摘 要：該文結合石家莊市北部片區(qū)城市基礎設施提升改造工程，對采用玻璃纖維封層技術的瀝青面層進行理論分析，并比較其與傳統(tǒng)瀝青面層在施工技術方面的差異;同時，對其路用性能進行分析和探討。研究結果表明，添加玻璃纖維封層的瀝青面層在抗車轍性能和抗剪切性能方面顯著優(yōu)于傳統(tǒng)瀝青面層。基于這一優(yōu)勢，其他改造工程可考慮采用該技術以提升路面性能;該文所述施工技術對類似工程具有參考價值。

關鍵詞：玻璃纖維封層;瀝青面層;施工技術;抗車轍性能;抗剪切性能

中圖分類號：U418.6 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）30-0168-04

Abstract： Based on the urban infrastructure upgrading and reconstruction project in the northern area of Shijiazhuang City， this paper theoretically analyzes the asphalt surface layer using glass fiber sealing technology， and compares the differences in construction technology between it and traditional asphalt surface layer. At the same time， its road performance is analyzed and discussed. The research results show that the asphalt surface layer added with glass fiber sealing layer is significantly better than the traditional asphalt surface layer in terms UoDEBPp4EnDsSzqF6KpR0g==of rutting resistance and shear resistance. Based on this advantage， other reconstruction projects can consider using this technology to improve pavement performance; the construction technology described in this paper has reference value for similar projects.

Keywords： glass fiber seal; asphalt surface layer; construction technology; rutting resistance; shear resistance

城市道路工程對城市經(jīng)濟和社會的發(fā)展至關重要，不僅為城市交通提供了便利，也是經(jīng)濟活動和社會生活的重要載體。因此，近年來，長壽命路面的結構設計方法、材料性能評價、標準化施工及后期維護等研究受到廣泛關注[1]。目前，國內外與道路相關的研究人員已對此進行了一系列相關探索研究，覃瀟等[2]通過設置對照組試驗，以玻璃纖維作為改性劑為變量，對摻入到瀝青混合料中對其性能的提升作用進行探究;楊飛龍[3]通過BBR（彎曲梁復合試驗）和DSR（動態(tài)剪切流變試驗）探究了添加玻璃纖維的瀝青在高溫和低溫條件下的性能表現(xiàn)，經(jīng)過研究結果顯示，添加玻璃纖維可以顯著改善瀝青的高溫和低溫性能，這種特性造就其具有提高路面的耐久性和穩(wěn)定性的優(yōu)勢;郭寅川等[4]的研究則發(fā)現(xiàn)，將玻璃纖維摻入到礫石瀝青混合料后，不僅能夠提升其在高溫環(huán)境下的性能，還能改善其疲勞性能。這意味著添加玻璃纖維可以增強混合料的抗變形能力和耐久性，有助于延長路面的使用壽命，減少維護和修復的頻率，從而降低維護成本并提高道路的整體質量。張爭奇等[5]通過網(wǎng)籃析漏試驗、沉錐試驗和動態(tài)剪切試驗，對纖維在瀝青的穩(wěn)定和吸附作用兩方面進行了討論。綜上所述，當前關于纖維增強材料在瀝青路面中的研究主要集中在玻璃纖維對瀝青封層性能的改善方面。盡管這些研究結果表明添加玻璃纖維能夠顯著提升瀝青路面的高、低溫性能以及疲勞性能，但在實際施工過程中的施工技術研究尚不完善。因此，本文對玻璃纖維封層的瀝青面層的施工技術進行研究，以期為同類工程后續(xù)瀝青面層添加玻璃纖維封層施工提供借鑒。

