玄武巖纖維封層技術-河南金石路橋技術開發(fā)有限公司有限公司

玄武巖纖維封層技術——新型預防性養(yǎng)護技術介紹河南金石路橋技術開發(fā)有限公司近年來，我國高速公路建設快速的發(fā)展，然而，如何采用科學合理的路面養(yǎng)護技術，以延長路面的使用壽命及減少養(yǎng)護工作時間？本文從這觀點出發(fā)，闡述了預防性養(yǎng)護理念和技術，并著重介紹了一種新型預防性養(yǎng)護技術——玄武巖纖維封層技術。主要內(nèi)容一預防性養(yǎng)護理念二預防性養(yǎng)護技術三玄武巖纖維封層技術養(yǎng)護技術分類預防性養(yǎng)護矯正性養(yǎng)護緊急養(yǎng)護上述三種養(yǎng)護策略之間的區(qū)別，主要在于養(yǎng)護時機不同預防性養(yǎng)護是指在路面狀況還比較好時，采取的一些必要的技術手段，以便使路面功能一直保持在較好的狀態(tài)，應用非常成功的微表處、稀漿封層、纖維封層等就是典型的預防性養(yǎng)護技術。矯正性養(yǎng)護是指在路面已經(jīng)出現(xiàn)各種病害時，采取的相應的養(yǎng)護措施，平時我們對泛油、較大車轍、較寬裂縫等實施的處治措施就屬于改正性養(yǎng)護的范圍。緊急養(yǎng)護是指在路面已經(jīng)出現(xiàn)各種病害時，采取的相應的養(yǎng)護措施，平時我們對泛油、較大車轍、較寬裂縫等實施的處治措施就屬于改正性養(yǎng)護的范圍。預防性養(yǎng)護理念預防性養(yǎng)護是作為一個完整的概念于20世紀80年代提出，是一種周期性的強制保養(yǎng)措施，是在路面結構強度充足，僅表面功能衰減的情況下，為恢復路面表面服務功能而采取的一種養(yǎng)護措施。預防性養(yǎng)護是一種養(yǎng)護理念：其基本出發(fā)點是通過早期養(yǎng)護，延緩路面的病害發(fā)展過程，從而推遲了后期進行維修重建時間，延長了路面使用壽命，最終獲得更高的費效比。預防性養(yǎng)護的核心思想：是要求采用最佳成本效益的養(yǎng)護措施，強調(diào)養(yǎng)護管理的計劃性。

