CN115094697A - 公路封层施工方法 - Google Patents

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刘树林
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Central South University
China Railway 20th Bureau Group Corp
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No2 Engineering Corp Ltd Of Cr20g
Central South University
China Railway 20th Bureau Group Corp
China Railway Construction Hunan Expressway Co Ltd
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Abstract

本发明涉及道路施工技术领域，特别涉及一种公路封层施工方法。本发明技术方案通过在施工区域施作第一沥青层，然后在第一沥青层上施作纤维层，同时在纤维层上施作第二沥青层，并在第二沥青层上施作碎石，形成碎石结构，得到纤维沥青碎石柔性封层结构，通过示例的过程制备得到含有纤维层的纤维沥青碎石柔性封层结构。利用示例的方案，使得本发明在实施过程中能够进行快速的公路结构施工，同时的，通过对封层结构进行分层化施工，并且通过增加纤维层，使得本发明施工得到的道路结构更为稳定，解决了相关技术施作的道路由于不能较好的对应力进行释放而导致的道路的封层结构质量差，已损坏的技术缺陷，有效提升了封层结构的使用时限。

Description

公路封层施工方法
技术领域
本发明涉及道路施工技术领域，特别涉及一种公路封层施工方法。
背景技术
目前，根据我国干线公路的病害调查结果发现，典型半刚性基层沥青路面结构设计时对基面层层间黏结处治的忽视，以及施工时对下封层材料与质量控制的不重视，是造成部分干线公路性能较差、早期病害严重、寿命较短的重要原因之一。相关技术在进行封层结构施工时，也无法保证公路封层结构的施工质量，影响道路封层结构的使用时限。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种公路封层施工方法，旨在解决相关技术无法保证公路封层结构的施工质量，影响道路封层结构的使用时限的技术问题。
为实现上述目的，根据本公开实施例的第一方面，本发明提出的一种公路封层施工方法，包括如下步骤：
在施工区域施作第一沥青层；
在所述第一沥青层上施作纤维层；
在所述纤维层上施作第二沥青层；
在所述第二沥青层上施作碎石，形成碎石层，得到纤维沥青碎石柔性封层结构。
可选的，所述在施工区域施作第一沥青层的步骤，包括：
对所述施工区域进行基层施工，得到基层结构，其中，所述基层结构为原有道路的面层或者新建道路的路基结构中的一种；
在所述基层结构上喷洒沥青，形成所述第一沥青层。
可选的，所述在所述第一沥青层上施作纤维层的步骤，包括：
在所述第一沥青层上撒布纤维，形成所述纤维层。
可选的，所述在所述第一沥青层上施作纤维层的步骤，包括：
在所述第一沥青层上撒布长度为30-120mm的纤维，形成所述纤维层。
可选的，所述在所述纤维层上施作第二沥青层的步骤，包括；
在所述纤维层上喷洒沥青，形成所述第二沥青层。
可选的，所述在所述第二沥青层上施作具有目标厚度的碎石，形成碎石层，得到纤维沥青碎石柔性封层结构的步骤，包括；
在所述第二沥青层上撒布碎石，形成所述碎石层；
对所述碎石层进行碾压，得到所述纤维沥青碎石柔性封层结构。
可选的，所述对所述碎石层进行碾压，得到所述纤维沥青碎石柔性封层结构的步骤，包括；
利用不低于16T的轮胎压路机按照3-4.5KM/H的速度对所述碎石层进行至少两次碾压，得到所述纤维沥青碎石柔性封层结构。
可选的，施工区域包括至少两个依次布置的第一施工段，其中，至少两个所述第一施工段沿道路延伸方向布置或者垂直于所述道路延伸方向布置；
在所述在施工区域施作第一沥青层之前，所述施工方法还包括如下步骤：
从至少两个所述第一施工段中确定出所述施工区域；
所述第二沥青层包括封装区以及至少一个搭接区，其中，所述搭接区形成与所述封装区以及相邻的下一个所述第一施工段之间，且所述搭接区距离所述封装区以及相邻的下一个所述第一施工段之间的间距为5-10cm；
所述在所述纤维层上施作第二沥青层之后，所述方法还包括：
在所述封装区施作碎石，形成所述第一碎石层，得到纤维沥青碎石柔性封层单元；
在所述纤维沥青碎石柔性封层单元上铺设防护层；
将与所述纤维沥青碎石柔性封层单元相邻的下一个所述第一施工段作为所述施工区域，并返回执行所述在施工区域施作第一沥青层，直至完成所有所述第一施工段的施工，形成封层结构。
可选的，所述施工区域还包括与所述第一施工段相邻的初始边界施工段，其中，所述初始施工段与相邻的所述第一施工段之间形成有所述搭接区；
所述从至少两个所述第一施工段中确定出所述施工区域之前，所述方法还包括：
在所述初始边界施工段上顺次形成所述第一沥青层、所述纤维层、所述第二沥青层和所述碎石层，形成初始封层单元，其中，所述初始封层单元的边缘线与相邻的所述纤维沥青碎石柔性封层单元的边缘线重叠。
可选的，所述施工区域还包括与所述第一施工段相邻的末尾施工段，其中，所述初始施工段与相邻的所述第一施工段之间形成有所述搭接区；
所述将与所述纤维沥青碎石柔性封层单元相邻的下一个所述第一施工段作为所述施工区域，并返回执行所述在施工区域施作第一沥青层，直至完成所有所述第一施工段的施工，形成封层结构的步骤之后，还包括：
在所述末尾施工段上顺次形成所述第一沥青层、所述纤维层、所述第二沥青层和所述碎石层，形成末尾封层单元，其中，所述末尾封层单元的边缘线与相邻的所述纤维沥青碎石柔性封层单元的边缘线重叠。
本发明技术方案通过在施工区域施作第一沥青层，然后在第一沥青层上施作纤维层，同时在纤维层上施作第二沥青层，并在第二沥青层上施作碎石，形成碎石结构，得到纤维沥青碎石柔性封层结构，通过示例的过程制备得到含有纤维层的纤维沥青碎石柔性封层结构。利用示例的方案，使得本发明在实施过程中能够进行快速的公路结构施工，同时的，通过对封层结构进行分层化施工，并且通过增加纤维层，使得本发明施工得到的道路结构更为稳定，解决了相关技术施作的道路由于不能较好的对应力进行释放而导致的道路的封层结构质量差，已损坏的技术缺陷，有效提升了封层结构的使用时限。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明公路封层施工方法的流程示意图；
图2为本发明公路封层施工方法的一些具体实施例的流程示意图；
图3为本发明公路封层施工方法的一些改进实施例的流程示意图；
图4为本发明示例的封层结构的结构示意图；
图5为图4中示例的封层结构的层间结构示意图；
图6为本发明示例的纤维-沥青组合材料拉伸强度试验结果；
图7中，(a)为改性乳化沥青用量对拉伸强度的影响的拉伸强度试验结果；(b)为纤维用量对拉伸强度的影响试验结果；(c)为纤维长度对拉伸强度的影响试验结果；
图8中，(a)为SBS改性沥青用量对拉伸强度的影响试验结果；(b)为纤维用量对拉伸强度的影响试验结果；(c)为纤维长度对拉伸强度的影响试验结果；
图9为本发明示例的改性乳化沥青组拉伸强度示意图；
图10为本发明示例的SBS改性沥青组拉伸强度示意图；
图11为本发明示例的断裂能示意图；
图12为本发明示例的改性乳化沥青SCB试件断裂能示意图；
图13为本发明示例的SBS改性沥青SCB试件断裂能示意图。
标号 名称 标号 名称
100 第一沥青层 200 纤维层
300 第二沥青层 400 碎石层
500 防护层
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后公路封层施工方法)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
下面结合一些具体实施方式进一步阐述本发明的发明构思。
本发明提出一种公路封层施工方法。
参照图1至图3，图1为公路封层施工方法的流程图。