1 工程概況

本項目為針對石家莊市北部片區(qū)進行城市基礎設施提升改造的工程。主線橋2座，分別為南水北調橋和石津渠橋;輔道橋6座，分別為南輔道跨太平河橋、南輔道跨古運河橋、南輔道跨石津渠橋、北輔道跨古運河橋、北輔道跨石津渠橋和北輔道慢行橋。橋面鋪裝可分為現(xiàn)澆箱梁、鋼箱梁、預制箱梁?，F(xiàn)澆箱梁橋面鋪裝為10 cm瀝青混凝土+防水層+8 cm現(xiàn)澆層;南水北調鋼箱梁橋面鋪裝為3.5 cm澆筑式瀝青混凝土+3.5 cm SMA瀝青混凝土;石津渠橋、南輔道跨太平河橋鋼箱梁橋面鋪裝為10 cm瀝青混凝土+防水層+8 cm C50聚丙烯纖維混凝土;預制箱梁橋面鋪裝為10 cm瀝青混凝土+防水層+8 cm現(xiàn)澆調平層。本文選取其中的石津渠橋作為介紹基于玻璃纖維封層的瀝青面層施工技術的案例橋（圖1）。其中，橋面瀝青混凝土層間：增設玻璃纖維碎石封層。

2 纖維封層技術

纖維封層技術最先是由法國賽格瑪公司發(fā)明，后在亞洲、南美洲、北美洲以及澳洲、非洲等地的數(shù)十個國家和地區(qū)普遍采用。在高速公路施工所用瀝青中常用纖維分為鋼纖維和軟纖維，鋼纖維為金屬材料，軟纖維為一種合成材料[6]。近些年，合成纖維的發(fā)展勢頭異常迅猛，本文所述的玻璃纖維就歸屬其中，因其可以有效克服鋼纖維所具有的易被腐蝕及“凸尖”等不利現(xiàn)象出現(xiàn)而被廣泛采用。

纖維封層技術[7]是指利用專門設備將玻璃纖維撒入瀝青黏結料中，再在其上面噴灑粗集料，碾壓后生成應力吸收層的工藝技術。該工藝的特點便決定于特別適合舊瀝青路面改造、作為面層層間應力吸收層和磨耗層施工。因其對道路有一定的保護，使其維護頻率降低、使用壽命延長。纖維封層屬于瀝青路面碎石封層技術中的一種，為了預防表層空氣進入或水分流入，在瀝青層位之間鋪上幾厘米厚的瀝青黏結料，并按照所鋪設位置不同分為下封層（應力吸收層）和上封層（表面磨耗層）。

結合各類研究學者的研究表明，玻璃纖維封層技術具備下列優(yōu)點。

穩(wěn)定性良好。玻璃纖維封層結構使得結構物料間互相作用形成了致密纏繞構造，使得封層的密封性得以提升;玻璃纖維在構造中有搭接作用，可提升上下兩層路面的吸附能力，并使得原有路面上形成了致密的保護膜，提高了在使用過程中道路的穩(wěn)定性。

應力吸收和分散能力良好。由于玻璃纖維在彈性模量值和抗拉伸強度方面均表現(xiàn)出較高性能，使其在封層中形成的纏繞結構不僅有效提高了封層的抗壓、抗拉、抗剪和抗沖擊強度，還增強了路面的整體穩(wěn)定性和耐久性。此外玻璃纖維封層具備較高的彈力、張力和對外界應力較強的粉碎性吸收能力，因此常被作為應力吸收層[2]，鋪設于新舊瀝青面層之間或作為黏結層鋪設在新建瀝青路面面層與基層之間，較大幅度地提高了道路的使用壽命。

防水性高。由于玻璃纖維封層延展能力大，彈性模量值高，抗拉強度超出溫變拉應力，在北方寒冷季節(jié)里，可以減少路面的低溫脆裂破壞，降低由于溫度低對瀝青路面造成的開裂破壞，遏制了水破壞。

耐磨性高。玻璃纖維封層技術最后一道工序是撒布粗集料，粗集料滲透到瀝青混合料和玻璃纖維所組成的構造中，壓實過后，結合料構造緊緊包裹住集料，構成復合嵌鎖體系，很好地遏制了碎石的脫卸、移位。利用纖維封層技術，提高了路面耐磨損性能，延長了道路路面的使用壽命。

