汪晨徽,謝嘉斌

（南昌公路橋梁工程有限公司,江西 南昌 330000）

0 引言

高速公路改擴(kuò)建工程路面拼接施工中普遍面臨新舊瀝青路面及水穩(wěn)基層拼接縫處理、舊路面層及水穩(wěn)基層反射裂縫處治等難題。應(yīng)用高性能聚酯玻纖土工布加強(qiáng)裂縫防治和防水處理是當(dāng)前應(yīng)用較多的工程措施。聚酯玻纖布土工合成材料在土工布、土工格柵及條帶聚合物基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，由60%玻璃纖維和40%聚酯纖維以及特殊工藝編織而成，與瀝青混合料相容性好，耐高溫、防水、抗裂、加筋等性能均較優(yōu)。當(dāng)前，聚酯玻纖土工布材料在國(guó)內(nèi)外新舊瀝青路面、半剛性基層反射裂縫，改擴(kuò)建新舊路面縱向拼縫以及水泥混凝土路面白改黑、瀝青罩面抗裂、隔水、加筋等方面得到一定程度的應(yīng)用，工程效果較好。但是在我國(guó)南方高溫多雨地區(qū)的高速公路、機(jī)場(chǎng)高速改擴(kuò)建工程中的應(yīng)用并不廣泛?；诖耍撐膶?duì)聚酯玻纖土工布材料在高速公路改擴(kuò)建工程中的應(yīng)用及施工控制要點(diǎn)展開探討，以期為此類材料在公路路面施工中的推廣應(yīng)用提供參考。

1 聚酯玻纖布的工程性質(zhì)

結(jié)合工程實(shí)踐，玻纖材料無(wú)防水功能，其網(wǎng)格可與瀝青混凝土形成嵌擠結(jié)構(gòu)，但穩(wěn)固性差、易膨脹、不服帖，對(duì)瀝青混凝土攤鋪施工及加筋等具有不良影響。土工布具有一定的防水性，但當(dāng)瀝青混凝土攤鋪施工溫度超出160 ℃時(shí)，其抗蠕變性能和強(qiáng)度便會(huì)快速衰減。聚酯玻纖布（Fiberglass-Polyester Paving Mat）是在土工布、土工格柵、條帶聚合物等材料基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的新型土工合成材料，屬于在聚酯纖維表面橫縱向交錯(cuò)編織玻璃纖維而制成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料，為玻纖和聚酯纖維的復(fù)合物，有效融合了玻纖材料強(qiáng)度及聚酯纖維的韌性[1]，同時(shí)具備較好的抗寒性和耐熱性，膨脹系數(shù)低，抗拉強(qiáng)度、抗撕裂強(qiáng)度及彈性好，適用于瀝青路面反射裂縫防治、水損害處治及路面承載力的提升。

聚酯玻纖土工布材料性能檢測(cè)結(jié)果詳見表1。將其材料參數(shù)檢測(cè)結(jié)果與普通玻纖材料、單位面積質(zhì)量較長(zhǎng)的聚酯長(zhǎng)絲無(wú)紡?fù)凉げ疾牧线M(jìn)行比較后可以得出不同類型土工合成材料技術(shù)指標(biāo)存在較大差異：①在質(zhì)量水平相同的情況下，普通玻纖布厚度明顯小于聚酯長(zhǎng)絲無(wú)紡?fù)凉げ迹蛟谟诓＠w密度比其余有機(jī)纖維大，并且玻纖編織工藝使其結(jié)構(gòu)中纖維的排列比聚酯長(zhǎng)絲無(wú)紡?fù)凉げ几又旅?。聚酯玻纖土工布是玻纖束網(wǎng)格和聚酯纖維布的復(fù)合結(jié)構(gòu)，厚度自然介于普通玻纖布和聚酯長(zhǎng)絲無(wú)紡?fù)凉げ贾g，但單位面積質(zhì)量卻為三者中的最大者。②聚酯纖維布因玻纖材料的加筋作用，抗拉強(qiáng)度較高，延伸率小；聚酯長(zhǎng)絲無(wú)紡?fù)凉げ紨嗔蜒由炻瘦^大，且其與聚酯玻纖布的抗拉強(qiáng)度均無(wú)方向性，而普通玻纖布因纖維絲排列方式的特殊性而抗拉強(qiáng)度具備一定的方向性。③聚酯玻纖布的拉伸強(qiáng)度由玻纖材料提供，故其握持強(qiáng)度相應(yīng)較大，而普通玻纖布纖維之間主要通過粘結(jié)劑黏合，抗變形能力不強(qiáng)，握持強(qiáng)度相應(yīng)較??；聚酯長(zhǎng)絲無(wú)紡?fù)凉げ祭w維間聯(lián)結(jié)緊密，存在明顯的應(yīng)力分散效果[2]，延伸率較大。

