的厚度可以根據實際情況進行調整，以滿足設計要求。噴灑瀝青的量應該根據路面面積、噴灑設備型號、噴灑速度等因素進行計算。一般來說，每平方米需要噴灑約1.5～2L的瀝青。將預先準備好的合適規格的碎石均勻地撒布在噴灑的瀝青表面上。撒布碎石時要注意均勻性，確保碎石覆蓋整個封層表面，并且與噴灑的瀝青充分結合。這一步驟的目的是為了增加封層的厚度和強度，提供良好的耐久性和承載能力。隨后，使用攤鋪機將碎石均勻地攤鋪在路面上。攤鋪機具有可調節的碾壓輪，可以控制碎石層的厚度和均勻性。通過攤鋪機的操作，使碎石在封層表面均勻分布，確保封層的平整度和一致性。最后，使用壓路機對攤鋪好的碎石封層進行壓實。壓路機的作用是通過碾壓作用將碎石與底層、瀝青及其他碎石之間的空隙排除，增加封層的密實度和穩定性。壓路機的選擇和操作應根據封層厚度和設計要求進行，碾壓3-5遍左右，按照先兩邊，后中間的順序，以確保封層達到預期的壓實效果。碾壓后濺到路邊的隨時應進行及時清理，保證過往行人和車輛的正常、安全通行。

3 路面養護工程瀝青纖維碎石封層施工質量控制措施

3.1 施工現場管理

在進行瀝青纖維碎石封層施工時，施工現場的管理至關重要。首先，確保施工人員具備相關的資質和技術能力，并定期進行培訓，使其了解施工規范和操作要求。同時，要落實施工人員的責任和權限，確保他們能夠按照要求進行工作。對施工設備和工具進行定期維護和檢修，確保其正常運行和安全性。同時，要合理安排設備的使用和調度，確保施工現場的效率和順利進行。其次，制定并執行安全操作規程，確保施工現場的安全性。包括落實安全防護措施，提供必要的個人防護裝備，加強施工現場的安全巡查和監控，及時排除安全隱患。同時，對施工過程中的關鍵信息進行記錄和保存，包括施工日期、天氣條件、施工人員、使用的材料和設備等。這些記錄有助于后期的質量評估和施工過程的追溯。建立良好的協調和溝通機制，確保施工隊伍之間的配合和信息的傳遞。及時解決施工過程中的問題和困難，確保施工進度和質量的控制。

3.2 材料質量檢驗

材料的質量直接關系到瀝青纖維碎石封層的施工質量。因此，在使用瀝青、纖維材料和碎石等材料之前，需要進行質量檢驗。對瀝青要檢查其粘度、軟化點、含量等指標；通過測量瀝青在一定溫度下的流動阻力來判斷其粘度，一般用錐形計或旋轉粘度計進行測試。根據ASTM D2370標準，道路瀝青的粘度應在5.5～10.5Pa·s之間。通過加熱瀝青樣品并觀察其軟化程度來判斷其軟化點，一般用差熱分析儀進行測試。根據ASTM D698標準，道路瀝青的軟化點應在40℃以上。通過測定瀝青中不同成分的含量來判斷其質量，一般用氣相色譜法進行測試。根據ASTM D4647標準，道路瀝青中石油類物質的含量應不超過總重的5%。對纖維材料要檢查其強度、長度等特性；通過測量纖維材料的抗拉強度來判斷其質量，一般用萬能試驗機進行測試。根據ASTM D792標準，纖維材料的抗拉強度應在100MPa以上，纖維材料的斷裂伸長率應在10%以上。對碎石要檢查其顆粒形狀、級配等參數。通過將碎石樣品過篩來判斷其粒徑分布和顆粒形狀，一般用振動篩或手動篩進行測試。根據ASTM C37-92標準，碎石的平均粒徑應在1/4英寸(6.35mm)至3/8英寸(9.52mm)之間。通過將不同粒徑的碎石混合在一起來判斷其級配情況，一般用圓錐曲線篩或電子秤進行測試，碎石的級配系數應在±0.0015以下。只有符合標準要求的材料才能用于施工，確保施工質量。