綜上所述，玻璃纖維封層可以提高道路在使用過程中的穩(wěn)定性并且作為應力吸收層可以發(fā)揮很好的防水、層間黏結作用，鋪設于下面層和中面層層間也能獲得較好的層間黏結性能。同時纖維的加入適用于寒冷天氣并能提高其耐磨性能。本文基于上述所提及的玻璃纖維優(yōu)勢并結合該工程，以期為玻璃纖維封層的瀝青面層的推廣和施工技術提供一定的參考。

3 施工技術說明

3.1 玻璃纖維最佳灑布量確定

設置3組不同溫度作為控制變量，對面層進行直向剪切試驗和豎向拉拔試驗，根據(jù)試驗得出的各項數(shù)據(jù)分析瀝青灑布量伴隨著拉應力、剪應力數(shù)值變化之間關系，根據(jù)上述實驗得出結果確定玻璃纖維加強型改性瀝青在對應封層中的最佳灑布量。其是為了達到瀝青和玻璃纖維能夠形成網(wǎng)狀結構來包裹住碎石和瀝青混合料的目的[8]。因為纖維過量，多余的纖維也不會參與層間結構，反而會削弱層間原有的抗剪強度。本工程通過上述實驗得出結果，本路段玻璃纖維加強型改性瀝青的摻量宜取為1.5～1.8 kg/m2。

3.2 黏結材料選擇

綜合考慮上述瀝青和纖維的摻量，該工程的黏層材料選用SBS改性瀝青，黏層的復合試件選用玻璃纖維加強型改性瀝青，選用此黏結材料是因為其層間剪切強度和抗拉拔強度遠高于未用玻璃纖維增強瀝青材料作為防水黏層的復合結構。

3.3 加鋪層厚度選擇

本工程中，采用4 cm厚的SMA-13瀝青瑪碲脂碎石混合料（SBS改性）作為上封層，不僅可滿足瀝青路面的防水要求，還能提供良好的耐久性和性能。對于存在局部漬水問題的路段，除結合現(xiàn)有排水系統(tǒng)進行適當?shù)母脑煲约涌炻繁硭呐欧潘俣韧?，還需要在整個施工過程中注意恢復路面的橫坡和路肩內的縱、橫向排水設施，以最大程度來減少水對路面的損害。在瀝青加鋪層的施工過程中，需要嚴格控制瀝青混合料的孔隙率，確保施工質量，提高穩(wěn)定性和壓實度，從而有效減少層間水的產生。

3.4 鋪設玻璃纖維

為了減少或延緩反射裂縫的產生，對路面進行長壽命結構設計，結構設計中增設玻璃纖維碎石封層。該工程選用E型無堿玻璃纖維無捻粗砂，纖維堿含量0.5%以下，單纖維直徑13 μm，浸潤劑采用硅烷。另外需要格外注意鋪設玻璃纖維時的溫度，因為瀝青混合料的攤鋪溫度區(qū)間多為130～200 ℃，所以玻璃纖維要想發(fā)揮其原有的性能，還應具有優(yōu)良的耐腐蝕性能和耐高溫性能。

待使用三輥軸攤鋪機將瀝青碎石面層的下部分攤鋪壓實完成后，待路面清潔干燥后，方可進行玻纖的鋪設，纖維鋪設效果圖如圖2所示。

在灑布瀝青時，結合全副寬度調整灑布寬度，以便減少灑布次數(shù)來縮短工期，將玻璃纖維破碎成規(guī)定尺寸，與此同時灑布1層瀝青，灑布第2層瀝青時控制溫度和車速，車速控制在3.6 km/h左右，溫度應不低于80 ℃。玻璃纖維封層灑布后，進行場地封閉，杜絕其他非必要車輛通行?；旌狭线\輸車在其上方的行駛速度也應當控制在10 km/h以下。

3.5 碎石灑布

碎石灑布車續(xù)接跟進纖維封層設備進行碎石灑布，兩臺設備速度相匹配，寬度可在0.26～3.75 m之間調整。在整個灑布過程中保持勻速行駛，以保障瀝青厚度和石料的均勻性。

