高速公路路面拼接中聚酯玻纤布材料的应用

汪晨徽,谢嘉斌

（南昌公路桥梁工程有限公司,江西 南昌 330000）

0 引言

高速公路改扩建工程路面拼接施工中普遍面临新旧沥青路面及水稳基层拼接缝处理、旧路面层及水稳基层反射裂缝处治等难题。应用高性能聚酯玻纤土工布加强裂缝防治和防水处理是当前应用较多的工程措施。聚酯玻纤布土工合成材料在土工布、土工格栅及条带聚合物基础上发展而来，由60%玻璃纤维和40%聚酯纤维以及特殊工艺编织而成，与沥青混合料相容性好，耐高温、防水、抗裂、加筋等性能均较优。当前，聚酯玻纤土工布材料在国内外新旧沥青路面、半刚性基层反射裂缝，改扩建新旧路面纵向拼缝以及水泥混凝土路面白改黑、沥青罩面抗裂、隔水、加筋等方面得到一定程度的应用，工程效果较好。但是在我国南方高温多雨地区的高速公路、机场高速改扩建工程中的应用并不广泛。基于此，该文对聚酯玻纤土工布材料在高速公路改扩建工程中的应用及施工控制要点展开探讨，以期为此类材料在公路路面施工中的推广应用提供参考。

1 聚酯玻纤布的工程性质

结合工程实践，玻纤材料无防水功能，其网格可与沥青混凝土形成嵌挤结构，但稳固性差、易膨胀、不服帖，对沥青混凝土摊铺施工及加筋等具有不良影响。土工布具有一定的防水性，但当沥青混凝土摊铺施工温度超出160 ℃时，其抗蠕变性能和强度便会快速衰减。聚酯玻纤布（Fiberglass-Polyester Paving Mat）是在土工布、土工格栅、条带聚合物等材料基础上发展而来的新型土工合成材料，属于在聚酯纤维表面横纵向交错编织玻璃纤维而制成的网状结构材料，为玻纤和聚酯纤维的复合物，有效融合了玻纤材料强度及聚酯纤维的韧性[1]，同时具备较好的抗寒性和耐热性，膨胀系数低，抗拉强度、抗撕裂强度及弹性好，适用于沥青路面反射裂缝防治、水损害处治及路面承载力的提升。

聚酯玻纤土工布材料性能检测结果详见表1。将其材料参数检测结果与普通玻纤材料、单位面积质量较长的聚酯长丝无纺土工布材料进行比较后可以得出不同类型土工合成材料技术指标存在较大差异：①在质量水平相同的情况下，普通玻纤布厚度明显小于聚酯长丝无纺土工布，原因在于玻纤密度比其余有机纤维大，并且玻纤编织工艺使其结构中纤维的排列比聚酯长丝无纺土工布更加致密。聚酯玻纤土工布是玻纤束网格和聚酯纤维布的复合结构，厚度自然介于普通玻纤布和聚酯长丝无纺土工布之间，但单位面积质量却为三者中的最大者。②聚酯纤维布因玻纤材料的加筋作用，抗拉强度较高，延伸率小；聚酯长丝无纺土工布断裂延伸率较大，且其与聚酯玻纤布的抗拉强度均无方向性，而普通玻纤布因纤维丝排列方式的特殊性而抗拉强度具备一定的方向性。③聚酯玻纤布的拉伸强度由玻纤材料提供，故其握持强度相应较大，而普通玻纤布纤维之间主要通过粘结剂黏合，抗变形能力不强，握持强度相应较小；聚酯长丝无纺土工布纤维间联结紧密，存在明显的应力分散效果[2]，延伸率较大。

综合表1对聚酯玻纤布技术参数取值的分析可以看出，此类材料具有以下工程性能，并具有在高速公路沥青路面施工中应用的可行性：抗拉强度、握持强度及撕裂强度大，且无方向性，施工便捷；延伸率低，无长期蠕变性；熔点≥230 ℃，在该温度范围内化学性能稳定，并可与沥青混合料较好相容；与粘层油结合后形成防水层，即使沥青面层开裂，也能有效阻止路表水入渗。