在本发明一实施例中，如图1所示，该型公路封层施工方法，包括如下步骤：
公路封层施工方法，包括如下步骤：
S100、在施工区域施作第一沥青层100；
在本实施例中，首先，在已完成水稳基层或者桥面上确定出一个施工区域，施工区域的长度优选为200米，施工区域的宽度不宜宽于3.6米。在确定施工区域之后，便在施工区域喷洒沥青。可以明确的是，第一沥青层100喷洒的沥青可以采用SBS改性沥青或者乳化沥青，当喷洒的沥青为SBS改性沥青时，每平方米喷洒的沥青用量为1.1㎏-1.8㎏，当喷洒的沥青为乳化沥青时，每平方米喷洒的沥青用量为1.6㎏-2.2㎏。
需要特别和明确说明的是，在本实施例中，第一沥青层100优选采用SBS改性沥青，SBS改性沥青的用量范围通过试验确定，每平方米喷洒的沥青用量为1.1㎏-1.8㎏采用可以让上两层沥青达到很好的覆盖效果，而且不会因为沥青用量过多而引起后期的路面泛油。而改性乳化沥青流动性和渗透性更好，所以用量要多一些。
另外，需要强调的是，本实施例中，沥青的喷洒方式主要采用现有技术，喷洒沥青的方式可以但不限于采用人工喷洒或者自动洒布车信息喷洒等方式，本实施例仅需实现在施工区域喷洒沥青即可，并不涉及对喷洒沥青的设备以及喷洒方式的改进或者设计，故而，此处不再对喷洒沥青的方式进行一一赘述。
S200、在第一沥青层100上施作纤维层200；
在本实施例中，完成第一沥青层100的施作之后，便进行纤维层200施作，在施作纤维层200时，宜采用30mm-60mm的玻璃纤维或者玄武岩纤维。本实施例中优选采用对环境污染小、对身体健康无害的无硼、无氟改进型玻璃纤维。同时，纤维的长度应当大于40mm，且不大于60mm。
纤维的用量也是通过试验确定的比较好的用量，在这个范围内纤维可以起到比较好的抗裂效果，而且也不会因为纤维过多而造成沥青无法包裹和覆盖所有纤维的情况。
S300、在纤维层200上施作第二沥青层300；
在完成纤维层200的施作之后，便在纤维层200上施作第二沥青层300，第二沥青层300喷洒的沥青可以采用SBS改性沥青或者乳化沥青，当喷洒的沥青为SBS改性沥青时，每平方米喷洒的沥青用量为1.1㎏-1.8㎏，当喷洒的沥青为乳化沥青时，每平方米喷洒的沥青用量为1.6㎏-2.2㎏。
另外，需要强调的是，本实施例中，沥青的喷洒方式主要采用现有技术，喷洒沥青的方式可以但不限于采用人工喷洒或者自动洒布车信息喷洒等方式，本实施例仅需实现在施工区域喷洒沥青即可，并不涉及对喷洒沥青的设备以及喷洒方式的改进或者设计，故而，此处不再对喷洒沥青的方式进行一一赘述。
S400、在第二沥青层300上施作碎石，形成碎石层400，得到纤维沥青碎石柔性封层结构。
在本实施例中，完成第二沥青层300的喷洒之后，便施作碎石层400，施作碎石层400所采用的碎石的粒径需要根据施工区域所在的具体位置进行确定。可以进一步明确说明的是，在水稳封层上施工时，碎石粒径宜选用4.75～9.5mm和9.5～13.2mm，应用于桥面防水封层时，碎石粒径宜选用0～4.75mm或4.75～9.5mm；并且，碎石层400的厚度应当控制在0.8cm-1.3cm的范围内。
在本实施例中，进行公路封层结构施工时，可以采用对纤维沥青碎石柔性封层结构的每一层结构进行分层施工，明确为在施工区域完成一层的施工之后，再进行下一层的施工。也可以采用洒布车等设备进行同步施工，明确为完成一个施工循环之后，该施工区域便已经形成纤维沥青碎石柔性封层结构。
在本实施例中，在水稳层上面的封层，集料的粒径是.75～9.5mm和9.5～13.2mm，而桥面防水黏结层的集料粒径要小一点，是因为桥面防水黏结层上面直接是沥青路面的中面层和上面层，没有下面层。而在水稳层上面的封层，上面是铺设沥青路面的下面层，所以集料粒径要大一些。
本发明技术方案通过在施工区域施作第一沥青层，然后在第一沥青层上施作纤维层，同时在纤维层上施作第二沥青层，并在第二沥青层上施作碎石，形成碎石结构，得到纤维沥青碎石柔性封层结构，通过示例的过程制备得到含有纤维层的纤维沥青碎石柔性封层结构。利用示例的方案，使得本发明在实施过程中能够进行快速的公路结构施工，同时的，通过对封层结构进行分层化施工，并且通过增加纤维层，使得本发明施工得到的道路结构更为稳定，解决了相关技术施作的道路由于不能较好的对应力进行释放而导致的道路的封层结构质量差，已损坏的技术缺陷，有效提升了封层结构的使用时限。
在一些具体实施例中，请参阅图1，在施工区域施作第一沥青层100的步骤，包括：
S110、对施工区域进行基层施工，得到基层结构，其中，基层结构为原有道路的面层或者新建道路的路基结构中的一种；
在本实施例中，对施工区域的基层进行施工的主要过程为，在施工区域进行路基等结构的施工，或者施工区域的现有道路进行路面清理，以使得路面符合本发明示例的封层结构的施工要求。
需要特别和明确的是，本实施例中，示例的施工要求主要包括：施工区域的基层平整、整洁且没有异物、基层结构的整体沉降值满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)的有关要求。
S120、在基层结构上喷洒沥青，形成第一沥青层100。
在本实施例中，在基层上喷洒沥青的每平方米用量需控制在1.1㎏-1.8㎏之内。
在一些具体实施例中，在第一沥青层100上施作纤维层200的步骤，包括：
在第一沥青层100上撒布纤维，形成纤维层200。
在本实施例中，完成第一沥青层100的施作之后，便进行纤维层200施作，在施作纤维层200时，宜采用30mm-120mm的玻璃纤维或者玄武岩纤维。本实施例中优选采用对环境污染小、对身体健康无害的无硼、无氟改进型玻璃纤维。同时，纤维的长度应当大于40mm，且不大于60mm；并且的，每平方米的纤维用量需控制在50g-120g的范围内。
在一些具体实施例中，在纤维层200上施作第二沥青层300的步骤，包括；
在纤维层200上喷洒沥青，形成第二沥青层300。
在完成纤维层200的施作之后，便在纤维层200上施作第二沥青层300，第二沥青层300喷洒的沥青可以采用SBS改性沥青或者乳化沥青，当喷洒的沥青为SBS改性沥青时，每平方米喷洒的沥青用量为1.1㎏/㎡-1.8㎏/㎡，当喷洒的沥青为乳化沥青时，每平方米喷洒的沥青用量为1.6㎏/㎡-2.2㎏/㎡。在一些具体实施例中，在第二沥青层300上施作具有目标厚度的碎石，形成碎石层400，得到纤维沥青碎石柔性封层结构的步骤，包括；
S410、在第二沥青层300上撒布碎石，形成碎石层400；
在本实施例中，完成第二沥青层300的喷洒之后，便施作碎石层400，施作碎石层400所采用的碎石的粒径需要根据施工区域所在的具体位置进行确定。可以进一步明确说明的是，在水稳封层上施工时，碎石粒径宜选用4.75～9.5mm和9.5～13.2mm，应用于桥面防水封层时，碎石粒径宜选用0～4.75mm或4.75～9.5mm；并且，碎石层400的厚度应当控制在0.8cm-1.3cm的范围内。
S420、对碎石层400进行碾压，得到纤维沥青碎石柔性封层结构。
在本实施例中，当完成碎石的撒布和摊铺之后，便可利用辊式压路机或者轮式压路机进行碾压，以得到纤维沥青碎石柔性封层结构。使得纤维沥青碎石柔性封层结构的整体强度能够满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)的有关要求。
在一些具体实施例中，对碎石层400进行碾压，得到纤维沥青碎石柔性封层结构的步骤，包括；
利用不低于16T的轮胎压路机按照3-4.5KM/H的速度对碎石层400进行至少两次碾压，得到纤维沥青碎石柔性封层结构。
在本实施例中，通过采用不低于16T的轮胎压路机按照3-4.5KM/H的速度对碎石层400进行至少两次碾压，使得本发明在实施过程中能够有效提升封层结构的结构强度。
在一些具体实施例中，请参阅图2，施工区域包括至少两个依次布置的第一施工段，其中，至少两个第一施工段沿道路延伸方向布置或者垂直于道路延伸方向布置；
在在施工区域施作第一沥青层100之前，施工方法还包括如下步骤：
从至少两个第一施工段中确定出施工区域；
第二沥青层300包括封装区以及至少一个搭接区，其中，搭接区形成与封装区以及相邻的下一个第一施工段之间，且搭接区距离封装区以及相邻的下一个第一施工段之间的间距为5-10cm；
