依托G20青银高速宁夏宁东-银川段改扩建工程，介绍了沥青融合型高强聚酯玻纤布在新老路面纵向拼接缝和原有路面裂缝处治部位的应用研究。首先，通过文献查阅，讨论并确定了聚酯玻纤布材料的技术参数和性能指标;其次，结合现场施工情况和研究结论，确定了适合于依托工程的应用范围和施工工艺;最后对通车一年后青银高速路面状况进行了调查总结。研究分析和应用经验表明，沥青融合型高强聚酯玻纤布能有效防治高速公路裂缝产生，可在公路改扩建工程中考虑优先采用。
关键词
沥青融合型 | 高强聚酯玻纤布 | 纵向拼接缝 | 裂缝处治
G20青银高速公路宁东至银川段是宁夏境内连接银川市、宁东能源化工基地等区域的重要运输通道。通过前期研究，借鉴国内其他改扩建工程实例确定了采用分车道设计的原则，对老路基采用两侧对称加宽的“四改八”扩建方案进行改建。新老路面纵向拼接缝处理、原有旧路面裂缝处治是高速公路改扩建工程路面拼接施工的主要质量控制难题。采用高性能聚酯玻纤布进行抗裂和防水处理是目前国内外应用较多的主要工程技术措施之一。
聚酯玻纤布(FiberglassPolyester Paving Mat)是由60%玻璃纤维和40%聚酯纤维组成的一种复合土工合成材料，具有玻璃纤维的强度和聚酯纤维的韧性。融合型高强聚酯玻纤布除了具有高温稳定性好、施工方便等常规优点外，还能够更易于被沥青浸润，融合性好，能够与沥青层形成复合夹层，提高路面防水性能，以及提高路面纵向拼接处或者裂缝部位的应力分散性能。同时强度指标也有突出特点，在延伸率较低的情况下抗拉强度和CBR顶破力能够满足规范要求。
聚酯玻纤布已较多应用于新旧路面反射裂缝、改扩建项目新旧路面纵向拼缝及桥面防水、水泥混凝土路面“白改黑”、沥青罩面等工程的抗裂、隔水和加筋处理，工程实际运用效果良好。国内主要应用工程有成渝高速改建、首都机场高速、沪宁高速改扩建工程、西宝高速改扩建等，但在宁夏范围内应用还比较少见，项目建设单位和施工单位普遍对于该种材料的技术参数和施工工艺控制比较陌生。因此，综合国内类似项目应用经验和材料指标参数研究成果，总结出适合于宁夏改扩建项目新老路面拼接和路面裂缝防治的抗裂应用技术，显得尤为必要。
技术参数确定
土工合成材料的种类繁多，其应用在我国公路建设行业发展较晚，可分为90年代以前的初创阶段、90年代的发展阶段和21世纪开始的逐渐成熟等三个阶段。行业规范方面，1998年水利部会同有关部门共同制订的《土工合成材料应用技术规范》(GB50290-98)并于2014年修订;交通部也于1998年12月份颁布了行业标准《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)并于2012年修订。规范里面对于相关土工合成材料的材料指标和技术参数规定各不相同，比如规范GB50290-98在路面与道路反射裂缝的防治规定中提出土工织物的单位质量不应大于200g/m2;极限抗拉强度宜大于8kN/m，耐温性宜在170℃以上。规范JTJ/T019-98规定加筋材料要求满足纵向抗拉强度大于6kN/m，横向抗拉强度大于5kN/m，拉伸模量大于100kN/m。另外，国内外各个生产厂家基于自身产品特点又提出了相应的技术指标。尹应梅对于聚酯玻纤布材料特性和技术指标进行了考察研究，除了上述规范所列的技术指标外，还考察了厚度、梯形撕裂、握持强度、握持伸长率、Mullen胀破强度、沥青吸收量、收缩率、熔点等多项指标要求，其中有些指标为GB国标试验方法，有些为国外ASTM标准试验方法，还有一些凭经验确定的试验方法。那么，在众多材料指标和技术参数中，如何在平衡应用便捷性和材料控制有效性的前提下，最终确定材料技术指标，需要探讨。
