摘 要

預防性養護可以延長道路使用壽命，延緩路面破壞。同步纖維磨耗層作為新型的預防性養護技術，具有耐磨、抗裂、粘附性高及穩定等特點。本文依托山西省高平市公路養護項目，介紹了同步纖維磨耗層的技術特點、材料選擇及施工工藝，結果表明同步纖維磨耗層施工后效果良好，路面各項性能得到了提高，延長了路面的使用壽命。

關鍵詞

道路工程 | 預防性養護 | 同步纖維磨耗層 | 配合比中圖

山西省331省道(簡稱“曲輝線”)起于山西省臨汾市曲沃縣，經翼城縣、沁水縣、高平市、楊寨鄉至陵川小坪上進入河南省，道路全長246公里。本項目標段位于山西省高平市內，為山西省331省道K31段至K32段，全長1公里，項目工程量為11000平方米。

331省道為省級道路，設計時速60公里/小時，路基整體式斷面寬度11米，經過多年的服役，331省道部分路段的路面使用功能弱化，特別是在惡劣的天氣因素影響下，出現了裂縫、車轍、擁包和集料脫落等病害，因此需要通過罩面處治進行養護。

目前，傳統的預防性養護手段有微表處、稀漿封層、霧封層及薄層罩面等。微表處作為一種常用的預防性養護手段，具有施工速度快、常溫施工、技術成熟等特點。但是微表處存在顆粒間粘聚性較弱和與原路面粘附性差等問題，在罩面處治后與原路面的粘結效果不好，容易造成剝落脫皮。而同步纖維磨耗層技術對微表處的施工工藝進行了改良，依托加入玻璃纖維和磨耗層與粘結層同步施工，解決了微表處和稀漿封層的技術難題，有效地提高了路面的使用性能。為此，山西省高平市公路管理段引入同步纖維磨耗層技術進行實踐研究，項目最后確立了舊路面的罩面處治方案為:通過采用專用設備對舊路面灑布0.3-0.5/㎡的改性乳化瀝青粘層油，同時加鋪厚度為0.9mm的同步纖維磨耗層罩面。

技術原理及現狀

道路預防性養護概念(PreventiveMaintenance)是由美國在20世紀90年代提出的，與傳統的道路養護相比，預防性養護主要表現出以下兩個優點:(1)在保持道路結構稱重能力不變的基礎上，減緩道路破壞速度，延長道路使用壽命年限，從而使得道路的系統功能水平得以提高;(2)在適宜的路面上，能夠更加適時、恰當合理地得以運用。目前，傳統的預防性養護手段有微表處、稀漿封層、霧封層及薄層罩面等。

同步纖維磨耗層作為一種新型的預防性養護方式，由德國百靈公司在2000年提出，并廣泛應用于歐洲等發達國家。2006年，同步纖維磨耗層技術被引入到國內，但是受限于高性能粘結材料和施工設備，直到2012年，第一條同步纖維磨耗層試驗路段才開始鋪設。在微表處和同步薄層罩面的基礎上，同步纖維磨耗層技術結合了混合玻璃纖維冷拌合工藝以及改良粘結層工藝，利用專業設備，同時噴灑乳化瀝青粘結料和攤鋪拌合玻璃纖維的混合料，從而形成磨耗層，使得同步纖維磨耗層技術得以更好地運用于路面預防性養護罩面，實現混合料的冷拌冷鋪，加強吸附程度，提高了路面的各項性能，延長了路面的使用壽命。

技術性能和特點

加入了改良的粘結層工藝和玻璃纖維的冷拌合工藝，同步纖維磨耗層與傳統傳統的養護手段相比體現出“高耐磨性”、“高粘附性”和“高穩定性”的技術性能和特點。

(1)高耐磨性:同步纖維磨耗層施工后，玻璃纖維和改性乳化瀝青結合料形成的網狀結構將骨料包裹在其中，骨料、玻璃纖維、改性乳化瀝青緊密相連，使得骨料難以脫落和滑移，有效地提高了路面的耐磨性。

(2)高粘附性:同步纖維磨耗層施工時在粘結層的連接層同步噴灑高性能改性乳化瀝青粘結料，有效地提高了與原路面的粘結性。

(3)高穩定性:玻璃纖維在同步纖維磨耗層混合料中不僅起加筋、抗裂和穩定的作用，還由于玻璃纖維與瀝青結合后，會吸附瀝青的油分，有效的降低了瀝青的流動性，在舊路面上形成一層保護膜，增強了磨耗層的粘結度，提高了磨耗層的穩定性。

施工優勢

在實際現場施工中，同步纖維磨耗層依托專用的施工設備和改良的施工工藝，與傳統的養護手段相比，施工更加高效快捷，施工季節更加寬泛，施工更加安全、節能、環保。

(1)施工高效快捷

同步纖維磨耗層在施工過程中，僅采用一臺專用設備，便可以同時完成噴灑高性能改性乳化瀝青、瀝青混合料拌和和攤鋪的“三位一體”的施工工藝。與傳統預防性養護手段相比，同步纖維磨耗層施工大大減少了施工設備數量，有效提高了設備的利用率，加快了施工速度，縮短了開放交通的時間。

(2)延長施工季節

同步纖維磨耗層采用改性乳化瀝青混合料進行冷拌冷鋪，與熱瀝青修補相比，受低溫氣候的影響較小，大大延長了施工季節。在瀝青路面發生病害較多的陰雨和低溫季節，仍然可以及時修補病害路面，從而改善路況。