在纤维层200上施作第二沥青层300之后，方法还包括：
S500、在封装区施作碎石，形成第一碎石层400，得到纤维沥青碎石柔性封层单元；
在本实施例中，将第二沥青层300分为封装区和搭接区，在封装区施作碎石层400，得到纤维沥青碎石柔性封层单元。
S600、在纤维沥青碎石柔性封层单元上铺设防护层500；
在本实施例中，防护层500可以是篷布或者土工布。
S700、将与纤维沥青碎石柔性封层单元相邻的下一个第一施工段作为施工区域，并返回执行在施工区域施作第一沥青层100，直至完成所有第一施工段的施工，形成封层结构。
在本实施例中，完成纤维沥青碎石柔性封层单元施工之后，便将与纤维沥青碎石柔性封层单元相邻的下一个第一施工段作为施工区域，然后在该施工区域依次喷洒第一沥青层100、纤维层200以及第二沥青层300，在完成第一沥青层100、纤维层200以及第二沥青层300的喷洒之后，便进行碎石层400施工，在施工碎石层400时，需要利用碎石将纤维沥青碎石柔性封层单元与施工区域内的封装区之间搭接区进行填充，也即是，在施工下一个第一施工段的封装区时需要将相邻的搭接区进行补充施工，以实现搭接的功能。
在一些具体实施例中，施工区域还包括与第一施工段相邻的初始边界施工段，其中，初始施工段与相邻的第一施工段之间形成有搭接区；
从至少两个第一施工段中确定出施工区域之前，方法还包括：
在初始边界施工段上顺次形成第一沥青层100、纤维层200、第二沥青层300和碎石层400，形成初始封层单元，其中，初始封层单元的边缘线与相邻的纤维沥青碎石柔性封层单元的边缘线重叠。
在本实施例中，采用这一方式，使得本发明在实施过程中能够对初始区域进行快速的施工，保证施工质量。
在一些具体实施例中，施工区域还包括与第一施工段相邻的末尾施工段，其中，初始施工段与相邻的第一施工段之间形成有搭接区；
将与纤维沥青碎石柔性封层单元相邻的下一个第一施工段作为施工区域，并返回执行在施工区域施作第一沥青层100，直至完成所有第一施工段的施工，形成封层结构的步骤之后，还包括：
在末尾施工段上顺次形成第一沥青层100、纤维层200、第二沥青层300和碎石层400，形成末尾封层单元，其中，末尾封层单元的边缘线与相邻的纤维沥青碎石柔性封层单元的边缘线重叠。
根据相同的发明构思，本发明公开实施例的第二方面，请参阅图4、图5，本发明还提出一种公路封层结构，采用第一方面示例的封层施工方法施工得到。
在一些具体实施例中，请参阅图6-图13，根据我国干线公路的病害调查结果发现，典型半刚性基层沥青路面结构设计时对基面层层间黏结处治的忽视，以及施工时对下封层材料与质量控制的不重视，是造成部分干线公路性能较差、早期病害严重、寿命较短的重要原因之一。在半刚性基层与沥青面层之间设置具有应力吸收作用的应力吸收层，已经成为抑制路面反射裂缝和改善路面层间黏结的一种有效途径。通过上基层和下面层之间的封层设计，一方面能提高基层与面层间的黏结效果，减少层间病害的产生，另一方面还可以提高层间防水性和抗剪切性能，有效保护基层材料。然而，传统的同步碎石封层、稀浆封层等技术由于材料自身耐久性、延展性、抗裂性和抗疲劳性能等方面的先天问题，无法提供长期有效的抑制反射裂缝、防水和黏结的效果。因此，针对目前我国半刚性基层沥青路面广泛存在的反射裂缝以及层间失效问题，提出和推广一种经济、高效、耐久的功能性下封层材料，缓解由于反射裂缝和层间失效所引起的路面病害问题具有重要的科学意义。
为指导纤维沥青碎石封层的施工与质量控制，保证沥青路面结构封层与层间处治工程质量，根据我国沥青路面封层与层间处治技术的应用现状，编写组经广泛的调查研究，查阅了大量国内外沥青路面封层与层间处治的相关文献资料，并在试验路研究成果基础上，制定了《纤维沥青碎石柔性封层施工工法》，以下简称《工法》。
本工法在国内外研究成果的基础上，综合考虑新材料、新技术对我国公路建设与养护发展的促进作用，采用纤维增强沥青碎石柔性材料作为路面下封层，并且具有应力吸收功能层的作用。该工法的推行能为开发高性能的路面层间功能材料与结构，完善半刚性沥青路面、复合式沥青路面、旧路改造的层间处治方法与质量控制标准提供技术支撑。
纤维沥青碎石柔性封层是基于传统碎石封层改进的沥青路面封层与层间处治方法，是指使用同步纤维碎石封层车等机械设备通过高精度的控制方法撒布一定数量的沥青结合料、纤维和控制级配碎石，通过压路机的碾压而形成的柔性封层或者应力吸收中间层的一种新工艺。
纤维沥青碎石柔性封层在施工时，是通过同步喷洒(撒)设备，先洒布一层沥青结合料(改性沥青或改性乳化沥青)，同时撒布一层多维乱向分布的纤维，再洒布一层沥青结合料，使其尽量将纤维覆盖和包裹，最后再撒布一层碎石，使用胶轮碾压机进行碾压，待冷却后形成复合柔性封层结构。
纤维沥青碎石柔性下封层中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三维乱向分布并相互搭接，与沥青结合料形成了网络缠绕结构，类似一层具有高弹性、高强度和高韧性的柔性防护网，可有效提高碎石封层的抗拉、抗剪、抗压和抗冲击等综合力学性能。
两层沥青结合料的连续洒布，更加提高了封层的防水性，加之在复合结构中起到加筋和桥接作用的纤维对于前后两层沥青结合料起到极强的吸附作用，它能非常容易地吸附沥青中的油分，增加封层的黏结强度。
应用于沥青混凝土路面上封层，能较好地封闭原路面的龟网裂，提高原路面的防水性能，恢复或改善原路面的使用功能，延缓原路面的大修周期。
应用于沥青路面的下封层或应力吸收功能层，具有良好的应力吸收、分散能力和防水性能，它能够吸收和分散沥青路面原有裂缝或路基的反射应力，消除旧沥青路面裂缝尖端产生的应力集中，有效地抑制反射裂缝的出现。
专门的纤维沥青碎石封层车能够实现一台设备上同时完成两层沥青结合料的洒布和一层纤维以及一层碎石的撒布，施工便捷、施工机械化程度高、性能稳定。
纤维沥青碎石封层按其应用层位与功能可分为上封层(即表面磨耗层)和下封层(也可作为应力吸收层)。纤维沥青碎石封层既可以用作沥青路面预防性养护或中修工程中的表面磨耗层，也可以作为新建半刚性基层沥青路面和旧路改造的下封层或应力吸收功能层，除此之外，纤维沥青封层还可以应用于桥面铺装的防水层。
纤维沥青碎石柔性封层是一种复合的“三明治”型柔性垫层，经过专门工艺切割成一定长度的高性能纤维在上、下两层沥青结合料中呈三维乱向均匀分布并相互搭接，与沥青结合料形成了网络缠绕结构，类似一层具有高弹性、高强度和高韧性的柔性防护网，可有效提高碎石封层的抗拉、抗剪、抗压和抗冲击等综合力学性能。
纤维沥青碎石柔性封层以其独特的复合材料网络结构和综合力学性能，在温度反复变化条件下，纤维沥青碎石柔性封层因其材料所具有的高韧性和延展能力，其抗拉强度和抵抗变形的能力远远大于温度变化带来的收缩拉应力或拉应变，从而提升了路面结构的抗裂性能，能够有效抑制沥青路面的低温收缩裂缝和由温度反复变化造成的反射裂缝。
施工准备：应按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40)的有关要求进行施工；所用原材料除符合本工法的有关规定之外，还应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40)的有关要求。
施工前准备：施工前必须提供原材料的检测报告，沥青、碎石及纤维的撒布量，并确认符合要求。施工前应对施工机具进行检查和标定，确保各施工机具配套且组合合理、安全有效的工作。应对已检查合格后的路面进行放样，确定施工方案，准备好施工所用的机械和材料。
下承层处理：在施工前应对纤维沥青碎石封层的下承层的力学性能指标进行检测，为封层的施工提供必需的保障，需要对其平整度、压实度等指标进行测定。当某一项的值没有达标时，应及时采取措施进行处理。应在下承层各项指标均满足要求后，再对其进行清扫，可根据现场的情况选择洒水车、吹风机、扫地机等专业设备进行清扫，确保下承层表面洁净。
施工引导线设置：以原有路面的中线作为施工中线，棕绳覆盖边线内侧遮挡碎石施工。在施工的起点和终点要铺设油毡以保证起点和终点整齐美观，避免污染施工区外的路面。