3.6 細節(jié)處理

每車料的始點、終點位置處的縱向裂縫結合現(xiàn)場實際情況進行人工處理，混凝土澆筑過程中派專人檢查保護層厚度，如有個別不合格處及時進行人工調整，且盡量縮短調整時間。

3.7 碾壓

攤鋪施工結束后可以馬上開始碾壓工作，必須確保壓實均勻。瀝青混合料的碾壓按3步進行，初壓、復壓和終壓。

上面層初壓：灑布一段碎石，膠輪壓路機應緊跟在攤鋪機之后靜壓1～2遍，碾壓初速度控制在2 km/h以內最優(yōu)，后續(xù)可適當提速，碾壓重疊寬度宜為2～3 cm。初壓是為了保證面層達到一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，以利于后續(xù)復壓時承受較大的壓實作用力。

上面層復壓：在中型單鋼輪振動壓路機振壓1～2遍基礎上，再用輪胎壓路機碾壓3～4遍，直至鋪筑層達到要求壓密度。復壓目的是保證面層的密實度達到最大。

上面層終壓：采用6～14 t振動壓路機進行靜壓2～3遍，經(jīng)穩(wěn)壓后的碎石顆粒浸入深度為粒徑的1/2為宜且表面無輪跡。保證路面平整度符合標準要求。

4 施工質量檢測

4.1 壓實度檢測

在本項目工程中，對已完成的瀝青面層進行檢驗與測試。檢測時我們采用鉆芯取樣的技術手段，分別在瀝青路面的上面層和下面層進行了樣本的采集，以全面評估其質量狀況。當長度不大于500 m時測5點，每增加100 m增加2點。該路段采用馬歇爾壓實度實測。測試檢驗數(shù)據(jù)如下所示：馬歇爾壓實度實際測量值分別為97.5%、98.6%、98.6%、98.3%、98.9%、98.5%、98.4%，檢測結果均滿足標準規(guī)定的指標;最大密度壓實度在理論層面上實際測量值分別為93.1%、92.2%、93.8%、94.5%、93.5%、94.3%、94.0%，滿足技術規(guī)范要求。

4.2 彎沉檢測

在本工程中，針對上面層左右兩幅路段，設置了測點，并采用貝克曼梁法測定彎沉值[9]。

通過觀察實測的平均回彈彎沉值，我們得以評估瀝青面層施工中彎沉指標是否達標。檢測數(shù)據(jù)顯示，上面層左幅路段的平均回彈彎沉值為7.13 mm，而右幅路段則為7.36 mm，均滿足瀝青面層施工對于彎沉指標的相關規(guī)定。

4.3 構造深度檢測

本項目工程采用鋪砂法技術手段檢測其構造深度，當探測深度不超過200 m時，應設置5個測量點;之后每增加100 m的深度，需額外增設1個測量點。經(jīng)檢測，構造深度的實測值范圍在0.86～0.94 mm，這完全符合設計要求的0.7～1.1 mm區(qū)間，且檢測點的合格率為100%。

4.4 滲水系數(shù)檢測

為了確保已完工瀝青路面的防水性能，通過滲水儀進行滲水系數(shù)的測定，有效地檢測路面的滲水性能，使其防水性能達標。在檢測過程中，每500 m2測定1處，以確保全面性和代表性。檢驗數(shù)據(jù)表明，路面的滲水系數(shù)實測值位于56～78 mL/min的范圍內，所有實測值均嚴格遵循技術規(guī)范要求，遠低于規(guī)范中設定的300 mL/min的限值。該結果表明路面能夠有效地抵御水的滲透，可減少路面結構受到水侵蝕而導致的損壞，從而延長路面的使用壽命。通過檢測和評估，確保了瀝青路面在使用過程中具有良好的防水性能，從而提高路面的質量和可靠性，降低維護和修復的頻率，從而確保道路的安全與暢通無阻。