綜合表1對(duì)聚酯玻纖布技術(shù)參數(shù)取值的分析可以看出，此類材料具有以下工程性能，并具有在高速公路瀝青路面施工中應(yīng)用的可行性：抗拉強(qiáng)度、握持強(qiáng)度及撕裂強(qiáng)度大，且無(wú)方向性，施工便捷；延伸率低，無(wú)長(zhǎng)期蠕變性；熔點(diǎn)≥230 ℃，在該溫度范圍內(nèi)化學(xué)性能穩(wěn)定，并可與瀝青混合料較好相容；與粘層油結(jié)合后形成防水層，即使瀝青面層開裂，也能有效阻止路表水入滲。

表1 聚酯玻纖土工布材料性能檢測(cè)結(jié)果

2 聚酯玻纖布的工程應(yīng)用

2.1 工程概況

某高速公路主線長(zhǎng)246.31 km，于2006年建成通車，因公路沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度迅猛，至2018年底日交通量已達(dá)到50 000余輛，原公路承載能力已經(jīng)無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的交通量需求。公路管理部門決定于2020年初開始對(duì)原路面實(shí)施改擴(kuò)建，具體采取兩側(cè)拼寬、局部分離的處治原則。拼寬施工期間不完全封閉交通，先施工南半幅，并從基層至面層一次成型，此后再轉(zhuǎn)而施工北半幅。為增強(qiáng)瀝青路面整體性，避免拼接后出現(xiàn)路面裂縫，必須在拼縫部位下面層頂部及基層頂面鋪設(shè)聚酯玻纖布材料。在車道中面層加鋪時(shí)，于瀝青面層及舊路瀝青基層既有反射裂縫處鋪設(shè)聚酯玻纖布。

2.2 施工材料及設(shè)備

2.2.1 聚酯玻纖布

該公路工程原設(shè)計(jì)方案下，聚酯玻纖布由各施工單位自行采購(gòu)，其中3個(gè)標(biāo)段選擇國(guó)產(chǎn)聚酯玻纖布材料，而另外2個(gè)標(biāo)段選擇美國(guó)產(chǎn)TruPave聚酯玻纖布。原材料質(zhì)量驗(yàn)收時(shí)所遞交的產(chǎn)品性能檢驗(yàn)及合格證書、外委檢測(cè)報(bào)告等均滿足《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范》（JTG F90—2015）。但試驗(yàn)段施工后發(fā)現(xiàn)，國(guó)產(chǎn)聚酯玻纖布材料和進(jìn)口材料工程性能差異較大，詳見表2。為此，項(xiàng)目管理部門決定，該公路工程全線路面拼接施工中均使用美國(guó)產(chǎn)Trupave聚酯玻纖布。

表2 國(guó)產(chǎn)聚酯玻纖布材料和進(jìn)口材料工程性能比較

2.2.2 粘層油

該公路路面拼接施工以SBS改性熱瀝青為粘層油材料，材料性能檢驗(yàn)結(jié)果（表3）符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2018）要求。結(jié)合鉆芯取樣試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)粘層油使用量較少時(shí)無(wú)法完全浸潤(rùn)聚酯玻纖土工布材料，但該玻纖材料和基底層之間通過粘層油黏結(jié)良好，且材料本身具備較好的抗形變性能。但是隨著粘層油使用量的增大，油膜厚度隨之增大，聚酯玻纖布和基底間的黏結(jié)性能也因受油膜的阻隔[3]而下降。為此，必須加強(qiáng)粘層油使用量控制，并確保噴灑均勻，避免因?yàn)⒉疾痪霈F(xiàn)軟弱區(qū)域。結(jié)合試驗(yàn)段施工結(jié)果，粘層油使用量應(yīng)控制在0.9～1.2 kg/m2之間，高出廠家推薦的0.6～0.9 kg/m2的用量。