原材料的检测和准备：施工前必须提供原材料的检测报告，沥青、碎石及纤维的撒布量，并确认符合要求。施工前材料的质量检查应以同一料源、同一批并运至生产现场的相同规格品种的碎石、沥青、纤维等一批次进行检查。材料的检测项目和要求应符合本工法中的相应原材料及性能要求。沥青结合料应提前进行预热，加入封层设备中后需要根据施工需要进行保温，符合材料温度要求后方可进行施工。
同步车按顺序洒(撒)布材料：用纤维沥青碎石封层一体机进行第一层沥青喷洒，同步撒布一层纤维，喷洒第二层沥青，撒布一层碎石。洒(撒)布时应保证均匀性，起步及终止时必须采取措施，避免喷洒过量或过少，横向搭接处应调整好宽度，避免搭接处喷洒过多或漏洒现象，车速宜控制在3～4.5km/h。
在施工过程中应注重接头的处理，具体分为横向接头和纵向接头。在横向接头的位置，再次施工时既要与前次施工紧密的衔接，同时也要避免与前次施工断面重叠。因此，当每次洒(撒)铺前宜采用油毛毡、铁皮或麻袋将已洒布的路段遮挡覆盖，避免再次洒(撒)布时造成封层的重叠。对洒(撒)布不到位的区域应及时处理，确保洒(撒)布均匀。若采用改性乳化沥青作为沥青结合料，则碎石撒布应全部在改性乳化沥青破乳之前完成。
人工修补与检查：纤维沥青碎石柔性封层铺筑过程中出现局部缺陷时，要及时进行人工修补，人工修补的重点是：局部碎石未撒布或撒布量过大的地方需要人工摊铺均匀并扫除多余碎石；碾压完成后，需要人工对封层表面进行检查，清扫并去除浮石。有条件的宜采用专用清扫设备完成此工作。
胶轮碾压：洒(撒)布结束后，应立即用16T以上轮胎压路机沿行车方向碾压且次数不少于2遍，初压速度不宜超过2km/h，复压速度宜与封层车速度相协调，控制在3.5km/h左右。若分幅进行施工时，应做好搭接缝的处理。两幅搭接处第一幅暂留5～10cm宽度不撒碎石，第二幅沿预留沥青边缘进行撒布。
现场检测与验收：碾压完成后，待改性沥青冷却或改性乳化沥青破乳并达到一定的强度后进行检测以及报批工作，并将检测的结果汇总上报后等待验收工作。
面层摊铺：待完成纤维沥青碎石封层的现场检测与验收工作后，方可进行面层施工。
施工注意事项：纤维碎石封层对气候条件的要求较为严格，理想的天气条件是阳光充足、气温较高、湿度较低、微弱风或无风、无雨、无雾。其中最低的温度条件是气温高于15℃、路面温度高于20℃且均处于上升趋势；气温低于20℃、路面温度低于25℃且处于下降趋势时，不可施工；气温高于45℃时、路面温度高于60℃时，不宜施工。施工中应注意树荫下或其它阴凉处的路面温度，以保证满足上述要求。封层前要对原路面进行认真清扫，作业过程中应保证足够数量的胶轮压路机以便在沥青温度降低之前或乳化沥青破乳后能及时完成碾压定位工序。同步封层车的喷油嘴高度不同，所形成的沥青膜厚度会不同(因为各个喷嘴喷出的扇形雾状沥青重叠情况不同)，通过调整喷嘴高度使得沥青膜的厚度符合要求。同步封层车应以适宜的速度均匀行驶，在此前提下沥青结合料和石料两者的洒(撒)布率必须相互匹配。对于一些弯道等线形变化的地方，由于同步封层车处于倾斜状态，其喷油管处于高位的那一侧油压力不够，可能会导致喷洒不足；特别是在长大纵坡路段，石料的挤压力可能会造成撒布量过多。因此，对于这些特殊路段，如果机械施工作业不到位，要采用手工补洒或者将多余的碎石或沥青清除。出现纵横接缝时，应铺设油毛毡、铁皮或麻袋等物在已洒布的路面上，防止油料出现重叠。选择适当的典型路段作为试验路段，长度一般应不小于200m，宜选主线的直线段进行。选择试验路段后，将准备好的机械及材料运送至施工路段现场，并进行施工前的检验。根据设计参数和原定的各项技术要求，如：沥青洒布量、碎石撒布量、喷洒管高度、碎石撒布高度、各个阀门的开度、温度控制、同步碎石车的行驶速度及配套机具、机械的配合情况等进行试验段的铺筑。
材料洒(撒)布量检测方法及标准：选择一个横断面，在三等分点处放置两块0.6m×0.4m油布或是托盘，待封层车洒过沥青后称其增加的质量，三个样本的平均值即为一次沥青量的抽检结果，三个样本的级差不应超过0.3kg/㎡。检测频率：每1000㎡现场抽检一次沥青、纤维和碎石洒(撒)布量。通过试验段的铺筑与调整，确定上述各项参数、技术要求与各种机械设备的整合效果，进行规范、有序的施工，确能施工质量。
施工时的温度控制：若采用改性沥青时，改性沥青加热温度控制在190℃-200℃之间，洒布温度控制在180℃-195℃之间。碎石加热温度控制在90℃左右，撒布温度控制在60℃以上，施工期间通过封层车自带的保温系统进行保温。若采用改性乳化沥青时，改性乳化沥青加热温度控制在50℃-70℃之间，洒布温度控制在50℃-70℃之间。碎石加热温度控制在60℃-70℃之间，撒布温度控制在60℃-70℃之间，施工期间通过封层车自带保温系统进行保温。若采用橡胶沥青时，由于黏性较大，所以橡胶沥青的加热温度应控制在195℃-205℃之间，洒布温度控制在190℃-200℃之间，施工期间通过封层车自带保温系统进行保温。
施工长度和宽度设计：施工长度应不小于200m(通常为200～400m)，以路面设计宽度作为一个施工控制单元。使用沥青碎石同步洒布车作业时，施工宽度控制在3.6米以内。沿放样的尺寸边线进行施工，施工过程中应确保撒布机顺直，铺筑效果美观。沥青的洒布厚度应该严格控制，根据最佳配合比控制沥青喷洒用量；严格控制碎石和纤维的撒布量，保证碎石厚度均匀、颗粒嵌紧密实、纤维撒布均匀，无结团和离析现象。
洒(撒)布后应进行碾压，并人工扫除多余碎石。施工完毕后需要先对路段进行1～3小时的封道，然后进行适当养护工作，保证工艺正确。
试验路段施工完成后，进行现场质量检测，根据现场试验结果，确定后续大面积施工方案，进行大规模的生产准备工作。通过试验段得出的施工方案和确定的施工工艺，经监理和业主认可后，作为正式施工依据，施工工程中不允许随意更改，必须更改时，应得到监理或业主认可。
碎石：纤维沥青碎石封层所用碎石的技术要求与沥青混合料用石料基本相同。碎石要洁净、无风化、无杂质，并具有足够的强度和耐磨耗性。应优先选用中性偏碱性的石料，如玄武岩、石灰岩、辉绿岩等；对强碱性石料应慎重选用，一般不考虑使用大理岩、石英岩等酸性石料。在多雨、潮湿地区宜选用辉绿岩、玄武岩等，不要使用被水浸泡后的石灰岩，其极限抗压强度会有所降低。碎石级配为单级配(单一粒径)，其中石粉、泥土杂质含量不超过1％。尽量使用棱角性好的集料，避免针片状结构，以保证骨料在沥青中达到合适的嵌入深度和黏结效果。碎石规格、岩性可根据路面状况、交通荷载及封层厚度与应用层位等情况综合考虑确定。施工中通过筛分剔除大粒径石料，防止堵塞碎石封层车下料孔，避免出现油带、无石料现象。作为下封层使用时，碎石粒径宜选用4.75～9.5mm和9.5～13.2mm，应用于桥面防水封层时，碎石粒径宜选用0～4.75mm或4.75～9.5mm。
碎石各项指标需符合现行标准《公路工程集料试验规范》(JTGE42-2005)和《公路工程沥青及沥青混合料试验规范》(JTGE20-2011)的相关规定。具体性能要求如表1所示。
表1碎石技术性能检测指标
Figure BDA0003726812350000161
沥青结合料：根据工程实际，纤维沥青碎石柔性封层，可采用改性乳化沥青、改性沥青或橡胶沥青作为沥青结合料。具体选择应根据交通荷载、气候条件、封层厚度与位置以及当地工程经验等情况综合考虑确定。沥青结合料技术要求应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40)的有关规定。
改性乳化沥青：纤维碎石封层可采用性能良好的改性乳化沥青，并宜优先选用SBS改性乳化沥青，SBS改性剂剂量不宜小于3％。改性乳化沥青必须有足够的黏结性能，以保证沥青与碎石之间的黏结效果。同时在满足单位面积洒布量的情况下，改性乳化沥青必须具有一定的流动性，但是在撒布碎石之前不会流淌，从而保证碎石在沥青中的嵌入深度，减少碎石的脱落。
随着施工时间及季节的不同，改性乳化沥青的破乳速度也随之变化，改性乳化沥青的破乳时间应根据气候气象条件调整，同时在乳化剂和外加剂的选择和用量上也需做适当调整。改性乳化沥青的具体技术要求见表2。
表2改性乳化沥青技术要求
Figure BDA0003726812350000171