4.5 抗車轍性能檢測

為了全面評估高溫穩(wěn)定性，我們應當結合動穩(wěn)定度和車轍深度兩項指標進行綜合考量。在工程實踐中，根據(jù)路面結構設計的特點，構建了相應的溫度場模型，其中選定的溫度為60 ℃，荷載為0.7 MPa。在此基礎上，我們利用動穩(wěn)定度指標以及車轍深度指標RDI來綜合評價混合料在高溫環(huán)境下的性能表現(xiàn)，從而確保路面的穩(wěn)定性和耐久性。

4.6 平整度檢測

對路面選用平整度儀檢測其平整度指標，檢測范圍是全橋每車道。檢測結果如下：平整度儀測定的標準差實測值σ為1 mm，國際平整度指數(shù)IRI實測值為1.2 m/km，平整度實際測量數(shù)值均在2～3 mm之間，完全達到了技術規(guī)范要求的標準。

5 結束語

在城市各級道路工程建設中，我們應高度重視并嚴格控制瀝青面層的施工質量，致力于提升路面的舒適度、美觀度和抗?jié)B性能，并注重道路長壽面層設計，以確保其持久耐用與市民的安全舒適出行。結合本工程的實際案例，在瀝青面層中增加玻璃纖維封層可提高路面各項性能，針對該工程的實際施工工藝和玻璃封層技術得出如下結論：

1）在瀝青面層中增加玻璃纖維封層提高了路面的彈性模量值，因此在瀝青面層施工中灑布玻璃纖維能有效提高面層的抗剪切性能。

2）在輪胎的反復碾壓和高溫環(huán)境的共同影響下，瀝青路面中的瀝青膠漿容易發(fā)生流動，進而促使輪跡處的混合料產生橫向變形。通過向混合料中加入玻璃纖維，能夠形成一個有效的空間網(wǎng)絡結構，阻礙瀝青的流動。這一做法不僅加強了礦質骨架的約束和阻礙作用，還顯著提升了瀝青路面的抗車轍能力，從而確保路面的穩(wěn)定性和耐久性。

3）玻璃纖維的加入能夠顯著加強瀝青與碎石之間的黏著性，使得封層在鋪設時能夠均勻展布。這種均勻分布不僅有助于分散路表各向應力，還能明顯提升封層的抗?jié)B性能，從而提高路面的耐久性和使用壽命。

參考文獻：

[1] 龔演，嚴二虎，袁海蛟，等.瀝青路面玻璃纖維橡膠瀝青碎石封層的層間黏結性能[J].公路交通科技，2022，39（s2）：1-9.

[2] 覃瀟，申愛琴，郭寅川，等.動水壓力作用下纖維瀝青碎石封層的抗?jié)B性能[J].江蘇大學學報：自然科學版，2018，39（2）：230-235.

[3] 楊龍飛.玻璃纖維瀝青膠漿高低溫性能研究[J].北方交通，2016（11）：68-73.

[4] 郭寅川，陳喬森，申愛琴，等.纖維改善礫石瀝青混合料路用性能[J].公路交通科技，2018，35（8）：28-33.

[5] 張爭奇，雷宗建，楊博.玻璃纖維瀝青橋面防水黏結層的性能研究[J].公路，2011（9）：34-37.

[6] 王智輝.玻璃纖維瀝青混合料路用性能多尺度研究[D].呼和浩特：內蒙古工業(yè)大學，2023.

[7] 柴亞.纖維封層施工技術在公路養(yǎng)護中的應用[J].交通世界（建養(yǎng).機械），2014（5）：121-123.

[8] 宋琿.玻璃纖維橡膠瀝青碎石封層層間粘結性能及用量優(yōu)選[J].四川建筑，2022，42（3）：295-297，300.

[9] 周紅霞.瀝青加鋪層改造舊水泥混凝土路面的應用研究[D].武漢：華中科技大學，2005.

第一作者簡介：詹迎（1996-），男，助理工程師。研究方向為公路工程施工建設管理。