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【摘要】通过剪切试验、拉拔、抗渗以及刹车制动的试验方法，对不添加纤维和添加纤维后的改性乳化沥青下封层分别进行了试验比较，总结了增加纤维粘结下封层的优越性，对比分析了两种下封层的剪切和拉拔的试验结果和实际产生的影响。结果表明，纤维增强粘结下封层的性能较普通粘结下封层性能更具有优越性。
【关键词】公路工程；纤维粘结下封层；性能试验；基层
1、引言
随着我国道路建设事业的迅猛发展，沥青路面因其表面平整、无接缝、行车舒适、噪音小、工期短、开放交通早、养护简便等诸多优点得到了业界广泛应用。我国绝大多数的沥青高等级路面采用的是半刚性基层，此类基层易产生的反射裂缝将加剧沥青面层的破坏，极大缩短道路的使用寿命，降低了路用性能。为了抑制反射裂缝的出现、保证层间黏结、延长半刚性基层沥青路面的使用寿命，或延缓旧沥青路面上加铺薄层沥青路面出现反射裂缝，江苏江南路桥工程有限公司于2006年研制提出了纤维增强黏结下封层，对延缓沥青路面裂缝具有非常明显的效果，而且施工方便、造价低廉。
2、纤维粘结下封层的特点
纤维粘结下封层技术是指采用纤维封层核心设备同时洒（撒）布沥青粘结料和玻璃纤维，然后在上面撒布碎石经碾压后形成新的磨耗层或者应力吸收中间层的一种新型道路建设施工和养护技术。纤维粘结下封层施工中，经过专门工艺破碎切割的纤维在基层与面层间呈乱向均匀分布，相互搭接，形成网络缠绕结构，有效地提高了下封层的抗拉、抗剪、抗压和抗冲击强度等综合力学性能，类似在道路基层和面层之间加铺了一层具有高弹性和高强度的防护网垫。特别适用于新建路基（或旧沥青路面）、面层层间应力吸收中间层和原有旧沥青路面耐磨层施工，能有效延长其养护周期及服务寿命。
3、室内试验及试件的制作
3.1抗剪试验
3.1.1抗剪试件
按实际施工的沥青路面结构的组成，沥青混合料层下的基层材料为水泥用量为5.0%的水泥稳定碎石，故试验采用水泥稳定碎石作为基底块。水泥稳定碎石基底块试件用直径为Φ100mm的无侧限抗压强度试模静压成型后根据规范进行养护。试件经养护至7天后，取表面风干且正压面洁净、平整的试件并在试件一侧正压面涂上改性乳化沥青，及时撒布一层米砂，静压，待乳化改性沥青破乳后静置备用；另取同组试件，在一侧正压面涂上改性乳化沥青并即刻喷撒纤维，纤维喷撒完成立即涂刷第二层改性乳化沥青及时撒布一层米砂，静压，待改性乳化沥青破乳后静置备用。将厂拌的沥青混合料加热至135℃后放入马歇尔试模中，击实75次，冷却后脱模，静置备用。试件在粘结时，将马歇尔试件粘结用面加热至120℃并静压1h以上。
3.1.2试验过程
本试验参照土的直接剪切试验进行，抗剪机具构造图如下图所示，将粘结后的试件在60℃恒温水浴中浸泡30～45分钟，取出后擦干试件表面并立即进行剪切试验，剪切的速率控制在2mm/min记录抗剪过程中的最大荷载并计算其抗剪强度值。
3.1.3结果分析
抗剪强度与封层类型的关系表现为：试验温度在60℃时，增加纤维改性沥青作为下封层的抗剪强度明显高于改性沥青下封层强度；抗剪强度与粘结层沥青用量的关系表现为：随着沥青用量的增加，抗剪强度有所增加，当沥青用量不断增加时，抗剪强度呈现减弱并趋于稳定的趋势。原因分析：当沥青用量初始增加时，沥青混合料试件与水稳试件的粘结面积在不断增大，促使粘结力在增强；当沥青用量过大时，多余的沥青在试件结合的过程中被挤出，固强度相对降低并趋于稳定。
3.2拉拔试验
3.2.1拉拔试件
拉拔试验是用5cm×5cm铁片牢固粘贴于试件顶面，标准养生条件下14天后测量拉动铁片的拉力，用此方法来衡量不同结构的乳化沥青材料与基层的粘结性能。试验结果下：
3.2.2结果分析
