纤维碎石封层技术的推广与应用

30 ～ 120mm。
纤维的质量要求如表 5 所示。
表 5 纤维质量要求
检测项目 单位
指标
备注
碱金属氧化物含 量
%
无碱( E 玻璃) 类型 ≤ 1% 中碱( C 玻璃) 类型 11． 6% ～ 12． 4%
纤维直径
μm
线密度
tex
12 ～ 23 g /km
断裂强度
N /tex
0． 20
用于应力吸收中间层时 ≥ 0． 25
( 1) 应力吸收和扩散能力、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) 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
1 纤维碎石封层的功能与技术特点 1． 1 纤维碎石封层概念
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。 1． 2 纤维碎石封层的功能与技术特点
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 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。
结合料和碎石集料三者紧密相连，形成稳定复合的 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。 2 纤维碎石封层的适用范围 2． 1 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) 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) 应力吸收中间层或下封层 纤维碎石封层用于沥青路面新建、大修及水泥
过 60km / h。
2． 4 纤维碎石封层适宜的路面技术状况
原路面( 或维修后的路面) 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表 1 的
要求。
表 1 纤维碎石封层适合的沥青路面技术状况指标
评价 RSL SSI 路面 DR 路面 SFC 路面 IRI 行驶 RD
表 6 纤维碎石封层碎石集料的用量范围
级配类型 ( 碎石规格) FCA1 ( S14)
碎石粒径 封层最大厚度
( mm)
( mm)
3 ～5
5
碎石撒布量 ( m3 /1000m2 ) 7 ～ 9 ( 4 ～ 6)
FCA2 ( S12) 5 ～ 10
10
9 ～ 11 ( 7 ～ 9)
FCA3 ( S10) 10 ～ 15
等级的交通量( 100 ～ 1500 辆 / d / 车道) ，高等级交通
量wk.baidu.com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) 。
2． 3 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
附录 A3 Vialit 试验
3． 2． 3 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
用于表面磨耗层时
用于应力吸收层时
碎石粒径 ( mm)
原路面状况 光滑、 麻面、裂缝、
原路面状况 光滑、 麻面、裂缝、
3 ～5
－
≥ 2 /3
T0654
%
≥ 90
附录 A
－
2 ～3
pH 计
－
1 ～ 10
T0622
s
8 ～ 25
T0621
含量
%
蒸发 针入度( 100g，25℃ ，5s) 0． 1mm
残留物 延度( 5℃ ，5cm / min)
cm
性质 软化点( 环球法)
℃
灰分
%
溶解度( 三氯乙烯)
%
≥60 80 ～ 100
≥40 ≥50 ≤1 ≥97． 5
表 4 碎石质量要求
适用于
低 ADT 中 ADT 高 ADT
检验项目
标准 单位
上封层 下封层
试验方法
备注
压碎值
%
洛杉矶磨耗损失 %
磨光值 PSV
软石含量 %
吸水率
%
坚固性
%
针片状含量 %
粉尘含量 %
破碎面
－
与沥青附着力 %
≤ 26 ≤ 28 ≥ 40 ≤3 ≤2 ≤ 12 ≤ 18 ≤1
≥90
≤ 30 ≤ 35
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，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:
15
12 ～ 14 ( 9 ～ 11)
纤维碎石封层的最大厚度一般认为等于碎石集
料的最大公称粒径。
3． 3． 2 乳化沥青的用量范围
乳化沥青的用量首先应考虑纤维碎石封层的类
型、碎石集料的特性( 类型、粒径、形状、级配等) 、碎
石集料的用量、原路面技术状况、乳化沥青类型及沥
青含量等因素。