預防性養(yǎng)護技術的發(fā)展

交通部“十一五”公路養(yǎng)護管理事業(yè)發(fā)展綱要中第十二條也明確規(guī)定：“全面推行預防性養(yǎng)護。牢固樹立全壽命周期養(yǎng)護成本理念。以現(xiàn)有高速公路、普通干線和重要旅游公路為重點，圍繞路況檢測調(diào)查、分析評價、養(yǎng)護決策和工程實施四個關鍵環(huán)節(jié)，抓緊研究制訂預防性養(yǎng)護相關制度措施。積極推廣應用預防性養(yǎng)護新設備、新技術和新工藝”。——摘自《十一五公路養(yǎng)護管理事業(yè)發(fā)展綱要》預防性養(yǎng)護與矯正性養(yǎng)護的差別預防性養(yǎng)護改正性養(yǎng)護養(yǎng)護方式干預、主動式事后、被動式養(yǎng)護時機路面結構強度充足，僅表面功能衰減的情況路面已經(jīng)發(fā)生局部的結構性破損養(yǎng)護效果較好延長路面使用壽命，降低了成本與投入延緩路面失效的效果較差養(yǎng)護理念重預防重修理、輕預防預防性養(yǎng)護與改正性養(yǎng)護效果對比路面使用時間路面狀況預防性養(yǎng)護矯正性養(yǎng)護預防性養(yǎng)護與矯正性養(yǎng)護效果比較圖研究表明：路面的使用性能不是直線下降的。在使用初期，其服務能力（路面狀況）下降較緩慢，但當損壞狀況超過某一限值時，路面的服務能力就開始急劇下降，病害急劇增多。若在此之前就采取預防性養(yǎng)護措施，則可及時阻止這種發(fā)展趨勢，從而使路面始終維持較好的服務狀況，可以有效地延長路面的壽命，減少平時的矯正性養(yǎng)護次數(shù)。預防性養(yǎng)護時機最好一般很差0徹底損壞075%87%預防性養(yǎng)護矯正性養(yǎng)護一條質量合格的道路，在使用壽命75%的時間內(nèi)性能下降40%（這一階段稱之為預防性養(yǎng)護階段），如不能及時養(yǎng)護，在隨后12%的使用壽命時間內(nèi)，性能再次下降40%，從而造成養(yǎng)護成本大幅度的增加。在預防性養(yǎng)護階段投入一元的養(yǎng)護費用可以節(jié)約3—10元的矯正性養(yǎng)護費用預防性養(yǎng)護的重要意義預防性養(yǎng)護是許多國家在公路網(wǎng)重建過程中總結了以往經(jīng)驗教訓后提出來的。是一種費用效益十分明顯的養(yǎng)護措施。預防性養(yǎng)護的重要意義體現(xiàn)在四個方面：預防性養(yǎng)護保持路面良好的使用性能延長路面的使用壽命減少路面壽命周期費用節(jié)約養(yǎng)護維修成本預防性養(yǎng)護提高路面使用性能