(3)施工更加安全、節能、環保

同步纖維磨耗層施工過程中，只需在120℃至140℃的條件下對瀝青加熱一次，并且施工時集料不需要加熱，與熱瀝青相比，大大降低了有毒氣體的排放量，改善了施工環境，施工過程更加安全、節能、環保。

集料、水、改性乳化瀝青和玻璃纖維是同步纖維磨耗層混合料的主要組成部分。其中，改性乳化瀝青為同步纖維層混合料中的結合料，主要包括SBS、SBR改性乳化瀝青。在實際施工過程中，同步纖維磨耗層結合料的用量受到施工現場環境以及舊路面的情況等因素的影響，路面粗糙程度越大，改性乳化瀝青粘結料的用量也隨之增加。同步纖維磨耗層均采用優質的玄武巖集料。

改性乳化瀝青

使用改性瀝青鋪設的路面有較好的抗磨、抗裂、耐久等性能，在高溫環境下不軟化，低溫環境下不開裂。

本項目采用PCR、BCR改性乳化瀝青(均為改性劑劑量大于或等于3%的陽離子聚合物改性瀝青)。施工時，噴灑粘層使用的改性乳化瀝青灑布溫度為50℃到70℃，拌和使用的改性乳化瀝青溫度為25℃左右。改性乳化瀝青具體指標如表1所示。

集料

集料是指用在混合料中的碎石、礫石、礦渣、天然砂、人工砂、石屑、水泥、礦粉、粉煤灰等，它們在混合料中起骨架和填充的作用。同步纖維磨耗層混合料中使用的集料應粗糙、耐磨、潔凈，規格選擇分為0~2.36mm，2.36~4.75mm，4.75~9.5mm。要嚴格控制2.36~4.75mm和4.75－9.5mm兩種規格的集料粉塵含量小于0.075mm含量比例不大于1%。

玻璃纖維

玻璃纖維在同步纖維磨耗層混合料中主要起加筋、抗裂、改善漿狀和提高穩定性的作用。實際施工過程中，結合舊路面的狀況和施工現場條件，通過現場試驗確定纖維用量。本項目選用噴射無捻粗紗型玻璃纖維。在施工過程中，分別利用電腦和卷軸式纖維盤來計量和控制纖維用量。纖維的用量通常為1%左右。

級配

級配是集料各級粒徑顆粒的分配情況，通過篩析試驗確定。本項目采用SFC型礦料級配，級配范圍如表2所示。

混合料配比

通過不同條件下的同步纖維磨耗層拌和試驗，優化配合比設計，確定同步纖維磨耗層混合料的配合比為集料:水:瀝青:玻璃纖維=100:8:10:0.1，最佳油石比為6.2%。配合比試驗技術指標要求如表3所示。

施工流程

施工得以安全高效進行、保質保量完成是建立在合理的施工流程基礎之上的。如圖1所示，同步纖維磨耗層施工流程主要為:(1)攤鋪前準備工作:擺設安全標志，清理路面雜物，拉線鏟除不順適的表層料，車輛裝配材料;(2)攤鋪開始:車輛就位，噴灑乳化瀝青，起步鋪裝，修整接縫;(3)攤鋪結束，清理攤鋪機里的廢料，看護破乳;(4)車輛裝配材料;(5)重復步驟2、3、4;(6)施工結束:開放交通。

施工設備

同步纖維磨耗層需要專用設備同時噴灑乳化瀝青粘結料、攤鋪拌合纖維的冷拌混合料形成磨耗層。德國百靈(BREINING)集團生產的SP系列同步纖維磨耗層設備專用于同步纖維磨耗層的施工，但是由于德國百靈設備售價及租金較為昂貴，難以滿足國內同步纖維磨耗層施工的需求，延緩了同步纖維磨耗層技術在國內的推廣。為了緩解這一難題，推廣同步纖維磨耗層技術在國內的應用，中咨公路養護檢測技術有限公司聯合中交西安筑路機械有限公司，在現有設備基礎上研制了國內首臺同步纖維磨耗封層車，該設備可將集料與乳化瀝青粘結料拌合，并將粘層噴灑與混合料攤鋪同步完成，完成舊路面的快速罩面修復。圖2為同步纖維磨耗封層與封層車施工過程中同步噴灑乳化瀝青粘層示意圖。

施工效果

項目采用同步纖維磨耗封層車同時完成噴灑高性能改性乳化瀝青粘結層及纖維磨耗層的施工。施工結束后，在規定時間內對施工后路面的抗滑性能、滲水性能等指標進行了測試，測試結果顯示同步纖維磨耗層的路用性能指標均高于微表處規范要求。進行了通過對山西省331省道K31段至K32段路面進行同步纖維磨耗層養護施工，改善了舊路面的狀況。施工前后路面狀況對比如圖3、圖4所示。

本文基于山西省331省道K31段至K32段的工程養護項目，對同步纖維磨耗層的應用情況進行了介紹:

(1)利用同步纖維磨耗封層車，使得噴灑高性能粘層油和攤鋪同步纖維磨耗層罩面兩個步驟得以同時完成，解決了傳統微表處施工后出現的層間粘結失效等問題，從而更好地保障了加鋪結構與舊路面的整體性。

(2)通過不同條件下的同步纖維磨耗層拌和試驗，優化配合比設計，確定同步纖維磨耗層混合料的配合比為集料:水:瀝青:玻璃纖維=100:8:10:0.1，最佳油石比為6.2%。

(3)經過優化同步纖維磨耗層混合料的配合比、嚴格控制施工質量，通過運用同步纖維磨耗層技術進行養護的路面表觀效果較好，路面各項性能指標均高于微表處規范要求，大大改善了路面狀況。