改性沥青：对于技术要求较高的纤维沥青碎石封层或是施工气候条件受限时，宜采用SBS改性沥青作为沥青结合料。改性沥青除基质沥青应满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40)的规定。改性沥青改性剂的品种和剂量可参考以往成功的工程经验确定，但必须经过试验验证来确定，并符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40)中改性沥青的技术要求。改性沥青的具体技术要求见表3。
表3改性沥青的技术要求
技术指标 单位 性能要求 试验方法
针入度(25℃，100g，5s) 0.1mm ≥60 T0604
针入度指数PI — ≥-0.2 T0604
延度5°，5cm/min cm ≥30 T0605
软化点 ℃ ≥55 T0606
运动粘度135℃ Pa·s ≤3 T0619
闪点(℃) ℃ ≥230 T0611
溶解度(％) ％ ≥99 T0607
需要注意的是：对于寒冷、常年低温地区或干旱风沙较大的地区，沥青洒布量可视工程情况适当增加0.2～0.3kg/m3；对于多雨、寒冷地区，慎重选用改性乳化沥青；对于夏季炎热、交通量大的路段，推荐选用改性沥青或橡胶沥青。
橡胶沥青：橡胶沥青是指以废旧轮胎加工生产的硫化胶粉通过反应设备经恒温加热、搅拌与基质沥青高温状态下反应生成的橡胶改性沥青。橡胶沥青成本相对较高，但是采用橡胶沥青施工的纤维沥青碎石封层具有更加优良的韧性、耐候性、层间黏结性能和抗反射裂缝能力。
橡胶沥青材料应严格满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40)的有关规定，具体技术要求见表4。
表4橡胶沥青的技术要求
Figure BDA0003726812350000181
Figure BDA0003726812350000191
纤维类型：纤维应具有良好的可切割性、较高的断裂强度和吸油率。可采用玻璃纤维、玄武岩纤维等。宜采用喷射无捻粗纱型的玻璃纤维，并优先选用对环境污染小、对身体健康无害的无硼、无氟改进型玻璃纤维。
纤维长度：纤维切割的长度应根据纤维沥青碎石封层的应用层位、改性乳化沥青类型及用量、纤维沥青碎石封层厚度、碎石用量、交通量类型及大小等因素综合确定，一般为30～120mm。根据经验与试验结果，采用40mm或60mm纤维制备的纤维沥青碎石封层效果较佳。
纤维用量与技术指标：1.纤维的平均用量范围为：50～120g/㎡，作为下封层时通常情况下用量取60g/㎡左右。纤维用量根据路面的状况、应用类型度进行确定。作为应力吸收功能层的纤维用量要适当增大。玻璃纤维技术要求应符合《增强制品试验方法》(GB/T9914)和《增强材料纱线试验方法》(GB/T7690)的有关规定，玻璃纤维技术性能检测项目及技术要求如表5所示。
表5玻璃纤维技术性能检测项目及技术要求
检测项目 单位 性能要求 环境温度 相对湿度 检测方法
线密度 tex 2400±120 (23±2)℃ (50±10)％ GB/T7690.1
含水率 ％ ≤0.15 (23±2)℃ (50±10)％ GB/T9914.1
可燃物含量 ％ 1.20±0.15 (625±20)℃ — GB/T9914.2
硬挺度 mm 125±20 (23±2)℃ (50±10)％ GB/T7690.4
材料配合比设计原则：首先根据工程需求确定沥青结合料、碎石及纤维等材料的类型与特性，再根据工程目的、道路交通量、路面结构设计、施工季节等因素，采用经验法为主，结合理论综合确定各种材料的用量，最后根据试验检测结果或现场施工情况进行必要的、合理的调整。施工前应按确定的材料用量对纤维沥青碎石封层车的洒布/撒布情况进行标定。具体来说，材料组合设计要遵循以下原则：原材料的选择除了满足基本的技术要求之外，还应遵循因地制宜、就地取材、经济环保的可持续发展原则；纤维沥青碎石封层原材料各项指标应满足相关行业标准的质量要求；应结合实际工程特点，进行系统化设计、验证及调整，最终确定最佳材料组合设计。配合比设计应以碎石、纤维、沥青结合料等材料的最佳组合为目标，以层间黏结性能和沥青与碎石的粘结性能为设计指标；配合比设计完成后应铺筑试验路，并根据试验路的使用效果对碎石撒布量和沥青用量进行调整。
材料用量的确定：碎石撒布量：纤维沥青碎石封层中碎石的用量主要取决于封层的厚度、碎石材料特性、道路交通量及技术状况等。当纤维沥青碎石封层用于下封层或应力吸收层时，碎石的用量应保证60～80％的覆盖率(根据实际经验，碎石覆盖率过低达不到保护封层的效果，覆盖率过高则容易引起面层施工时的泛油)；当纤维沥青碎石封层用于表面磨耗层时，碎石的用量应保证100％的覆盖率。
纤维沥青碎石封层的最大厚度一般认为等于碎石的最大公称粒径，根据碎石的粒径，纤维沥青碎石封层的厚度通常在5～15mm。碎石撒布量的范围可参照表6进行选择。
表6纤维沥青碎石封层碎石撒布量范围(kg/㎡)
碎石粒径(mm) 封层厚度(mm) 碎石撒布量
0～4.75 5 6～10
4.75～9.5 10 8～12
9.5～13.2 13 10～14
沥青用量：沥青的用量首先应考虑纤维沥青碎石封层的类型、碎石集料的特性(类型、粒径、形状、级配等)、碎石集料的用量、沥青类型及沥青含量等因素。碎石粒径为4.75～9.5mm和9.5～13.2mm的纤维沥青碎石封层的沥青用量范围分别见表6.5.2-1和表6.5.2-2。对于桥面防水封层，当采用0～4.75mm粒径的米石时，沥青的用量应在碎石为4.75～9.5mm的纤维沥青碎石封层沥青用量基础上减小0.2kg/㎡。通常改性沥青的用量应根据交通量类型与大小、施工季节(气温)等因素进行调整。重载交通多或高交通量路段，宜减少改性沥青用量5％～10％；秋季施工时的改性沥青用量应比夏季施工时的改性沥青用量增加5％左右。当使用橡胶沥青时，橡胶沥青用量可以参考改性沥青用量。
表7碎石为4.75～9.5mm的纤维沥青碎石封层沥青用量范围(kg/㎡)
Figure BDA0003726812350000201
Figure BDA0003726812350000211
表8碎石为9.5～13.2mm的纤维沥青碎石封层沥青用量范围(kg/㎡)
Figure BDA0003726812350000212
纤维用量：纤维用量应根据原路面技术状况、交通量类型等因素进行适当调整。根据经验和试验结果，宜按照表9的用量范围取值。
表9纤维碎石封层玻璃纤维的用量范围(g/㎡)
Figure BDA0003726812350000213
Figure BDA0003726812350000221
配套设备、人员及要求
主要设备配置见表10
表10主要设备和人员配置表
Figure BDA0003726812350000222
纤维沥青碎石下封层的主要配套施工设备应符合以下要求：
洒(撒)布设备：宜选用四同步封层车，主要组成包括沥青保温灌、加压设备、可调沥青喷嘴、纤维切割撒布构建及碎石料仓。封层车能够将1层沥青+1层纤维+1层沥青+1层碎石四层同时连续施工工艺，形成一层相互作用的致密网络缠绕结构；罐体内部应设有快速加热装置，缩短施工前的准备时间，保证沥青的洒布温度；沥青管道内应设有导热油夹层，采用导热油循环加热方式，确保管道畅通无阻；喷洒系统应能跟随车速变化自动控制沥青洒布量、纤维和碎石撒布量，确保洒(撒)布精确、均匀。
封层车应满足相关性能指标：沥青罐容积不小于8L，纤维仓容积不小于5m3，碎石不小于10m3，纤维切割长度30～120cm，沥青洒布量：0.2-3kg/㎡，碎石撒布量：2-22L/㎡，纤维撒布量：30-120g/㎡。撒布量能精确控制，喷嘴单独可控能调节撒布宽度及喷洒量，洒(撒)布量不受车速影响，各种洒(撒)布操作均可在驾驶室内完成。
封层施工还应配置轮胎压路机、路面清扫车、强力吹风机等设备。
施工前应检测施工车的计量系统、管道输送系统等，保证计量准确、纤维撒布管道通畅、剪切均匀。对设备进行调试，沥青、碎石和纤维撒布量应分别试验，确定施工参数，以满足纤维沥青碎石封层施工用量要求。
质量控制要求：纤维沥青碎石柔性封层施工质量标准执行《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40)的规定。
