玄武岩纤维封层技术-河南金石路桥技术开发有限公司有限公司

玄武岩纤维封层技术——新型预防性养护技术介绍河南金石路桥技术开发有限公司近年来，我国高速公路建设快速的发展，然而，如何采用科学合理的路面养护技术，以延长路面的使用寿命及减少养护工作时间？本文从这观点出发，阐述了预防性养护理念和技术，并着重介绍了一种新型预防性养护技术——玄武岩纤维封层技术。主要内容一预防性养护理念二预防性养护技术三玄武岩纤维封层技术养护技术分类预防性养护矫正性养护紧急养护上述三种养护策略之间的区别，主要在于养护时机不同预防性养护是指在路面状况还比较好时，采取的一些必要的技术手段，以便使路面功能一直保持在较好的状态，应用非常成功的微表处、稀浆封层、纤维封层等就是典型的预防性养护技术。矫正性养护是指在路面已经出现各种病害时，采取的相应的养护措施，平时我们对泛油、较大车辙、较宽裂缝等实施的处治措施就属于改正性养护的范围。紧急养护是指在路面已经出现各种病害时，采取的相应的养护措施，平时我们对泛油、较大车辙、较宽裂缝等实施的处治措施就属于改正性养护的范围。预防性养护理念预防性养护是作为一个完整的概念于20世纪80年代提出，是一种周期性的强制保养措施，是在路面结构强度充足，仅表面功能衰减的情况下，为恢复路面表面服务功能而采取的一种养护措施。预防性养护是一种养护理念：其基本出发点是通过早期养护，延缓路面的病害发展过程，从而推迟了后期进行维修重建时间，延长了路面使用寿命，最终获得更高的费效比。预防性养护的核心思想：是要求采用最佳成本效益的养护措施，强调养护管理的计划性。

预防性养护技术的发展

交通部“十一五”公路养护管理事业发展纲要中第十二条也明确规定：“全面推行预防性养护。牢固树立全寿命周期养护成本理念。以现有高速公路、普通干线和重要旅游公路为重点，围绕路况检测调查、分析评价、养护决策和工程实施四个关键环节，抓紧研究制订预防性养护相关制度措施。积极推广应用预防性养护新设备、新技术和新工艺”。——摘自《十一五公路养护管理事业发展纲要》预防性养护与矫正性养护的差别预防性养护改正性养护养护方式干预、主动式事后、被动式养护时机路面结构强度充足，仅表面功能衰减的情况路面已经发生局部的结构性破损养护效果较好延长路面使用寿命，降低了成本与投入延缓路面失效的效果较差养护理念重预防重修理、轻预防预防性养护与改正性养护效果对比路面使用时间路面状况预防性养护矫正性养护预防性养护与矫正性养护效果比较图研究表明：路面的使用性能不是直线下降的。在使用初期，其服务能力（路面状况）下降较缓慢，但当损坏状况超过某一限值时，路面的服务能力就开始急剧下降，病害急剧增多。若在此之前就采取预防性养护措施，则可及时阻止这种发展趋势，从而使路面始终维持较好的服务状况，可以有效地延长路面的寿命，减少平时的矫正性养护次数。预防性养护时机最好一般很差0彻底损坏075%87%预防性养护矫正性养护一条质量合格的道路，在使用寿命75%的时间内性能下降40%（这一阶段称之为预防性养护阶段），如不能及时养护，在随后12%的使用寿命时间内，性能再次下降40%，从而造成养护成本大幅度的增加。在预防性养护阶段投入一元的养护费用可以节约3—10元的矫正性养护费用预防性养护的重要意义预防性养护是许多国家在公路网重建过程中总结了以往经验教训后提出来的。是一种费用效益十分明显的养护措施。预防性养护的重要意义体现在四个方面：预防性养护保持路面良好的使用性能延长路面的使用寿命减少路面寿命周期费用节约养护维修成本预防性养护提高路面使用性能