從對路面性能的影響來看，預防性養(yǎng)護有很大的優(yōu)勢。矯正性養(yǎng)護策略是等路面損壞蔓延到了必須維修的程度后才采取的相應措施。進行路面矯正性養(yǎng)護時，路面在相當長的時間內(nèi)處于較差的服務狀況。而采取預防性養(yǎng)護，當路面還處于良好使用狀況時，就采取預防性養(yǎng)護措施，及時阻止路面狀況的急劇下降。這種舉措不僅能獲得更長的道路使用壽命，而且在路面使用壽命期間，始終能維持較好的道路服務水平，由此產(chǎn)生良好的社會和經(jīng)濟效益。預防性養(yǎng)護施工速度快從施工工藝上來講，矯正性養(yǎng)護往往對路面進行大規(guī)模翻修以恢復其結構功能，施工難度、規(guī)模都較大，費時費力，對交通的影響也較大。預防性養(yǎng)護施工則比較簡單，快速。更符合公路養(yǎng)護管理更暢通、更高效的管理目標。由于路面始終處于較好性能狀態(tài)，減少了緊急養(yǎng)護的必要。為公眾出行提供更好的服務。如采用微表處和稀漿封層技術，只用一種專用施工機械——改性稀漿封層機，以較少的勞動力(每機配5人～7人)．10分鐘即可修復完1000m2～1500m2的瀝青路面。預防性養(yǎng)護具有最好的經(jīng)濟性美國亞利桑那州公路部門就道路養(yǎng)護工程費用曾做過如下比較：①鋪筑完瀝青混凝土路面后，不做任何中間的維修與養(yǎng)護，行車20年后，進行大翻修；②鋪筑完瀝青混凝土路面后，在行車10年后，做一次修補性養(yǎng)護，然后再做一次瀝青混凝土罩面；③按預防性養(yǎng)護的要求，對于已鋪的瀝青混凝土路面，根據(jù)路面檢測結果，及時定期地做預防性養(yǎng)護。對三種維修養(yǎng)護方式的經(jīng)濟分析表明，第一種方式的養(yǎng)護工程費用是第三種的163％，第二種方式為第三種方式的155％。因此，預防性養(yǎng)護是最經(jīng)濟的。美國戰(zhàn)略性公路研究項目(SHRP)一個重要研究成果，就是明確了預防性養(yǎng)護在延長路面壽命周期、節(jié)約壽命周期費用方面的良好費用效益。通過路面使用性能的衰減與養(yǎng)護維修費用的分析和比較．路面經(jīng)過四次預防性養(yǎng)護而終結其壽命周期，可延長使用壽命15年：養(yǎng)護維修工程總費用可節(jié)省約45％。預防性養(yǎng)護技術的種類在“建設是發(fā)展，養(yǎng)護也是發(fā)展，而且是可持續(xù)發(fā)展”的理念指導下，近年來預防性養(yǎng)護技術得到了快速發(fā)展，在材料設備和施工工藝上都有了較大的突破?，F(xiàn)在應用比較成熟的預防性養(yǎng)護技術主要有：灌縫、封縫霧封層碎石封層稀漿封層微表處（超）薄層罩面就地熱再生序號技術種類適用條件預處理使用年限1灌縫、封縫原路面基層和橫斷面良好，柔性基層瀝青路面建成后2-4年，復合路面（下臥層為水泥混凝土層），表面病害可能包括；直的縱、橫向原始裂縫，伴隨裂縫處的輕微擴展裂縫和松散，狀態(tài)良好的補丁或沒有修補無1-22霧封層原路面基層和橫斷面良好，輕度縱、橫向裂縫，輕度松散填縫2-33碎石封層原路面基層和橫斷面良好，表面可見病害為輕微松散，中度縱、橫向裂縫伴隨縫處輕度松散，輕到中度磨光，少量狀態(tài)良好的修補無論單層、雙層封層，需對裂縫光進行填縫處理2-34稀漿封層原路面基層良好，橫斷面均勻。表面病害包括：輕到中度車轍、表面不規(guī)則，輕到中度的松散包括：填縫、唧泥處處治、大的坑槽部位的修補等2-45微表處原路面基層良好，橫斷面均勻。表面病害包括：中度縱、橫向裂縫，車轍、少量表面不規(guī)則、抗滑能力低、輕到中度的松散包括：填縫、唧泥處處治、大的坑槽部位的修補等2-46（超）薄層罩面原路面斷面整齊，基層尚好僅有少量輕微病害，表面病害包括：中度松散，中度縱、橫向裂縫，中度疲勞開裂或中度決裂包括：清理和填縫，修補輕度基層病害，填補路面表面空洞，清除0或汽油的修補位置3-57就地熱再生下層狀況較好，但上層嚴重松散，縱、橫向裂縫結合輕度松散，少量決裂，中度以下車轍等無3-5玄武巖纖維封層技術玄武巖纖維封層技術是近年來玄武巖纖維材料和養(yǎng)護封層設備共同發(fā)展的結晶，是一種新型的公路與養(yǎng)護技術。如果瀝青路面在沒有破壞前就采取必要的預防性養(yǎng)護措施—玄武巖纖維封層技術，將會使舊路面煥然一新，并使維修后的路面具有防水、抗滑、耐磨等點，是一種優(yōu)良的保護層，起到了延長路面使用壽命的作用。