表3 SBS改性熱瀝青性能檢測(cè)結(jié)果

2.2.3 瀝青

聚酯玻纖土工布必須鋪筑于熱瀝青上，故該工程使用刺入等級(jí)60～80的AC-20瀝青。瀝青最佳用量為1.1 L/m2，結(jié)合工程實(shí)際及預(yù)計(jì)的損耗量，可將瀝青使用量控制在1.2～1.3 L/m2范圍內(nèi)。為避免出現(xiàn)液體瀝青預(yù)成熟現(xiàn)象，不得將瀝青加熱至204 ℃以上。

2.2.4 施工設(shè)備

在正式施工前，必須將施工設(shè)備及機(jī)具配備齊全，并加強(qiáng)日常檢查、調(diào)試與保養(yǎng)，確保設(shè)備和機(jī)具處于較好的性能狀態(tài)。施工設(shè)備主要有封層瀝青灑布車和聚酯玻纖布鋪裝車，瀝青灑布車必須配備加熱裝置，且噴頭必須改造為霧狀噴灑。施工機(jī)具包括空壓機(jī)、專用滾筒、涂刷工具等。

2.3 施工工序

該公路舊路硬路肩銑刨施工和面層拼接施工分別由路基單位和路面單位進(jìn)行，施工期間路面設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行了調(diào)整，故新舊基層頂面存在一定高差。為確保聚酯玻纖布材料鋪設(shè)質(zhì)量，對(duì)拼接區(qū)域?qū)嵤┝硕尉姐娕偬幚恚诵屡f基層頂面高差[4]。此外，在施工開始前，還必須使用空壓機(jī)徹底清除新舊路面基層、拼縫和槽壁等處的松散顆粒、雜物，確保施工面潔凈干燥，并將舊路面尖銳部分鏟除，用瀝青混合料填補(bǔ)并整平破碎、凹陷等處，提升舊路基面和聚酯玻纖布的黏結(jié)性能。

待基層頂面達(dá)到潔凈干燥狀態(tài)后，按照0.7～1.2 kg/m2的用量均勻噴灑高滲透乳化瀝青透層油。此后，按設(shè)計(jì)用量噴灑SBS改性熱瀝青粘層油，噴灑寬度應(yīng)超出聚酯玻纖土工布寬度的6～12 cm。對(duì)于新舊路面基層結(jié)合處，應(yīng)選擇粘層油噴灑量和噴灑寬度上限，而新舊路下面層頂面結(jié)合處則選擇下限。SBS改性熱瀝青溫度應(yīng)不超出160～170 ℃范圍。

聚酯玻纖布的鋪裝在SBS改性熱瀝青為液體狀態(tài)時(shí)進(jìn)行，瀝青灑布車和聚酯玻纖布鋪裝車的距離應(yīng)控制在10～15 cm之間。相鄰兩條聚酯玻纖布長(zhǎng)度向搭接寬度應(yīng)為5.1 cm，寬度向疊合寬度應(yīng)為10.2 cm，最上面橫向接頭應(yīng)與瀝青混凝土攤鋪施工方向一致，且全部接頭均應(yīng)搭接在一起。使用滾筒碾壓鋪裝后的聚酯玻纖布，以使其與瀝青牢固黏結(jié)，為保證鋪裝質(zhì)量，必須堅(jiān)持線形直、撒布勻、受力緊、鋪裝平的施工原則。待完成聚酯玻纖土工布鋪裝施工后，瀝青粘層油冷卻至常溫前必須采取限行控制，嚴(yán)禁各類車輛及施工機(jī)具運(yùn)行于玻纖土工布上，避免影響施工質(zhì)量和效果。

2.4 施工注意事項(xiàng)

為保證施工效果，必須在5 ℃以上的且干燥無(wú)風(fēng)的環(huán)境下展開聚酯玻纖布材料鋪筑，遭遇降雨后必須及時(shí)覆蓋，因淋雨而受潮的聚酯玻纖土工布材料必須風(fēng)干后方可使用。玻纖布鋪筑時(shí)必須按直線鋪設(shè)，對(duì)于轉(zhuǎn)彎處，應(yīng)將玻纖布剪開并重疊鋪設(shè)，同時(shí)噴涂SBS熱改性瀝青使重疊處良好膠結(jié)，防止玻纖布出現(xiàn)褶皺。