施工前材料与设备检查：施工前必须提供原材料的检测报告，沥青、碎石及纤维的撒布量，并确认符合要求；必须对施工机具进行检查。在确认材料、设备等没有发生变化和符合要求后，方可施工。施工前材料的质量检查应以同一料源、同一批并运至生产现场的相同规格品种的碎石、改性乳化沥青、纤维等一批次进行检查。当改性乳化沥青蒸发残留物含量或碎石含水率发生变化时，必须调整撒布机的设定，确认材科的配合比付合设计配合比后方可施工。
施工过程质量控制：每天施工前应保证改性乳化沥青的喷洒嘴和纤维喷嘴流畅，复核检查计量与计算机计量是否一致。每天撒布碎石前应将碎石的控制量与实际施工量进行对照调整，做到纵向均匀、横向平衡。保证不出现多撒、少撒或漏撒现象。每50000㎡左右统计一次施工用料，对比设计用料和施工用料有无偏差，用以控制沥青、纤维和碎石等原材料的洒(撒)布量。
施工中应对纤维沥青碎石封层进行抽样检测，抽检项目、频率、允许误差及方法见表11。
表11纤维碎石封层施工过程检验要求
Figure BDA0003726812350000231
Figure BDA0003726812350000241
施工前材料检测：纤维沥青碎石封层施工前应对沥青、碎石和纤维等原材料进行检测，检测指标满足本文技术要求后方可使用。
外观检查：施工期间随时进行，质量要求无漏洒(撒)区域不得超过总面积的0.1％，无堆积，分布均匀一致，用硬物刮开观察，与基层表面牢固粘结，不起皮，无油包和基层外露等现象。
沥青洒布量试验：试验前封层车储料仓已充分预热，水温和机油温度已达到规定值；封层车分别在设计最大洒布量和最小洒布量条件下工作；试验场：选择好试验场地，通常选择试验路段的一段。设定好洒布管距地面的高度；试验设备：秒表、转速表、卷尺、标杆、天平、采样板(托盘)等。试验方法：封层车以最大设定洒布量和最小设定洒布量分别洒布，采样板设置9块，分三排沿横向左、中、右对称布置。对现场施工效果进行实际评估，进一步调整洒布量。
纤维撒布试验：采用运动撒布操作。封层车在一定测试区域内，车辆匀速前进，将纤维撒布量设定到一定值，利用设备自动系统撒布，验证纤维实际撒布量与自动系统中设定撒布量之间的偏差，并在必要时对撒布参数做进一步调整。
碎石撒布量验证试验：可采用图像法测试施工时碎石的撒布量和均匀性。
防水抗渗性能试验：纤维沥青碎石封层的防水性能可采用渗水仪来测定，检查频率为3处每5000㎡，渗水系数要求60cm水柱的压力下，30min内不透水。
现场拉拔试验(层间黏结性能试验)：可通过现场拉拔试验对纤维沥青碎石封层与基层的黏结性能进行检测与评价。每个测试断面取6个测点，其中路肩上取2个测点，行车道上取4个测点，测试拉拔截面直径为100mm，检测其残余拉拔强度。试验采用路面层间黏结性能试验仪进行。认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。
安全设施的设置：确定好施工路段后，将施工车辆开至施工点前方1600m处设置好“前方1600m施工”的立柱提示牌，确保施工区域人员的安全，用反光锥筒将施工区域进行封闭，根据施工的需要逐步延长，总长度控制在1000m以内。
每个施工点安排一名专职安全员，必须责任心强，应变能力强，施工经验丰富，熟悉养护作业安全施工的相关规定；施工前组织所有施工人员进行安全施工知识的培训，必须为每位施工人员购买人生意外伤害保险；施工车辆必须手续齐全，车况良好，严格按照交通规则进行行车；施工人员必须穿着反光背心，只能在封闭好的施工区域内活动，严禁穿拖鞋、赤身进行作业，必须服从交警、路政部门和专职安全员的安排；如出现交通拥堵，及时向交警、路政部门报告，配合进行车辆疏导。施工现场成立以项目经理为组长的环境保护小组，完善各项管理制度，逐级落实责任，将组织、落实、检查、验收一体化、规范化、制度化。纤维沥青碎石柔性封层施工中，应该做好路面施工现场的环境管理工作，根据《中华人民共和国环境保护法》，采取有效的管理措施做好环保工作。施工时沥青和纤维不应与明火直接接触，加热和施工过程中产生的有害气体及粉尘，应及时处理。施工时要尽量减小有害气体污染环境，并符合《大气污染物综合排放标准》(GB16297)的排放要求。
纤维沥青碎石封层可采用改性乳化沥青作为沥青结合料，由于改性乳化沥青的自身特点，使得纤维沥青碎石封层表现出良好的环境效益，主要体现在以下几个方面：可冷态施工。与传统的热沥青相比，改性乳化沥青可以在常温下乃至低温下施工作业，延长了施工季节，由于各地区气候条件不同，一年内可延长2～4个月。同时，由于纤维沥青碎石封层可以在短时间内破乳、凝结、硬化，使该技术可以在不封闭交通的情况下进行施工。降低能耗。采用改性乳化沥青作为结合料时，无需对其加热，在常温下就可以保存、运输和使用，只有在生产改性乳化沥青时，需对沥青加热一次。据统计，相比于热沥青使用改性乳化沥青可节约热能50％以上。减少环境污染。使用改性乳化沥青可以很大程度的减少对环境的污染，其生产过程是在封闭的系统中，产品在常温下是液态的，使用时问喷洒或冷态拌和，降低了能源的消耗和对施工机械设备的要求，减小了有害气体排放量，改善了施工环境。
纤维增强沥青碎石柔性下封层从技术和经济角度来讲都是切实可行的，它优良的性能与功能所带来的经济与社会效益具体可以体现在：1)节约维修养护成本，经济效益显著，改善行车舒适度与道路服务水平；2)配套的施工工艺能提升施工效率，保证施工质量；3)减粉尘降噪音与环境污。这一技术的应用与推广，对我国公路建设与养护事业的发展有积极的推动作用；4)另外，该项目的研究成果还能为开发高性能的路面层间功能材料与结构，完善我国半刚性沥青路面和复合式沥青路面的层间处治方法与质量控制标准提供理论依据和技术支撑，具有现实的推广价值和应用前景。
由于纤维增强沥青碎石柔性封层可有效的提高路面结构的抗裂性能和耐久性，延缓路面病害出现的时间，所以在运营期间还可降低养护费用的投入。因此，对将纤维增强沥青碎石柔性封层与传统的同步碎石封层的全寿命周期经济进行了对比分析，以进一步突出其经济效益。对于道路工程的全寿命周期成本不仅包括初期建设费用，还包括维修养护费用并且与运营时间密切相关。
相对传统同步碎石封层技术，除了在原材料上增加了纤维和在同步封层车上增加了纤维分散与撒布设备，其他施工条件相同，并不会影响施工效率和增加施工复杂性。配套的施工工艺能提升施工效率，通过规范的施工控制方法，其施工质量也能更好的得到保证。虽然相比较传统的封层方法，纤维沥青碎石柔性封层的造价相对较高，但其良好的应力分散与吸收能力、抗反射裂缝能力、层间黏结性能、防水性能，能有效的改善路面结构层间受力状态，抑制病害的产生，延长路面使用寿命。从路面的全寿命周期成本来看，具有更加显著的经济效益。
纤维沥青碎石柔性封层(应力吸收功能层)在沥青路面养护、路面反射裂缝及层间黏结问题上能够很好的满足高性能、长寿面路面的要求。首先，与传统层间处治技术相比，这种柔性封层材料本身具有更好的力学性能、稳定性和耐久性能。其次，由于在设计和施工过程中充分考虑了材料的组合特性，使用改性沥青作为该功能层的基体，具有很强的黏结性能，再通过与高性能相高韧性短纤维的接触、泽润、包裹以及对碎石缠绕的作用，更好的将基层与面层黏结在一起，这样的面层与基层相互黏结和嵌挤咬合作用能使得柔性封层在路面结构中发挥出1+1>2的效果。因此，采用纤维沥青碎石柔性封层对半刚性基层沥青路面和复合式路面进行层间处治，能够达到理想的使用效果，相比传统的层间处治方法也不会增加施工难度，具有很好的应用前景。
目前，在进行纤维沥青碎石组合材料设计时，大多是基于已有经验来确定原材料的大致使用范围，然而纤维沥青碎石的抗裂性能受到纤维用量、纤维长度、沥青用量、沥青类型等众多因素的影响，而且不同来源的材料也会对其性能有一定影响。因此，提出一种简单易行且科学合理的材料组合设计方法及其抗裂性能评价方法是十分必要的。
对于纤维沥青碎石的材料组合设计，首先应根据工程需求确定沥青结合料、碎石及纤维等材料的类型与特性，再根据工程目的、道路交通量、路面结构设计、施工季节等因素，采用经验法为主，结合理论综合确定各种材料的用量范围，最后再根据试验结果进行必要的、合理的调整。本节提出了基于纤维-沥青组合材料拉伸试验的柔性封层组合设计方法，以柔性封层材料的抗拉裂性能为主要控制指标来确定材料的组合设计与最佳用量。