玄武巖纖維封層技術玄武巖纖維封層技術和發(fā)展玄武巖纖維分層技術的特點玄武巖纖維封層技術的的施工流程和工藝玄武巖纖維封層技術纖維封層：是指一臺設備同時灑布瀝青和纖維，然后在其上面撒布骨料形成新的磨耗層或者應力吸收中間層的一種新工藝，其可以有效的阻止原舊有面層上的裂縫或路基裂縫反射到上覆層，是世界瀝青路面養(yǎng)護和建設的革命性新技術。纖維封層進行流水作業(yè)，先撒布瀝青纖維，碎石撒布緊隨其后，最后進行道路碾壓，完成施工。保證了施工的連續(xù)性，快捷性，也確保了施工的質量。纖維封層的發(fā)展發(fā)源于英國源于傳統(tǒng)的碎石封層,紡織布及格柵的應用在英國、美國、澳大利亞、加拿大、法國、俄羅斯、愛沙尼亞等國家均已普遍應用2007年6月北京埃盟泰機械設備有限公司引進法國賽格瑪技術（FiberMat），在遼寧營口、撫順等市成功實施高速公路養(yǎng)護工程,取得了良好的效果。纖維封層的發(fā)展遼寧省公路科技創(chuàng)新研討會對2007年，于營口岫水線、撫順沈通線、沈環(huán)線，作了3萬平方米的磨耗層和24萬平方米的中間應力吸收層，給于了一致的認可，并認為達到了預期的效果，改變了遼寧省普通公路預防性養(yǎng)護措施.2009年5月，沈陽公路完成法國SECMAIR纖維封層機的調(diào)試，并同時進行了大面積的纖維封層施工，達到了理想的施工效果.2009年6月，湖南眾立建設工程有限公司成功引進法國賽格瑪SECMAIR纖維封層機，并同時進行了大面積的纖維封層施工，達到了理想的施工效果。2009年8月浙江省03省道杭金線大唐段養(yǎng)護工程首次采用玄武巖纖維封層技術進行路面預養(yǎng)護。2009年9月320國道浙江省嘉善至嘉興在路面中修工程應用乳化改性瀝青玄武巖纖維碎石封層新技術，路線全長22.33公里。浙江省公路養(yǎng)護“四新”技術推廣會20纖維封層施工中，經(jīng)過專門工藝破碎切割的纖維在上下兩

層均勻灑布的瀝青結合料中呈亂向均勻分布，相互搭接，與瀝青混合料形成網(wǎng)絡纏繞結構，有效的提高了封層的抗拉、抗剪、抗壓和抗沖擊強度等綜合力學性能。類似在新建道路基層和面層之間或原有路面基礎上加鋪了一層具有高彈性和高強度的防護網(wǎng)墊。特別適用于舊瀝青路面（或新建路基）、面層層間應力吸收中間層施工，和原有舊瀝青路面耐磨層施工。對新舊瀝青道路建設及養(yǎng)護起到有效的保護作用，更能延長其養(yǎng)護周期及服務壽命。玄武巖纖維封層技術玄武巖纖維封層技術特點良好的應力吸收和分散能力，防止反射裂縫，阻斷路基／面層的病害互聯(lián)高防水性高耐磨性高穩(wěn)定性施工快捷性玄武巖纖維封層技術特點美國德州A&M大學（TexasA&MUniversity）的一項歷達15年之久，分布4個不同國家的跟蹤性能測試試驗，一致的結果試驗研究數(shù)據(jù)也進一步表明，纖維封層能夠明顯改善瀝青路面的質量。

（1）抗拉強度增大30%以上；

（2）抗疲勞性能增大30%以上；

（3）抗反射裂縫性能增大300%以上。玄武巖纖維封層技術特點良好的應力吸收和分散能力

具有網(wǎng)絡纏繞獨特結構的纖維封層，由于纖維本身高抗拉伸強度和高彈性模量值的特性，有效地提高了封層的抗拉、抗剪、抗壓和抗沖擊強度。利用纖維封層進行應力吸收中間層（SAMI）施工，鋪設于舊瀝青面層與新瀝青面層或新建路基和新建瀝青面層之間的纖維封層粘結層，兼具極高的張力與彈力，加之獨特的結構，對外界應力具有超強的吸收和分散功能：一方面它能夠吸收攤鋪層中的應力或車輛荷載產(chǎn)生的局部集中應力，重新分散和分布。通過纖維封層大面積的分散減少了覆層所承受的張力并有效抑制了裂縫的產(chǎn)生；另一方面它能夠吸收和分散舊瀝青路面原有裂縫或路基的反射應力，消除舊瀝青路面裂縫尖端產(chǎn)生的應力集中，能夠有效地抑制反射裂縫出現(xiàn)，有效阻止了因車載負荷過重造成的路面破壞，極大地提高了道路的使用壽命。玄武巖纖維封層技術特點未采用纖維封層施工后，舊有路面裂縫反射到了新的面層玄武巖纖維封層技術特點采用纖維封層進行應力吸收中間層施工后，整個道路結構極其致密，舊有路面裂縫未出現(xiàn)反射玄武巖纖維封層技術特點