从对路面性能的影响来看，预防性养护有很大的优势。矫正性养护策略是等路面损坏蔓延到了必须维修的程度后才采取的相应措施。进行路面矫正性养护时，路面在相当长的时间内处于较差的服务状况。而采取预防性养护，当路面还处于良好使用状况时，就采取预防性养护措施，及时阻止路面状况的急剧下降。这种举措不仅能获得更长的道路使用寿命，而且在路面使用寿命期间，始终能维持较好的道路服务水平，由此产生良好的社会和经济效益。预防性养护施工速度快从施工工艺上来讲，矫正性养护往往对路面进行大规模翻修以恢复其结构功能，施工难度、规模都较大，费时费力，对交通的影响也较大。预防性养护施工则比较简单，快速。更符合公路养护管理更畅通、更高效的管理目标。由于路面始终处于较好性能状态，减少了紧急养护的必要。为公众出行提供更好的服务。如采用微表处和稀浆封层技术，只用一种专用施工机械——改性稀浆封层机，以较少的劳动力(每机配5人～7人)．10分钟即可修复完1000m2～1500m2的沥青路面。预防性养护具有最好的经济性美国亚利桑那州公路部门就道路养护工程费用曾做过如下比较：①铺筑完沥青混凝土路面后，不做任何中间的维修与养护，行车20年后，进行大翻修；②铺筑完沥青混凝土路面后，在行车10年后，做一次修补性养护，然后再做一次沥青混凝土罩面；③按预防性养护的要求，对于已铺的沥青混凝土路面，根据路面检测结果，及时定期地做预防性养护。对三种维修养护方式的经济分析表明，第一种方式的养护工程费用是第三种的163％，第二种方式为第三种方式的155％。因此，预防性养护是最经济的。美国战略性公路研究项目(SHRP)一个重要研究成果，就是明确了预防性养护在延长路面寿命周期、节约寿命周期费用方面的良好费用效益。通过路面使用性能的衰减与养护维修费用的分析和比较．路面经过四次预防性养护而终结其寿命周期，可延长使用寿命15年：养护维修工程总费用可节省约45％。预防性养护技术的种类在“建设是发展，养护也是发展，而且是可持续发展”的理念指导下，近年来预防性养护技术得到了快速发展，在材料设备和施工工艺上都有了较大的突破。现在应用比较成熟的预防性养护技术主要有：灌缝、封缝雾封层碎石封层稀浆封层微表处（超）薄层罩面就地热再生序号技术种类适用条件预处理使用年限1灌缝、封缝原路面基层和横断面良好，柔性基层沥青路面建成后2-4年，复合路面（下卧层为水泥混凝土层），表面病害可能包括；直的纵、横向原始裂缝，伴随裂缝处的轻微扩展裂缝和松散，状态良好的补丁或没有修补无1-22雾封层原路面基层和横断面良好，轻度纵、横向裂缝，轻度松散填缝2-33碎石封层原路面基层和横断面良好，表面可见病害为轻微松散，中度纵、横向裂缝伴随缝处轻度松散，轻到中度磨光，少量状态良好的修补无论单层、双层封层，需对裂缝光进行填缝处理2-34稀浆封层原路面基层良好，横断面均匀。表面病害包括：轻到中度车辙、表面不规则，轻到中度的松散包括：填缝、唧泥处处治、大的坑槽部位的修补等2-45微表处原路面基层良好，横断面均匀。表面病害包括：中度纵、横向裂缝，车辙、少量表面不规则、抗滑能力低、轻到中度的松散包括：填缝、唧泥处处治、大的坑槽部位的修补等2-46（超）薄层罩面原路面断面整齐，基层尚好仅有少量轻微病害，表面病害包括：中度松散，中度纵、横向裂缝，中度疲劳开裂或中度决裂包括：清理和填缝，修补轻度基层病害，填补路面表面空洞，清除0或汽油的修补位置3-57就地热再生下层状况较好，但上层严重松散，纵、横向裂缝结合轻度松散，少量决裂，中度以下车辙等无3-5玄武岩纤维封层技术玄武岩纤维封层技术是近年来玄武岩纤维材料和养护封层设备共同发展的结晶，是一种新型的公路与养护技术。如果沥青路面在没有破坏前就采取必要的预防性养护措施—玄武岩纤维封层技术，将会使旧路面焕然一新，并使维修后的路面具有防水、抗滑、耐磨等点，是一种优良的保护层，起到了延长路面使用寿命的作用。