抗拉强度与封层类型的表现关系为：相同试验条件下，增加纤维改性乳化沥青的抗拉强度优于改性乳化沥青的抗拉强度。原因分析：纤维封层在试验过程中呈乱向分布，相互搭接，形成网状结构，有效地提高了封层的抗拉强度。
3.3防水性能试验
3.3.1防水性能试件
沥青材料的防水性能试验是用Φ100mm×100mm的经标准养护的水稳无侧限试件的浸水前后的质量差的变化百分比进行分析比较。
3.3.2试验过程
将两个试件分别喷洒改性乳化沥青并将试件包裹密实，其中一个喷撒完改性乳化沥青后迅速均匀撒布纤维接着喷撒改性乳化沥青，待试样破乳风干后称重。将两个试件同时浸入水中7天后称重，根据其质量变化百分比来表示不同封层的防水性能。如表3所示：
3.3.3结果分析
防水性能与封层类型表现的关系为：增加纤维的下封层的防水性能优于不增加纤维的下封层防水性能。原因分析：增加纤维的下封层中的纤维与沥青牢牢结合形成了高弹性和高强度的防护罩，从而减小了渗水的可能性。
4、现场试验
4.1刹车制动试验
4.1.1试验方法 为了深入了解改性乳化沥青和纤维改性乳化沥青的力学性能，试验段采用了标准车以50Km/h的车速正常行驶，然后分别对两种结构的下封层进行紧急刹车制动，随即对车辆轮迹进行观察，封面表层均无表面破裂、基层外露、起皮的现象，乳化沥青与水泥稳定碎石基层粘结牢固，同时沥青撒布量满足规范要求。
4.1.2结果分析 纤维在结合面间呈乱向均匀分布，相互搭接，形成网络缠绕结构，有效地增强其结合能力，从而提高了封层的抗冲击强度和抗拉、抗剪力。
4.2现场渗水试验
4.2.1试验与结果 在乳化沥青下封层施工结束养生7天后，采用路面渗水仪对下封层的渗水性能进行测定，以平价下封层的防水性能是否良好。在测试路段的行车道上按JTG E60-2008试验规程附录A的随机取样方法选择测试位置，每一个检测路段应测定5个测点，测试前应将测点表面清扫干净以保证密封良好。将所测5点的平均值作为检测结果。两种类型的下封层渗水性能如下：
4.2.2结果分析 纤维粘结下封层的防水性能明显优于不添加纤维的下封层。原因分析：增加纤维的下封层中的纤维与沥青牢牢结合形成了具有高弹性和高强度的防护层，表层分布更加均匀紧密，从而增强了其渗水性能。
5、结论
通过以上试验，验证了纤维粘结下封层能够有效的提高路面的抗剪、抗拉、防水等综合性能，良好的应力吸收和扩散能力可以有效的抑制基层的反射裂缝。纤维粘结下封有利于延长道路的使用寿命，具有广阔的应用前景。以上试验体现了纤维粘结下封层的诸多优点，我公司在S342-21标、S229省道、惠澄路HC-21标工程项目均采用了纤维粘结下封层施工工艺，有效地抑制了反射裂缝的病害，延长了道路的使用寿命，在道路施工中这一技术已逐渐成熟，在将来的道路建設中将会得到更好的发展。
参考文献
[1]孙晓亮.高远圣工推出国内首台纤维封层洒布车[J].筑路机械与施工机械化，2010
[2]张宗辉.公路建设养护新技术-纤维封层[J].石油沥青，2008
[3]王建国.纤维封层技术的引进与应用[Z].第5届鲁粤辽路桥技术论坛，2008
[4]陈晓娟.纤维沥青碎石封层适应性及阻裂效应研究[D].长安大学，2010
[5]党延兵.橡胶沥青防水封层设计及施工工艺[J].筑路机械与施工机械化，2009
[6]张宗辉.公路养护新技术-----纤维封层[Z].第5届鲁粤辽路桥技术论坛，2008
[7]边冬雪.浅谈纤维碎石封层技术的应用[J].等北方交通，2010
[8]孙小明纤维封层技术在道路预养护工程中的应用[J].中国市政工程，2010
[9叶尖.纤维碎石封层试件成型方法研究[D] .大连理工大学2009
[10]文朱嵘.稀浆封层和同步碎石作为道路下封层工艺的对比研究[J] .城市道桥与防洪2011