表 7 纤维碎石封层乳化沥青的用量范围
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) 低等级公路的面层
可作为低等级公路( 特别是乡村公路) 的表面
层，具有经济、耐用的特点。
2． 2 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
T0651 T0604 T0605 T0606
T0607
存储 1d 稳定性 5d
%
≤1
T0655
%
≤5
3． 2． 2 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、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磨耗层 时，宜采用玄武岩。
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。 3． 2 材料 3． 2． 1 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% 。
吸油率
－ ≥ 自身质量的 5 倍 附录 A1 纤维吸油率试验
浸润剂含量
%
0． 5 ～2． 0
增强型浸润剂
外观检查
－
符合 GB /T 包括蛛网、磨损、错股、污渍、 18369 － 2001 要求 起毛、集束等检查项目
抗拉模量
MPa
极限拉伸应变 %
－
参考值: 3100 ～ 3400MPa
－
参考值: 3． 3% ～ 3． 6%
吸水性
－
较小
观察纤维吸水后体积和质量 的变化( 5d)
3． 3 配合比设计经验方法 3． 3． 1 碎石集料的用量范围
纤维碎石封层中碎石集料的用量主要取决于封 层的类型、封层的厚度、碎石材料特性、道路交通量
及路面技术状况等。当纤维碎石封层用于表面磨耗 层时，碎石集料的用量应保证 100% 的覆盖率; 当用 于应力吸收层及其它下封层时，碎石集料的用量应 保证 70% 以上的覆盖率。
第3 期
王恩涛等:纤维碎石封层技术的推广与应用
·17·
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。
( 3) 桥面铺装的防水层
－ ≤5 ≤3
－ ≤ 20 ≤1
≥90
T0316 － 2005 T0317 － 2005 上封层( 表 T0321 － 2005 面磨耗层) T0320 － 2005 参照高等级 T0304 － 2005 公路要求 T0314 － 2000 T0312 － 2005 注( 1) T0310 － 2005 注( 2) T0346 － 2005 注( 3)
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。
·18·
北方交通
2011
表 3 碎石级配要求
级配
通过下列筛孔( mm) 的质量百分比( % )
类型 13． 2 9． 5 4． 75 2． 36 1． 18 0． 075
FA1 100 100 0 ～ 100 0 ～ 40 0 ～ 10 ≤1 FA2 100 90 ～ 100 0 ～ 25 0 ～ 5 － ≤1 FA3 100 70 ～ 90 0 ～ 10 0 ～ 3 － ≤1
表 2 改性乳化沥青质量要求
试验项目
破乳速度 筛上剩余量( 1． 18mm) 电荷 与矿料的粘附性，裹覆面积 Vialit 板冲击试验 pH 值
恩格拉粘度 E25 粘度
沥青标准粘度 C25，3
单位 PCR ( I － B) 试验方法
－
快裂
T0658
%
≤0． 1
T0652
－ 阳离子正电( + ) T0653
·16·
北方交通
2011
纤维碎石封层技术的推广与应用
王恩涛，祖熙宇，祝 龙
( 辽宁省交通厅公路管理局，沈阳 110005)
摘 要: 主要通过对纤维碎石封层技术作用原理、技术特点、适用性能、配合比设计和工程应用情况等方面的 研究和探讨，分析该技术的工程应用价值，阐述其工程应用空间和优缺点。
关键词: 纤维碎石封层; 适用范围; 配合比设计 中图分类号: U416. 214 文献标识码: B 文章编号: 1673 － 6052( 2011) 03 － 0016 － 04
指标 剩余年限 强度指数 标准 ≥ 6 年 ≥ 0． 50
破损率 ＞5． 5
≤11
抗滑性能 质量指数 车辙深度
≥ 27． 5 ＜ 32
≤5． 4
≤ 6mm
等级 － 中等以上 次
次 中等以上 轻微
3 纤维碎石封层配合比设计 3． 1 配合比设计的内容与方法 3． 1． 1 配合比设计的基本内容
纤维碎石封层配合比设计的主要任务，首先是 确定乳化沥青、碎石及纤维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。 3． 1． 2 配合比设计的基本方法