玄武岩纤维封层技术玄武岩纤维封层技术和发展玄武岩纤维分层技术的特点玄武岩纤维封层技术的的施工流程和工艺玄武岩纤维封层技术纤维封层：是指一台设备同时洒布沥青和纤维，然后在其上面撒布骨料形成新的磨耗层或者应力吸收中间层的一种新工艺，其可以有效的阻止原旧有面层上的裂缝或路基裂缝反射到上覆层，是世界沥青路面养护和建设的革命性新技术。纤维封层进行流水作业，先撒布沥青纤维，碎石撒布紧随其后，最后进行道路碾压，完成施工。保证了施工的连续性，快捷性，也确保了施工的质量。纤维封层的发展发源于英国源于传统的碎石封层,纺织布及格栅的应用在英国、美国、澳大利亚、加拿大、法国、俄罗斯、爱沙尼亚等国家均已普遍应用2007年6月北京埃盟泰机械设备有限公司引进法国赛格玛技术（FiberMat），在辽宁营口、抚顺等市成功实施高速公路养护工程,取得了良好的效果。纤维封层的发展辽宁省公路科技创新研讨会对2007年，于营口岫水线、抚顺沈通线、沈环线，作了3万平方米的磨耗层和24万平方米的中间应力吸收层，给于了一致的认可，并认为达到了预期的效果，改变了辽宁省普通公路预防性养护措施.2009年5月，沈阳公路完成法国SECMAIR纤维封层机的调试，并同时进行了大面积的纤维封层施工，达到了理想的施工效果.2009年6月，湖南众立建设工程有限公司成功引进法国赛格玛SECMAIR纤维封层机，并同时进行了大面积的纤维封层施工，达到了理想的施工效果。2009年8月浙江省03省道杭金线大唐段养护工程首次采用玄武岩纤维封层技术进行路面预养护。2009年9月320国道浙江省嘉善至嘉兴在路面中修工程应用乳化改性沥青玄武岩纤维碎石封层新技术，路线全长22.33公里。浙江省公路养护“四新”技术推广会20纤维封层施工中，经过专门工艺破碎切割的纤维在上下两

层均匀洒布的沥青结合料中呈乱向均匀分布，相互搭接，与沥青混合料形成网络缠绕结构，有效的提高了封层的抗拉、抗剪、抗压和抗冲击强度等综合力学性能。类似在新建道路基层和面层之间或原有路面基础上加铺了一层具有高弹性和高强度的防护网垫。特别适用于旧沥青路面（或新建路基）、面层层间应力吸收中间层施工，和原有旧沥青路面耐磨层施工。对新旧沥青道路建设及养护起到有效的保护作用，更能延长其养护周期及服务寿命。玄武岩纤维封层技术玄武岩纤维封层技术特点良好的应力吸收和分散能力，防止反射裂缝，阻断路基／面层的病害互联高防水性高耐磨性高稳定性施工快捷性玄武岩纤维封层技术特点美国德州A&M大学（TexasA&MUniversity）的一项历达15年之久，分布4个不同国家的跟踪性能测试试验，一致的结果试验研究数据也进一步表明，纤维封层能够明显改善沥青路面的质量。