[11]赵艳新，张利.改性乳化沥青纤维封层在道路面层施工中的应用[J] .辽宁省交通高等专科学校2009
[12]李坤，李玉华.纤维封层层间粘结强度形成机理[J].公路交通技术2009
【关键词】公路工程；纤维粘结下封层；性能试验；基层
1、引言
随着我国道路建设事业的迅猛发展，沥青路面因其表面平整、无接缝、行车舒适、噪音小、工期短、开放交通早、养护简便等诸多优点得到了业界广泛应用。我国绝大多数的沥青高等级路面采用的是半刚性基层，此类基层易产生的反射裂缝将加剧沥青面层的破坏，极大缩短道路的使用寿命，降低了路用性能。为了抑制反射裂缝的出现、保证层间黏结、延长半刚性基层沥青路面的使用寿命，或延缓旧沥青路面上加铺薄层沥青路面出现反射裂缝，江苏江南路桥工程有限公司于2006年研制提出了纤维增强黏结下封层，对延缓沥青路面裂缝具有非常明显的效果，而且施工方便、造价低廉。
2、纤维粘结下封层的特点
纤维粘结下封层技术是指采用纤维封层核心设备同时洒（撒）布沥青粘结料和玻璃纤维，然后在上面撒布碎石经碾压后形成新的磨耗层或者应力吸收中间层的一种新型道路建设施工和养护技术。纤维粘结下封层施工中，经过专门工艺破碎切割的纤维在基层与面层间呈乱向均匀分布，相互搭接，形成网络缠绕结构，有效地提高了下封层的抗拉、抗剪、抗压和抗冲击强度等综合力学性能，类似在道路基层和面层之间加铺了一层具有高弹性和高强度的防护网垫。特别适用于新建路基（或旧沥青路面）、面层层间应力吸收中间层和原有旧沥青路面耐磨层施工，能有效延长其养护周期及服务寿命。
3、室内试验及试件的制作
3.1抗剪试验
3.1.1抗剪试件
按实际施工的沥青路面结构的组成，沥青混合料层下的基层材料为水泥用量为5.0%的水泥稳定碎石，故试验采用水泥稳定碎石作为基底块。水泥稳定碎石基底块试件用直径为Φ100mm的无侧限抗压强度试模静压成型后根据规范进行养护。试件经养护至7天后，取表面风干且正压面洁净、平整的试件并在试件一侧正压面涂上改性乳化沥青，及时撒布一层米砂，静压，待乳化改性沥青破乳后静置备用；另取同组试件，在一侧正压面涂上改性乳化沥青并即刻喷撒纤维，纤维喷撒完成立即涂刷第二层改性乳化沥青及时撒布一层米砂，静压，待改性乳化沥青破乳后静置备用。将厂拌的沥青混合料加热至135℃后放入马歇尔试模中，击实75次，冷却后脱模，静置备用。试件在粘结时，将马歇尔试件粘结用面加热至120℃并静压1h以上。
3.1.2试验过程
本试验参照土的直接剪切试验进行，抗剪机具构造图如下图所示，将粘结后的试件在60℃恒温水浴中浸泡30～45分钟，取出后擦干试件表面并立即进行剪切试验，剪切的速率控制在2mm/min记录抗剪过程中的最大荷载并计算其抗剪强度值。
3.1.3结果分析
抗剪强度与封层类型的关系表现为：试验温度在60℃时，增加纤维改性沥青作为下封层的抗剪强度明显高于改性沥青下封层强度；抗剪强度与粘结层沥青用量的关系表现为：随着沥青用量的增加，抗剪强度有所增加，当沥青用量不断增加时，抗剪强度呈现减弱并趋于稳定的趋势。原因分析：当沥青用量初始增加时，沥青混合料试件与水稳试件的粘结面积在不断增大，促使粘结力在增强；当沥青用量过大时，多余的沥青在试件结合的过程中被挤出，固强度相对降低并趋于稳定。
3.2拉拔试验
3.2.1拉拔试件
拉拔试验是用5cm×5cm铁片牢固粘贴于试件顶面，标准养生条件下14天后测量拉动铁片的拉力，用此方法来衡量不同结构的乳化沥青材料与基层的粘结性能。试验结果下：
3.2.2结果分析
抗拉强度与封层类型的表现关系为：相同试验条件下，增加纤维改性乳化沥青的抗拉强度优于改性乳化沥青的抗拉强度。原因分析：纤维封层在试验过程中呈乱向分布，相互搭接，形成网状结构，有效地提高了封层的抗拉强度。
3.3防水性能试验