表1 聚酯玻纤土工布材料性能检测结果

2 聚酯玻纤布的工程应用

2.1 工程概况

某高速公路主线长246.31 km，于2006年建成通车，因公路沿线经济发展速度迅猛，至2018年底日交通量已达到50 000余辆，原公路承载能力已经无法满足日益增长的交通量需求。公路管理部门决定于2020年初开始对原路面实施改扩建，具体采取两侧拼宽、局部分离的处治原则。拼宽施工期间不完全封闭交通，先施工南半幅，并从基层至面层一次成型，此后再转而施工北半幅。为增强沥青路面整体性，避免拼接后出现路面裂缝，必须在拼缝部位下面层顶部及基层顶面铺设聚酯玻纤布材料。在车道中面层加铺时，于沥青面层及旧路沥青基层既有反射裂缝处铺设聚酯玻纤布。

2.2 施工材料及设备

2.2.1 聚酯玻纤布

该公路工程原设计方案下，聚酯玻纤布由各施工单位自行采购，其中3个标段选择国产聚酯玻纤布材料，而另外2个标段选择美国产TruPave聚酯玻纤布。原材料质量验收时所递交的产品性能检验及合格证书、外委检测报告等均满足《公路工程施工安全技术规范》（JTG F90—2015）。但试验段施工后发现，国产聚酯玻纤布材料和进口材料工程性能差异较大，详见表2。为此，项目管理部门决定，该公路工程全线路面拼接施工中均使用美国产Trupave聚酯玻纤布。

表2 国产聚酯玻纤布材料和进口材料工程性能比较

2.2.2 粘层油

该公路路面拼接施工以SBS改性热沥青为粘层油材料，材料性能检验结果（表3）符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2018）要求。结合钻芯取样试验结果，当粘层油使用量较少时无法完全浸润聚酯玻纤土工布材料，但该玻纤材料和基底层之间通过粘层油黏结良好，且材料本身具备较好的抗形变性能。但是随着粘层油使用量的增大，油膜厚度随之增大，聚酯玻纤布和基底间的黏结性能也因受油膜的阻隔[3]而下降。为此，必须加强粘层油使用量控制，并确保喷洒均匀，避免因洒布不均而出现软弱区域。结合试验段施工结果，粘层油使用量应控制在0.9～1.2 kg/m2之间，高出厂家推荐的0.6～0.9 kg/m2的用量。

表3 SBS改性热沥青性能检测结果

2.2.3 沥青

聚酯玻纤土工布必须铺筑于热沥青上，故该工程使用刺入等级60～80的AC-20沥青。沥青最佳用量为1.1 L/m2，结合工程实际及预计的损耗量，可将沥青使用量控制在1.2～1.3 L/m2范围内。为避免出现液体沥青预成熟现象，不得将沥青加热至204 ℃以上。

2.2.4 施工设备

在正式施工前，必须将施工设备及机具配备齐全，并加强日常检查、调试与保养，确保设备和机具处于较好的性能状态。施工设备主要有封层沥青洒布车和聚酯玻纤布铺装车，沥青洒布车必须配备加热装置，且喷头必须改造为雾状喷洒。施工机具包括空压机、专用滚筒、涂刷工具等。

2.3 施工工序

该公路旧路硬路肩铣刨施工和面层拼接施工分别由路基单位和路面单位进行，施工期间路面设计标高进行了调整，故新旧基层顶面存在一定高差。为确保聚酯玻纤布材料铺设质量，对拼接区域实施了二次精平铣刨处理，消除了新旧基层顶面高差[4]。此外，在施工开始前，还必须使用空压机彻底清除新旧路面基层、拼缝和槽壁等处的松散颗粒、杂物，确保施工面洁净干燥，并将旧路面尖锐部分铲除，用沥青混合料填补并整平破碎、凹陷等处，提升旧路基面和聚酯玻纤布的黏结性能。

待基层顶面达到洁净干燥状态后，按照0.7～1.2 kg/m2的用量均匀喷洒高渗透乳化沥青透层油。此后，按设计用量喷洒SBS改性热沥青粘层油，喷洒宽度应超出聚酯玻纤土工布宽度的6～12 cm。对于新旧路面基层结合处，应选择粘层油喷洒量和喷洒宽度上限，而新旧路下面层顶面结合处则选择下限。SBS改性热沥青温度应不超出160～170 ℃范围。