3.3 施工質量檢測

在瀝青纖維碎石封層的施工過程中，需要進行現場檢測和監控，以確保施工質量的控制。首先，瀝青混合料的溫度對施工質量具有重要影響，通過使用溫度計等工具對瀝青混合料的溫度進行實時監測，確保其在適宜的溫度范圍內進行施工。溫度過高會導致瀝青過早凝固，影響其與碎石的結合性能；溫度過低則會影響瀝青的流動性和潤濕碎石的能力。因此，通過準確控制瀝青混合料的溫度，可以保證施工質量的穩定性和一致性。根據《道路工程瀝青混合料施工技術規范》來看，瀝青混合料的最佳施工溫度范圍為5℃～30℃,其中最佳施工溫度為20℃～25℃。其次，瀝青混合料的均勻度是影響碎石封層質量的關鍵因素，通過取樣分析和實驗室測試，可以評估混合料中瀝青、纖維和碎石的分布情況。采用合適的儀器和設備，如掃描電子顯微鏡等，對混合料的顆粒形態和組成進行定量分析。確保瀝青能夠均勻覆蓋在碎石表面，并與纖維材料充分結合，以提供均勻的封層質量。最后，碎石封層的厚度是施工質量的重要指標之一，通過使用激光測距儀、超聲波測厚儀等專業設備，對施工后的碎石封層進行厚度測量。測量點應覆蓋施工區域的各個位置，以確保整個封層的厚度均勻一致。與設計要求進行對比，確保碎石封層厚度符合規范要求，以提供良好的路面承載能力和耐久性。

3.4 質量驗收

在瀝青纖維碎石封層施工完成后，需要進行質量驗收。以下是質量驗收的具體內容：

（1）外觀檢查：對施工完成的瀝青纖維碎石封層進行外觀檢查。檢查是否有明顯的缺陷、裂縫、松散碎石或瀝青浮起等問題。封層應該平整、均勻，表面光滑，沒有凸起或凹陷的部分。任何不符合設計要求或規范要求的缺陷都應及時發現并糾正。（2）厚度測量：使用合適的測量設備，對瀝青纖維碎石封層的厚度進行測量。測量點應覆蓋整個封層區域，并且均勻分布。測量結果應與設計要求進行對比，確保封層的厚度符合規范要求。如果存在厚度不足或超厚的情況，需要采取相應的措施進行調整。（3）密實度檢測：對瀝青纖維碎石封層的密實度進行檢測。可以使用核密度計或滾筒密實度計等設備，對封層進行密實度測試。測試結果應與規范要求進行對比，確保封層的密實度滿足要求。根據《公路工程瀝青混合料施工技術規范》(JTG F40-2004)的要求，對于厚度為3.75mm的瀝青纖維碎石封層，其密實度應不小于98%。同時，對于不同厚度的封層，其密實度要求也有所不同。例如，對于厚度為6mm的封層，其密實度應不小于98%,對于厚度為12mm的封層，其密實度應不小于95%等。如果密實度不達標，可能會影響路面的承載能力和耐久性，需要進行適當的修正措施。

4 發展趨勢展望

4.1 新材料應用

傳統的纖維材料在提高封層的抗裂性能和耐久性方面存在一定的局限性。因此，研發和應用更先進的纖維材料，如聚合物纖維、碳纖維等，可以提供更高的強度、更好的抗裂性能和更長的使用壽命。同時，改性瀝青的研究和應用也非常重要，通過調整瀝青的組分和結構，改善其黏結性、抗老化性能和溫度穩定性，從而提高封層的耐久性和抗損傷能力。

4.2 施工工藝創新

未來的發展趨勢之一是引入新的施工設備和技術，以提高施工效率和質量，并減少對交通的影響。傳統的瀝青纖維碎石封層施工過程需要大量的人工操作和交通封閉時間，造成不便和交通擁堵。因此，引入自動化施工設備和機械化作業方法，如自動攤鋪機、噴灑機和壓路機等，可以大大提高施工效率，減少施工時間，并降低對交通的影響。此外，使用無人機進行施工現場的監測和巡視，可以提高施工過程的可視化和實時性，從而更好地控制施工質量。

5 結語

通過不斷的研究和創新，瀝青纖維碎石封層技術將不斷提升，為道路養護工程提供更好的解決方案。然而，需要注意的是，在實際應用中，要嚴格遵守施工規范和質量控制措施，確保施工質量和道路使用的可靠性。只有在施工過程中精細管理、嚴格質量控制和科學技術應用的基礎上，瀝青纖維碎石封層技術才能發揮出其最大的優勢和效果。