抗疲勞性能測試顯示出在纖維封層試件中僅產(chǎn)生水平方向發(fā)展的微小裂縫.摻入與不摻入纖維兩種試驗的對比結果BA抗疲勞對比實驗循環(huán)次數(shù)2,5003,300出現(xiàn)斷裂出現(xiàn)裂縫出現(xiàn)斷裂出現(xiàn)裂縫6,3004,700輪跡車轍對比實驗B輪壓次數(shù)出現(xiàn)裂縫出現(xiàn)裂縫15,0002,500AA抗拉強度對比實驗B0.90.6A為未使用纖維封存瀝青混凝土試件實驗數(shù)據(jù)B為使用纖維封存瀝青混凝土試件實驗數(shù)據(jù)

玄武巖纖維封層技術特點高耐磨性

纖維封層設備施工后，緊接其后進行碎石集料撒布，撒布后的集料進入由纖維與瀝青結合料形成的網(wǎng)狀結構中，壓實成型后集料被結合料網(wǎng)狀結構緊緊裹縛，形成了一個復合的力學嵌鎖體系，類似微觀領域中的分子結構物理模型，纖維、瀝青和骨料緊密相連，有效抑制了骨料的滑移，脫落。因此，采用纖維封層進行耐磨層施工能夠極大地提高路面的耐磨性，延長使用壽命。玄武巖纖維封層技術特點高防水性

具有獨特的網(wǎng)絡結構和綜合力學性能的纖維封層用作瀝青路面耐磨層或養(yǎng)護施工，北方寒冬季節(jié)里，纖維封層因為高彈性模量值，延伸力強，其抗拉強度遠遠大于溫度變化帶來的收縮拉應力或拉應變，降低了面層的低溫脆裂性，能夠有效抑制瀝青道路常規(guī)裂縫—低溫收縮裂縫的產(chǎn)生，避免了面層最大的“敵人”—水的破壞。

第一次撒布的瀝青滲入到路面中的微小裂縫中，阻止了水封進一步進到基層玄武巖纖維封層技術特點高穩(wěn)定性

結合纖維封層形成的機理可知，其結構為1層瀝青+1層纖維+1層瀝青連續(xù)施工工藝+1層碎石形成的一層物料相互作用的致密網(wǎng)絡纏繞結構。2層瀝青的連續(xù)灑布，更加提高了封層的密閉性，加之結構中起到加筋和橋接作用的纖維對于前后兩層瀝青結合料起到極強的吸附作用，它能非常容易地吸附瀝青中的油分，增加其粘度和粘附力，能有效阻止瀝青的流動，在原有路面上形成一層致密的保護膜，對瀝青起到高溫穩(wěn)定、增韌阻裂的作用，從而避免了高溫泛油造成的路面破壞，更好地保護了道路路基因水滲透的早期破壞，穩(wěn)定了道路的壽命。