试验时考虑了两种不同的沥青结合料：改性乳化沥青和SBS改性沥青；碎石主要是对封层材料起到保护和承受施工荷载的作用，对封层的抗裂效果影响不大，所以在试验中不加以考虑。首先，根据已有规范和工程经验，确定材料的用量范围：纤维用量取60～100g/m2，改性乳化沥青用量取1.6～2.2kg/m2，SBS改性沥青用量取1.1～1.8kg/m2，纤维长度取4～6cm。根据材料用量范围建立3因素3水平的正交设计分析表，如表12所示。
表12材料组合正交试验设计
Figure BDA0003726812350000271
Figure BDA0003726812350000281
组合材料拉伸试验采用尺寸为l00mm×70mm×30mm的铝合金模具制作试件，成型试件前先在模具内粘贴一层硅油纸﹐便于试件成型后脱模；然后按照配合比向模具内依次洒布一层沥青，一层纤维，一层沥青；试件制作完成后静置一段时间，待沥青冷却后脱模。
试验时，将试件用夹具夹持并固定，调整夹具的间距，然后通过UTM试验机进行加载，加载速率为20mm/min，试验温度为25℃，试验系统将自动采集应力和应变数据，待试件的拉应力衰减至最大值的90％时停止加载。
Table 13 Thermal physical parameters of each structural layer of thepavement
Figure BDA0003726812350000282
Figure BDA0003726812350000291
表14SBS改性沥青组拉伸强度正交分析结果
编号 SBS改性沥青用量(kg/m<sup>2</sup>) 纤维用量(g/m<sup>2</sup>) 纤维长度(cm)
K1 1.358 1.191 1.201
K2 1.362 1.341 1.332
K3 1.11 1.298 1.297
k1 0.453 0.397 0.400
k2 0.454 0.447 0.444
k3 0.370 0.433 0.432
极差R 0.084 0.050 0.044
根据正交试验分析结果可知：无论是采用改性乳化沥青还是SBS改性沥青，通过极差大小可以判断影响纤维-沥青组合材料拉伸强度最为主要的因素是沥青用量，其次是纤维用量，最后是纤维长度。故对纤维长度这个影响因素进行弱化处理，且根据现场试验的反馈情况，长度选取4cm时，纤维的撒布效果最好，纤维更容易分散，结团现象较少，沥青对纤维的覆盖也更加充分，所以后续纤维长度将选择为4cm。
分别对改性乳化沥青和SBS改性沥青的用量进行分析，其中改性乳化沥青用量以1.9kg/m2为中值，纤维用量以75g/m2为中值，SBS改性沥青用量以1.5kg/m2为中值，纤维用量为75g/m2为中值。
并选择合适的差值进行配合比设计。其中并选择合适的差值进行配合比设计。
改性乳化沥青用量在1.8kg/m2-2.0kg/m2这个用量区间，纤维与改性乳化沥青有着良好的界面接触效果，所形成的沥青纤维网状结构较为紧密。根据上述试验结果可得，当纤维长度取4cm时，改性乳化沥青用量为2.0kg/m2、纤维用量分别为75g/m2时，纤维-沥青组合材料试件达到最大拉伸强度。
SBS改性沥青用量在1.4kg/m2-1.6kg/m2这个用量区间，纤维与SBS改性沥青有着良好的界面接触效果，所形成的沥青纤维网状结构较为紧密。根据上述试验结果可得，当纤维长度为4cm时，SBS改性沥青用量为1.6kg/m2、纤维用量分75g/m2时，纤维-沥青组合材料试件有较大拉伸强度。
通过电子显微镜对纤维沥青接触界面进行微观拍摄，对沥青纤维界面接触细观图进行分析可知：
纤维沥青板带结构中存在着“自由纤维”和“结构纤维”。纤维依靠其优秀的吸附沥青能力，能够“加固”所吸附的沥青，错综排布的纤维之间通过吸附的沥青进行连接，其中结构纤维稳定的搭接结构，能够很好的发挥且加强纤维自身的抗拉伸能力，承担并吸收了板带结构受到的大部分拉应力。而结构中也存在着游离于搭接结构之外的自由纤维，这些自由纤维因为不能与其它纤维通过吸附沥青搭接相连，发挥不出其抗拉伸能力，反而会降低板带结构的整体性。
通过电子显微镜放大沥青-纤维接触界面，可以看到纤维粗糙的外表面能够很好的吸附沥青，吸附的沥青与纤维稳定相连，成为性能稳定的结构沥青，结构沥青能够提高纤维之间应力扩散能力。而结构中未能被纤维吸附的沥青成为了游离的自由沥青，自由沥青自身抗拉伸能力很差，故在板带试件受到应力作用时，自由沥青所处的结构会很快发生破坏，降低了试件的整体抗拉伸性能。
在研究沥青混合料的断裂性能时，常采用小梁弯曲试验和间接拉伸试验。但科研人员发现在实际受力情况中，沥青路面的受力状况与小梁弯曲的试验的受力情况有所不同，小梁试件得到的试验结果对评价路面断裂性能有着一定的局限性。
近年来，一种全新的试验方法被用于沥青混合抖性能研究中，国外称这一方法为Semi-Circular Bending test(简称为SCB试验)。研究人员通过对试验结果进行比对后发现：半圆弯曲试验结果更贴近于沥青混合料的实际受力结果。且半圆试件制作相对简单，来源也相对广泛，可以在现场钻芯取样获得，也可通过马歇尔试件，旋转压实试件切割而成。
所以为了更好的模拟出实际受力情况下纤维沥青柔性封层技术(以下简称为“柔性封层”)的抗裂性能，将纤维沥青柔性封层技术通过二次切割和洒(撒)布加入到半圆试件中，对形成的组合试件进行SCB试验，通过建立空白对照组，模拟出在实际路面受力情况下，柔性封层技术的抗裂性能优劣。
沥青混合料配合比选择:制作该试验的SCB试件采取的级配将直接选取规范推荐的级配中值进行配合比设计。AC-13的规范级配范围如表15所示。
表15 AC-13级配范围
筛孔尺寸(mm) 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
级配上限(％) 100 100 79 53 40 32 24 18 11 7
级配下限(％) 100 95 68 38 32 23 17 9 6 3
合成级配(％) 100 96.4 74.2 51.9 33.7 25.4 22.7 15.3 7.8 4.8
参考规范中确定最佳油石比的方法，根据实际工程经验选取五组沥青用量为4.5％、5.0％、5.5％、6.0％、6.5％的沥青混合料进行设计。首先制作五组不同沥青用量的标准马歇尔试件，试件成型后测量马歇尔试件的尺寸，尺寸符合要求后才能进行下一步试验。根据试验结果最终确定AC-13的最佳沥青用量为5.1％。由试验结果可知，在最佳沥青含量为5.1％的情况下，AC-13混合料试验结果符合规范要求，故可以用作后续试验。
表16最佳沥青含量为5.1％时AC-13混合料相关试验结果
检测项目 质量指标 实际结果
稳定度MS(kN) ≥8.0 18.2
流值FL(mm) 1.5-4 2.76
空隙率VV(％) 3-5 4.05
沥青饱和度(VFA) 65-75 72.63
矿料间隙率(VMA) ≥13 15.44
最大理论密度(kg/m<sup>3</sup>) 无 2.548
毛体积密度(kg/m<sup>3</sup>) 无 2.457
该复合试件封层采用的沥青纤维夹层将采取表17和表18所示的配合比进行试件制作，每种试件制作三组。
表17 SCB试件中改性乳化沥青纤维封层配合比
Figure BDA0003726812350000311
表18 SCB试件中SBS改性沥青纤维封层配合比
Figure BDA0003726812350000321
其中，纤维用量为0g/m2时的封层试验组为对照组，以下简称为“普通封层”，其余简称为“柔性封层”。
在本研究中，考虑到纤维撒布的均匀性，将采用70mm厚度的混合料半圆试件作为基础SCB试件。成型试件基于SCB试件通过对SCB试件的二次切割，在夹层中加入柔性封层，形成带有柔性封层的复合试件。最后对这个复合试件进行底部裂缝切割，模拟反射裂缝。所切缝大小为宽度2mm，高度为15mm。
基于能量的半圆弯曲试验阻裂性能评价指标分析
研究表明，断裂能可以很好的表征沥青的抗裂特性。通过荷载力-位移曲线来对断裂能进行计算。
断裂能等于荷载-位移曲线下方的面积，反映了材料从完好到断裂所吸收的总能量。当外部荷载所做的功足够大，组合试件就会产生裂缝。断裂能是一个能量指标，断裂能的大小能够体现出试件抗裂性能的强弱，且断裂能越大，说明这个试件的抗裂性能越好。
当封层结构黏结料采用改性乳化沥青时，试验结果处理如下：
表19改性乳化沥青SCB试件断裂能