（1）抗拉强度增大30%以上；

（2）抗疲劳性能增大30%以上；

（3）抗反射裂缝性能增大300%以上。玄武岩纤维封层技术特点良好的应力吸收和分散能力

具有网络缠绕独特结构的纤维封层，由于纤维本身高抗拉伸强度和高弹性模量值的特性，有效地提高了封层的抗拉、抗剪、抗压和抗冲击强度。利用纤维封层进行应力吸收中间层（SAMI）施工，铺设于旧沥青面层与新沥青面层或新建路基和新建沥青面层之间的纤维封层粘结层，兼具极高的张力与弹力，加之独特的结构，对外界应力具有超强的吸收和分散功能：一方面它能够吸收摊铺层中的应力或车辆荷载产生的局部集中应力，重新分散和分布。通过纤维封层大面积的分散减少了覆层所承受的张力并有效抑制了裂缝的产生；另一方面它能够吸收和分散旧沥青路面原有裂缝或路基的反射应力，消除旧沥青路面裂缝尖端产生的应力集中，能够有效地抑制反射裂缝出现，有效阻止了因车载负荷过重造成的路面破坏，极大地提高了道路的使用寿命。玄武岩纤维封层技术特点未采用纤维封层施工后，旧有路面裂缝反射到了新的面层玄武岩纤维封层技术特点采用纤维封层进行应力吸收中间层施工后，整个道路结构极其致密，旧有路面裂缝未出现反射玄武岩纤维封层技术特点

抗疲劳性能测试显示出在纤维封层试件中仅产生水平方向发展的微小裂缝.掺入与不掺入纤维两种试验的对比结果BA抗疲劳对比实验循环次数2,5003,300出现断裂出现裂缝出现断裂出现裂缝6,3004,700轮迹车辙对比实验B轮压次数出现裂缝出现裂缝15,0002,500AA抗拉强度对比实验B0.90.6A为未使用纤维封存沥青混凝土试件实验数据B为使用纤维封存沥青混凝土试件实验数据

玄武岩纤维封层技术特点高耐磨性

纤维封层设备施工后，紧接其后进行碎石集料撒布，撒布后的集料进入由纤维与沥青结合料形成的网状结构中，压实成型后集料被结合料网状结构紧紧裹缚，形成了一个复合的力学嵌锁体系，类似微观领域中的分子结构物理模型，纤维、沥青和骨料紧密相连，有效抑制了骨料的滑移，脱落。因此，采用纤维封层进行耐磨层施工能够极大地提高路面的耐磨性，延长使用寿命。玄武岩纤维封层技术特点高防水性

具有独特的网络结构和综合力学性能的纤维封层用作沥青路面耐磨层或养护施工，北方寒冬季节里，纤维封层因为高弹性模量值，延伸力强，其抗拉强度远远大于温度变化带来的收缩拉应力或拉应变，降低了面层的低温脆裂性，能够有效抑制沥青道路常规裂缝—低温收缩裂缝的产生，避免了面层最大的“敌人”—水的破坏。

第一次撒布的沥青渗入到路面中的微小裂缝中，阻止了水封进一步进到基层玄武岩纤维封层技术特点高稳定性

结合纤维封层形成的机理可知，其结构为1层沥青+1层纤维+1层沥青连续施工工艺+1层碎石形成的一层物料相互作用的致密网络缠绕结构。2层沥青的连续洒布，更加提高了封层的密闭性，加之结构中起到加筋和桥接作用的纤维对于前后两层沥青结合料起到极强的吸附作用，它能非常容易地吸附沥青中的油分，增加其粘度和粘附力，能有效阻止沥青的流动，在原有路面上形成一层致密的保护膜，对沥青起到高温稳定、增韧阻裂的作用，从而避免了高温泛油造成的路面破坏，更好地保护了道路路基因水渗透的早期破坏，稳定了道路的寿命。