玄武巖纖維封層技術特點施工快捷性

加快養(yǎng)護施工速度、縮短開放交通時間也是衡量道路養(yǎng)護工藝先進性的體現(xiàn)。法國SECMAIR公司研制的纖維封層車，在一臺設備上同時完成2層瀝青灑布、1層纖維撒布。瀝青、纖維灑（撒）布后，碎石撒布車馬上進行1層碎石撒布，即刻完成纖維封層施工。這種連續(xù)施工工藝極大地縮短了瀝青道路養(yǎng)護的時間，縮短了開放交通的時間。纖維封層耐磨層施工后，乳化瀝青破乳后15分鐘即可開放交通。纖維封層用作應力吸收中間層（SAMI）,比常規(guī)的應力吸收中間層更快付諸應用，完成初攤鋪及磨耗層攤鋪之后便可立即開放交通，磨耗層甚至還可以稍后再進行攤鋪。與傳統(tǒng)石屑封層的效果對比纖維封層傳統(tǒng)石屑封層施工后6個月效果與傳統(tǒng)石屑封層的效果對比施工后第2個冬季雪季年與傳統(tǒng)石屑封層的效果對比施工后第三個冬季雪季后纖維封層技術應用范圍新/舊瀝青路面鋪設耐磨層新建路基、面層層間粘結應力吸收層各等級公路下封層施工舊水泥路面改造橋面防水層施工玄武巖纖維封層對舊路面的要求就瀝青路面的結構強度系數(shù)為中等以上路面狀況指數(shù)（PCI）評價為優(yōu)、良。路面破損狀況主要為縱、橫向裂縫。無大面積的基層損壞。纖維封層適合路面對于養(yǎng)護路面：表面功能下降，但路面基本強度沒有受到大的損壞。玄武巖纖維用于封層的優(yōu)勢序號性能比較

玻璃纖維GBF?纖維1耐磨性

一般強（成分均為氧化陶瓷）2與瀝青結合力

一般強（纖維表面呈極性且與玄武巖碎石結合）3耐溫性

一般高（-269～650℃）4防水性一般（大于10%）好（吸濕率低，小于1%）5穩(wěn)定性

一般高（純天然、抗蠕變）6拉伸強度

一般較高（比玻纖高15%以上）7彈性模量

一般較高（比玻纖高15%以上）8耐堿性較差（耐堿玻纖除外）強（比無堿玻纖高3倍以上）9耐候性

一般強玄武巖纖維與玻璃纖維相比因具有以下優(yōu)勢因此更適用于纖維封層用于纖維封層的玄武巖纖維GBF?纖維的用量規(guī)格可參照法國賽格瑪（SECMAIR）對玻璃纖維的規(guī)格及數(shù)量要求，即采用產(chǎn)品代碼為：GBF-18-2400玄武巖纖維無捻粗紗：無捻粗紗單絲直徑18微米纖維線密度（Tex）：2400(g/Km)浸潤劑為：親油型（適用于與改性乳化瀝青的界面結合）纖維長度為：30mm、60mm、120mm(常規(guī)采用60mm長度的作封層材料)玄武巖纖維封層實體工程玄武巖纖維分層已經(jīng)在下面幾個項目獲得了應用，并取得了顯著地效果，取得了明顯的經(jīng)濟效益。浙江省03省道杭金線大唐段養(yǎng)護工程浙江省嘉善至嘉興在路面中修工程——纖維封層施工流程和基本工藝材料要求施工結構層類型改性乳化瀝青kg/m2GBF?纖維kg/m2碎石m3/1000m3備注應力吸收中間層1.5～1.970～120g/m26～10實際用量根據(jù)路面狀況、施工類型和環(huán)境因素來決定實際施工用量磨耗層1.6～2.350～1008～12（同上）施工流程一路面處理路面清掃噴灑瀝青和纖維撒布碎石碾壓各流程的內(nèi)容工序主要內(nèi)容要求所需機械路面處理清理裂縫處理坑洞混凝土路面粗糙化清掃舊路面鋼絲打磨機真空吸塵機拋丸噴砂機路面清掃機瀝青和纖維撒布按要求均勻撒布瀝青與纖維纖維封層機碎石撒布均勻撒布碎石碎石撒布機碾壓對撒布后的路面進行碾壓膠輪壓路機施工流程

——路面處理做纖維增強應力吸收層前先要對基面坑洞進行修補對于橋面或隧道混凝土一般可用環(huán)氧或聚合物砂漿修補找平對于舊瀝青路面一般采用瀝青混凝土冷補料進行修補。對可見裂縫，先人工涂刷水性瀝青基粘結防水涂料兩遍，使其滲入縫內(nèi)。用鋼絲打磨