聚酯玻纤布的铺装在SBS改性热沥青为液体状态时进行，沥青洒布车和聚酯玻纤布铺装车的距离应控制在10～15 cm之间。相邻两条聚酯玻纤布长度向搭接宽度应为5.1 cm，宽度向叠合宽度应为10.2 cm，最上面横向接头应与沥青混凝土摊铺施工方向一致，且全部接头均应搭接在一起。使用滚筒碾压铺装后的聚酯玻纤布，以使其与沥青牢固黏结，为保证铺装质量，必须坚持线形直、撒布匀、受力紧、铺装平的施工原则。待完成聚酯玻纤土工布铺装施工后，沥青粘层油冷却至常温前必须采取限行控制，严禁各类车辆及施工机具运行于玻纤土工布上，避免影响施工质量和效果。

2.4 施工注意事项

为保证施工效果，必须在5 ℃以上的且干燥无风的环境下展开聚酯玻纤布材料铺筑，遭遇降雨后必须及时覆盖，因淋雨而受潮的聚酯玻纤土工布材料必须风干后方可使用。玻纤布铺筑时必须按直线铺设，对于转弯处，应将玻纤布剪开并重叠铺设，同时喷涂SBS热改性沥青使重叠处良好胶结，防止玻纤布出现褶皱。

为避免因搭接处夹层厚度增大而减弱底面和上面层结合效果，甚至造成上面层鼓包、移位、脱离，玻纤布搭接宽度不应过宽，要裁剪掉过宽的搭接部分。聚酯玻纤土工布只有吸收适量粘层油后才能发挥出较好的隔水作用和层间黏结性能，故沥青喷洒必须均匀。紧跟沥青喷洒展开聚酯玻纤土工布铺筑，并及时使用毛刷整平。在铺筑聚酯玻纤土工布的过程中，如果出现宽度超出2.5 cm的条纹，均应割开并将切割面浸渍于沥青层中叠合处理。热沥青的涂覆宽度应超出聚酯玻纤土工布宽度4 cm。

SBS改性热沥青及聚酯玻纤土工布材料对施工人员身体具有刺激性作用，故施工时必须穿戴好眼罩及防护手套，避免受到高温沥青烫伤及聚酯玻纤刺入。

3 施工质量控制及应用效果

因沥青喷洒车喷头不畅，喷头呈柱状而非雾状，沥青加热温度不够，喷洒车和聚酯玻纤土工布铺筑车距离太远，施工温度过低等原因，均会造成聚酯玻纤布与沥青粘层脱空。为此，应当在施工开始前加强设备喷头检修，将SBS改性热沥青加热温度控制在160～170 ℃；喷洒车和玻纤布铺装车之间的距离控制在15 m以内。

因滚筒滚压速度过快，滚筒滚面不平整，铺装车左右轮运行速度不一致，玻纤布张拉不足等原因，铺装后可能出现褶皱。为此，必须结合施工设备机具检查结果，定期更换滚筒，施工时应使滚筒滚压速度与铺装设备行进速度保持一致。

因聚酯玻纤土工布起头不顺直，底面未打线，基面不平整等原因，可能引起玻纤布铺筑不顺直。为此必须加强起头控制，铺装车就位必须准确；应提前打线，对基面实施精细处理，局部铣刨精平。

该高速公路沥青路面拼接过程中聚酯玻纤土工布铺筑施工质量必须满足表4要求。在沥青混合料摊铺前，全面检查铺筑后的玻纤土工布路面，符合要求后再实施混合料摊铺。

表4 聚酯玻纤土工布检测要求

4 结论

根据对该工程应用效果的分析，美国产Trupave聚酯玻纤布作为道路专用工程材料，各项技术性能检测结果及工程实践均表明了其较好的路用性能，对于降雨较为集中的南方地区旧路沥青路面维修养护及路面裂缝的抑制和预防更为适用。应用此种土工布材料，还能结合公路运行实际，减少基层或面层厚度，经济价值好。该病害公路段铺筑聚酯玻纤土工布材料后的跟踪调查结果显示，铺筑路段持续经历2个雨季后，未出现反射裂缝、坑槽、水损等病害，与同地区其他未铺设聚酯玻纤布的道路相比，性能十分优异。