玄武岩纤维封层技术特点施工快捷性

加快养护施工速度、缩短开放交通时间也是衡量道路养护工艺先进性的体现。法国SECMAIR公司研制的纤维封层车，在一台设备上同时完成2层沥青洒布、1层纤维撒布。沥青、纤维洒（撒）布后，碎石撒布车马上进行1层碎石撒布，即刻完成纤维封层施工。这种连续施工工艺极大地缩短了沥青道路养护的时间，缩短了开放交通的时间。纤维封层耐磨层施工后，乳化沥青破乳后15分钟即可开放交通。纤维封层用作应力吸收中间层（SAMI）,比常规的应力吸收中间层更快付诸应用，完成初摊铺及磨耗层摊铺之后便可立即开放交通，磨耗层甚至还可以稍后再进行摊铺。与传统石屑封层的效果对比纤维封层传统石屑封层施工后6个月效果与传统石屑封层的效果对比施工后第2个冬季雪季年与传统石屑封层的效果对比施工后第三个冬季雪季后纤维封层技术应用范围新/旧沥青路面铺设耐磨层新建路基、面层层间粘结应力吸收层各等级公路下封层施工旧水泥路面改造桥面防水层施工玄武岩纤维封层对旧路面的要求就沥青路面的结构强度系数为中等以上路面状况指数（PCI）评价为优、良。路面破损状况主要为纵、横向裂缝。无大面积的基层损坏。纤维封层适合路面对于养护路面：表面功能下降，但路面基本强度没有受到大的损坏。玄武岩纤维用于封层的优势序号性能比较

玻璃纤维GBF®纤维1耐磨性

一般强（成分均为氧化陶瓷）2与沥青结合力

一般强（纤维表面呈极性且与玄武岩碎石结合）3耐温性

一般高（-269～650℃）4防水性一般（大于10%）好（吸湿率低，小于1%）5稳定性

一般高（纯天然、抗蠕变）6拉伸强度

一般较高（比玻纤高15%以上）7弹性模量

一般较高（比玻纤高15%以上）8耐碱性较差（耐碱玻纤除外）强（比无碱玻纤高3倍以上）9耐候性

一般强玄武岩纤维与玻璃纤维相比因具有以下优势因此更适用于纤维封层用于纤维封层的玄武岩纤维GBF®纤维的用量规格可参照法国赛格玛（SECMAIR）对玻璃纤维的规格及数量要求，即采用产品代码为：GBF-18-2400玄武岩纤维无捻粗纱：无捻粗纱单丝直径18微米纤维线密度（Tex）：2400(g/Km)浸润剂为：亲油型（适用于与改性乳化沥青的界面结合）纤维长度为：30mm、60mm、120mm(常规采用60mm长度的作封层材料)玄武岩纤维封层实体工程玄武岩纤维分层已经在下面几个项目获得了应用，并取得了显著地效果，取得了明显的经济效益。浙江省03省道杭金线大唐段养护工程浙江省嘉善至嘉兴在路面中修工程——纤维封层施工流程和基本工艺材料要求施工结构层类型改性乳化沥青kg/m2GBF®纤维kg/m2碎石m3/1000m3备注应力吸收中间层1.5～1.970～120g/m26～10实际用量根据路面状况、施工类型和环境因素来决定实际施工用量磨耗层1.6～2.350～1008～12（同上）施工流程一路面处理路面清扫喷洒沥青和纤维撒布碎石碾压各流程的内容工序主要内容要求所需机械路面处理清理裂缝处理坑洞混凝土路面粗糙化清扫旧路面钢丝打磨机真空吸尘机抛丸喷砂机路面清扫机沥青和纤维撒布按要求均匀撒布沥青与纤维纤维封层机碎石撒布均匀撒布碎石碎石撒布机碾压对撒布后的路面进行碾压胶轮压路机施工流程

——路面处理做纤维增强应力吸收层前先要对基面坑洞进行修补对于桥面或隧道混凝土一般可用环氧或聚合物砂浆修补找平对于旧沥青路面一般采用沥青混凝土冷补料进行修补。对可见裂缝，先人工涂刷水性沥青基粘结防水涂料两遍，使其渗入缝内。用钢丝打磨