3.3.1防水性能试件
沥青材料的防水性能试验是用Φ100mm×100mm的经标准养护的水稳无侧限试件的浸水前后的质量差的变化百分比进行分析比较。
3.3.2试验过程
将两个试件分别喷洒改性乳化沥青并将试件包裹密实，其中一个喷撒完改性乳化沥青后迅速均匀撒布纤维接着喷撒改性乳化沥青，待试样破乳风干后称重。将两个试件同时浸入水中7天后称重，根据其质量变化百分比来表示不同封层的防水性能。如表3所示：
3.3.3结果分析
防水性能与封层类型表现的关系为：增加纤维的下封层的防水性能优于不增加纤维的下封层防水性能。原因分析：增加纤维的下封层中的纤维与沥青牢牢结合形成了高弹性和高强度的防护罩，从而减小了渗水的可能性。
4、现场试验
4.1刹车制动试验
4.1.1试验方法 为了深入了解改性乳化沥青和纤维改性乳化沥青的力学性能，试验段采用了标准车以50Km/h的车速正常行驶，然后分别对两种结构的下封层进行紧急刹车制动，随即对车辆轮迹进行观察，封面表层均无表面破裂、基层外露、起皮的现象，乳化沥青与水泥稳定碎石基层粘结牢固，同时沥青撒布量满足规范要求。
4.1.2结果分析 纤维在结合面间呈乱向均匀分布，相互搭接，形成网络缠绕结构，有效地增强其结合能力，从而提高了封层的抗冲击强度和抗拉、抗剪力。
4.2现场渗水试验
4.2.1试验与结果 在乳化沥青下封层施工结束养生7天后，采用路面渗水仪对下封层的渗水性能进行测定，以平价下封层的防水性能是否良好。在测试路段的行车道上按JTG E60-2008试验规程附录A的随机取样方法选择测试位置，每一个检测路段应测定5个测点，测试前应将测点表面清扫干净以保证密封良好。将所测5点的平均值作为检测结果。两种类型的下封层渗水性能如下：
4.2.2结果分析 纤维粘结下封层的防水性能明显优于不添加纤维的下封层。原因分析：增加纤维的下封层中的纤维与沥青牢牢结合形成了具有高弹性和高强度的防护层，表层分布更加均匀紧密，从而增强了其渗水性能。
5、结论
通过以上试验，验证了纤维粘结下封层能够有效的提高路面的抗剪、抗拉、防水等综合性能，良好的应力吸收和扩散能力可以有效的抑制基层的反射裂缝。纤维粘结下封有利于延长道路的使用寿命，具有广阔的应用前景。以上试验体现了纤维粘结下封层的诸多优点，我公司在S342-21标、S229省道、惠澄路HC-21标工程项目均采用了纤维粘结下封层施工工艺，有效地抑制了反射裂缝的病害，延长了道路的使用寿命，在道路施工中这一技术已逐渐成熟，在将来的道路建設中将会得到更好的发展。
参考文献
[1]孙晓亮.高远圣工推出国内首台纤维封层洒布车[J].筑路机械与施工机械化，2010
[2]张宗辉.公路建设养护新技术-纤维封层[J].石油沥青，2008
[3]王建国.纤维封层技术的引进与应用[Z].第5届鲁粤辽路桥技术论坛，2008
[4]陈晓娟.纤维沥青碎石封层适应性及阻裂效应研究[D].长安大学，2010
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[6]张宗辉.公路养护新技术-----纤维封层[Z].第5届鲁粤辽路桥技术论坛，2008
[7]边冬雪.浅谈纤维碎石封层技术的应用[J].等北方交通，2010
[8]孙小明纤维封层技术在道路预养护工程中的应用[J].中国市政工程，2010
[9叶尖.纤维碎石封层试件成型方法研究[D] .大连理工大学2009
[10]文朱嵘.稀浆封层和同步碎石作为道路下封层工艺的对比研究[J] .城市道桥与防洪2011
[11]赵艳新，张利.改性乳化沥青纤维封层在道路面层施工中的应用[J] .辽宁省交通高等专科学校2009
[12]李坤，李玉华.纤维封层层间粘结强度形成机理[J].公路交通技术2009