為避免因搭接處夾層厚度增大而減弱底面和上面層結(jié)合效果，甚至造成上面層鼓包、移位、脫離，玻纖布搭接寬度不應(yīng)過寬，要裁剪掉過寬的搭接部分。聚酯玻纖土工布只有吸收適量粘層油后才能發(fā)揮出較好的隔水作用和層間黏結(jié)性能，故瀝青噴灑必須均勻。緊跟瀝青噴灑展開聚酯玻纖土工布鋪筑，并及時(shí)使用毛刷整平。在鋪筑聚酯玻纖土工布的過程中，如果出現(xiàn)寬度超出2.5 cm的條紋，均應(yīng)割開并將切割面浸漬于瀝青層中疊合處理。熱瀝青的涂覆寬度應(yīng)超出聚酯玻纖土工布寬度4 cm。

SBS改性熱瀝青及聚酯玻纖土工布材料對(duì)施工人員身體具有刺激性作用，故施工時(shí)必須穿戴好眼罩及防護(hù)手套，避免受到高溫瀝青燙傷及聚酯玻纖刺入。

3 施工質(zhì)量控制及應(yīng)用效果

因?yàn)r青噴灑車噴頭不暢，噴頭呈柱狀而非霧狀，瀝青加熱溫度不夠，噴灑車和聚酯玻纖土工布鋪筑車距離太遠(yuǎn)，施工溫度過低等原因，均會(huì)造成聚酯玻纖布與瀝青粘層脫空。為此，應(yīng)當(dāng)在施工開始前加強(qiáng)設(shè)備噴頭檢修，將SBS改性熱瀝青加熱溫度控制在160～170 ℃；噴灑車和玻纖布鋪裝車之間的距離控制在15 m以內(nèi)。

因滾筒滾壓速度過快，滾筒滾面不平整，鋪裝車左右輪運(yùn)行速度不一致，玻纖布張拉不足等原因，鋪裝后可能出現(xiàn)褶皺。為此，必須結(jié)合施工設(shè)備機(jī)具檢查結(jié)果，定期更換滾筒，施工時(shí)應(yīng)使?jié)L筒滾壓速度與鋪裝設(shè)備行進(jìn)速度保持一致。

因聚酯玻纖土工布起頭不順直，底面未打線，基面不平整等原因，可能引起玻纖布鋪筑不順直。為此必須加強(qiáng)起頭控制，鋪裝車就位必須準(zhǔn)確；應(yīng)提前打線，對(duì)基面實(shí)施精細(xì)處理，局部銑刨精平。

該高速公路瀝青路面拼接過程中聚酯玻纖土工布鋪筑施工質(zhì)量必須滿足表4要求。在瀝青混合料攤鋪前，全面檢查鋪筑后的玻纖土工布路面，符合要求后再實(shí)施混合料攤鋪。

表4 聚酯玻纖土工布檢測(cè)要求

4 結(jié)論

根據(jù)對(duì)該工程應(yīng)用效果的分析，美國(guó)產(chǎn)Trupave聚酯玻纖布作為道路專用工程材料，各項(xiàng)技術(shù)性能檢測(cè)結(jié)果及工程實(shí)踐均表明了其較好的路用性能，對(duì)于降雨較為集中的南方地區(qū)舊路瀝青路面維修養(yǎng)護(hù)及路面裂縫的抑制和預(yù)防更為適用。應(yīng)用此種土工布材料，還能結(jié)合公路運(yùn)行實(shí)際，減少基層或面層厚度，經(jīng)濟(jì)價(jià)值好。該病害公路段鋪筑聚酯玻纖土工布材料后的跟蹤調(diào)查結(jié)果顯示，鋪筑路段持續(xù)經(jīng)歷2個(gè)雨季后，未出現(xiàn)反射裂縫、坑槽、水損等病害，與同地區(qū)其他未鋪設(shè)聚酯玻纖布的道路相比，性能十分優(yōu)異。