Figure BDA0003726812350000322
Figure BDA0003726812350000331
当封层结构黏结料采用SBS改性沥青时，试验结果处理如下：
表20 SBS改性沥青SCB试件断裂能
Figure BDA0003726812350000332
黏结料采用改性乳化沥青时，试验温度为5℃时，纤维用量从0g/m2增大到75g/m2，组合结构断裂能从3.144J增加到5.249J，断裂能增加66.95％；试验温度为25℃时，纤维用量从0g/m2增大到75g/m2，组合结构断裂能从1.969J增加到3.527J，断裂能增加79.13％。
黏结料采用改性乳化沥青时，试验温度为5℃时，纤维用量从0g/m2增大到75g/m2，断裂能从3.211J增加到5.386J，断裂能增加67.74％；试验温度为25℃时，纤维用量从0g/m2增大到75g/m2，断裂能从2.056J增加到3.612J，断裂能增加75.68％。
对试验结果进行分析可知，采用柔性封层的试验组结果明显优于采用普通封层的试验组，经过分析，结构中的纤维是造成断裂能大小差别的主要原因。首先纤维具有很强的抗弯拉效果，且相比于普通封层，柔性封层中的纤维能够吸附封层中的自由沥青，将这些吸附的自由沥青转化为牢固稳定的结构沥青和结构纤维，与上下部沥青混合料结构稳定连接，从而增强了含柔性封层结构的整体抗裂和抗弯拉性能。当柔性封层受到下部反射裂缝产生的集中应力作用时，首先会通过自身较强的抗拉伸变形能力吸收扩散一部分应力(结构纤维吸收扩散弯拉应力)，其次在后期受力过程中，结构沥青也会吸收一部分应力(结构沥青产生破坏)，这两部分吸收了大量下部反射裂缝传来的集中应力，过程中会消耗大量的能量，减缓了试件破坏速度，增大了试件整体的断裂能。
综上分析，当黏结料采用改性乳化沥青时，纤维沥青的最佳配合比为：改性乳化沥青用量为2.0kg/m2，玻璃纤维用量为75g/m2，此时组合结构抗裂性能最好；当黏结料采用SBS改性沥青时，封层主要材料最佳用量为：SBS改性沥青用量为1.6kg/m2，纤维用量为75g/m2，此时组合结构抗裂性能最好。
本发明依托目前沥青路面出现的层间病害和反射裂缝问题，提出采用纤维沥青碎石柔性封层技术的解决方案，从材料的选用、配合比的设计、室内试验设计以及现场试验来以探究纤维沥青碎石柔性封层技术。通过板带拉伸试验、半圆弯曲试验来确定纤维沥青碎石柔性封层配合比的设计以及验证该技术的抗裂效果。主要结论如下：
纤维沥青组合结构的效果涉及到三个因素：沥青用量、纤维用量和纤维长度。对这三因素进行正交试验设计，通过对该试验进行结果分析以及因素分析可知无论沥青采用改性乳化沥青或者SBS改性沥青，对组合结构效果影响最主要的因素都是沥青用量，其次是纤维用量和纤维长度。
首次将半圆弯曲试验与纤维沥青下封层技术相结合，通过组合试件来验证下封层技术的抗裂性能。对试验结果从能量的角度出发，引入断裂能的评价指标，探讨纤维沥青下封层技术对于结构抗裂性能的提升作用是否有明显效果。对试验结果进行分析处理，结果显示无论温度是5℃或25℃，在沥青用量和纤维长度为定值的情况下，有纤维的试件整体断裂能都要比未含纤维试件的断裂能大，原因主要是由于纤维的存在，由纤维沥青构成的网状结构受到结构反射裂缝作用时，会让大量纤维发生界面脱黏和纤维拔出现象，这些过程都需要消耗能量，从而增大了试件整体的断裂能。
本发明技术方案通过在施工区域施作第一沥青层，然后在第一沥青层上施作纤维层，同时在纤维层上施作第二沥青层，并在第二沥青层上施作碎石，形成碎石结构，得到纤维沥青碎石柔性封层结构，通过示例的过程制备得到含有纤维层的纤维沥青碎石柔性封层结构。利用示例的方案，使得本发明在实施过程中能够进行快速的公路结构施工，同时的，通过对封层结构进行分层化施工，并且通过增加纤维层，使得本发明施工得到的道路结构更为稳定，解决了相关技术施作的道路由于不能较好的对应力进行释放而导致的道路的封层结构质量差，已损坏的技术缺陷，有效提升了封层结构的使用时限。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种公路封层施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
在施工区域施作第一沥青层；
在所述第一沥青层上施作纤维层；
在所述纤维层上施作第二沥青层；
在所述第二沥青层上施作碎石，形成碎石层，得到纤维沥青碎石柔性封层结构。
2.根据权利要求1所述的公路封层施工方法，其特征在于，所述在施工区域施作第一沥青层的步骤，包括：
对所述施工区域进行基层施工，得到基层结构，其中，所述基层结构为原有道路的面层或者新建道路的路基结构中的一种；
在所述基层结构上喷洒沥青，形成所述第一沥青层。
3.根据权利要求1所述的公路封层施工方法，其特征在于，所述在所述第一沥青层上施作纤维层的步骤，包括：
在所述第一沥青层上撒布纤维，形成所述纤维层。
4.根据权利要求3所述的公路封层施工方法，其特征在于，所述在所述第一沥青层上施作纤维层的步骤，包括：
在所述第一沥青层上撒布长度为30-120mm的纤维，形成所述纤维层。
5.根据权利要求1所述的公路封层施工方法，其特征在于，所述在所述纤维层上施作第二沥青层的步骤，包括；
在所述纤维层上喷洒沥青，形成所述第二沥青层。
6.根据权利要求1至5任一项所述的公路封层施工方法，其特征在于，所述在所述第二沥青层上施作具有目标厚度的碎石，形成碎石层，得到纤维沥青碎石柔性封层结构的步骤，包括；
在所述第二沥青层上撒布碎石，形成所述碎石层；
对所述碎石层进行碾压，得到所述纤维沥青碎石柔性封层结构。
7.根据权利要求6所述的公路封层施工方法，其特征在于，所述对所述碎石层进行碾压，得到所述纤维沥青碎石柔性封层结构的步骤，包括；
利用不低于16T的轮胎压路机按照3-4.5KM/H的速度对所述碎石层进行至少两次碾压，得到所述纤维沥青碎石柔性封层结构。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的公路封层施工方法，其特征在于，所述施工区域包括至少两个依次布置的第一施工段，其中，至少两个所述第一施工段沿道路延伸方向布置或者垂直于所述道路延伸方向布置；
在所述在施工区域施作第一沥青层之前，所述施工方法还包括如下步骤：
从至少两个所述第一施工段中确定出所述施工区域；
所述第二沥青层包括封装区以及至少一个搭接区，其中，所述搭接区形成与所述封装区以及相邻的下一个所述第一施工段之间，且所述搭接区距离所述封装区以及相邻的下一个所述第一施工段之间的间距为5-10cm；
所述在所述纤维层上施作第二沥青层之后，所述方法还包括：
在所述封装区施作碎石，形成所述第一碎石层，得到纤维沥青碎石柔性封层单元；
在所述纤维沥青碎石柔性封层单元上铺设防护层；
将与所述纤维沥青碎石柔性封层单元相邻的下一个所述第一施工段作为所述施工区域，并返回执行所述在施工区域施作第一沥青层，直至完成所有所述第一施工段的施工，形成封层结构。
9.根据权利要求8所述的公路封层施工方法，其特征在于，所述施工区域还包括与所述第一施工段相邻的初始边界施工段，其中，所述初始施工段与相邻的所述第一施工段之间形成有所述搭接区；
所述从至少两个所述第一施工段中确定出所述施工区域之前，所述方法还包括：
在所述初始边界施工段上顺次形成所述第一沥青层、所述纤维层、所述第二沥青层和所述碎石层，形成初始封层单元，其中，所述初始封层单元的边缘线与相邻的所述纤维沥青碎石柔性封层单元的边缘线重叠。
10.根据权利要求9所述的公路封层施工方法，其特征在于，所述施工区域还包括与所述第一施工段相邻的末尾施工段，其中，所述初始施工段与相邻的所述第一施工段之间形成有所述搭接区；
所述将与所述纤维沥青碎石柔性封层单元相邻的下一个所述第一施工段作为所述施工区域，并返回执行所述在施工区域施作第一沥青层，直至完成所有所述第一施工段的施工，形成封层结构的步骤之后，还包括：
在所述末尾施工段上顺次形成所述第一沥青层、所述纤维层、所述第二沥青层和所述碎石层，形成末尾封层单元，其中，所述末尾封层单元的边缘线与相邻的所述纤维沥青碎石柔性封层单元的边缘线重叠。
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