实际上，对于聚酯玻纤布的具体材料参数和技术指标种类已比较齐全，但是如何确定简单有效、操作性强的技术指标，还需要回到聚酯玻纤布的使用场合和其对于沥青路面路用性能提升的角度来统一考虑。在新旧路面纵向拼接和路面裂缝处应用聚酯玻纤布，应用机理是通过该种材料与沥青的双面粘结(与单位面积吸油量、单位面积质量等指标有关)在路面接缝处形成强度高(抗拉强度指标)、变形小(极限延伸率指标)、纵横向均一(极限抗拉强度纵横比指标)的沥青柔性抗裂层，同时兼具施工工艺过程考虑，能够经受上部沥青层在路面摊铺及碾压过程中承受一定的顶破力(CBR顶破强度指标)，以及能够经受上部沥青混合料摊铺时候的高温环境(熔点指标)，不发生变形、扭曲等现象。2012年，交通运输部行业标准《公路土工合成材料应用技术规范》(JTG/TD32-2012)颁布。该规范在前期课题项目研究和大量应用实例的支撑下，对于用于沥青路面裂缝防治的聚酯玻纤无纺土工织物提出了相关指标要求，如表1所示。笔者认为2012版交通部规范JTG/TD32-2012所提出来的材料参数和技术指标较为合理，既避免了罗列大量材料参数和技术指标造成可操作性下降，同时又包含了聚酯玻纤布材料在应用场合的关键工程特征参数，简明有效，可操作性强。当然，对于应用过程中较为重要的熔点和单位面积吸油量等指标，由于试验方法暂缺及材料参数简明有效等角度的考虑，没有在规范中进行相应规定。但是，这两个指标可以在工程实践过程中由实施单位根据施工工艺要求具体确定，过程简单易懂。
青银高速银川至宁东段改扩建设计过程中，设计图纸按照以往经验选用了较为全面的材料参数和技术指标，包括厚度、断裂强力、梯形撕裂强度、熔点和沥青吸收量等指标，而对于较为重要的抗拉强度纵横比和极限延伸率则没有做出相应规定。项目实施伊始，由于各施工单位鲜有相关材料的应用经验，仅根据图纸规定的参数进行了市场招标采购过程。从各标段采集过来的样品来看，各项技术指标能够满足图纸规定的指标要求，有的指标比如极限抗拉强度甚至能够达到11kN/m。但从样品本身观察来看，和通常采用的沥青融合型高强聚酯玻纤布相比，存在着明显的差异，具体表现在:(1)材料本身光洁程度高，手触摸后，皮肤无触摸玻璃纤维扎手的一样感觉;(2)材料韧性极高，可随意扭曲撕扯而不断裂;(3)与沥青融合程度较低，仅表面能浸润部分沥青，但内部仍然极限被剥离分层，露出白色夹层;(4)从送检结果来看，材料极限延伸率高，纵横向的极限延伸率均超过35%;(5)市场价格低廉，远低于聚酯玻纤布的市场正常售价水平。鉴于上述情况，项目总监办、咨询单位会同各施工单位进行了调研研究，发现上述材料实际上为聚酯纤维布，材料大部分由聚酯纤维组成，没有添加玻璃纤维，因此材料本身具备了聚酯纤维韧性好、强度高等特点，但是在和沥青相融性及抗变形性能方面不能达到沥青路面双面粘合抗裂的技术要求，最终建设单位会同设计部门和监理单位，全线按照规范要求统一设计指标，要求各承包人采购合格的沥青融合型高强聚酯玻纤布，从而在工期紧、任务重的情况下，为保质保量完成施工任务奠定了坚实基础。
应用范围
为保证路面结构的整体性，防止路面拼接施工后裂缝产生，在新老路面纵向拼接处和原有路面面层开裂处均进行了聚酯玻纤布的铺设。具体铺设位置为:(1)在拼缝处的基层顶面和上基层底部、以及下面层顶部和中面层底部共两个层间位置铺设2m宽聚酯玻纤布(见图1);(2)在原一、二车道中面层加铺时，在旧路面基层及旧沥青面层既有反射裂缝处铺设高性能聚酯玻纤布。
对于铺设宽度与防反射裂缝效果的影响作用，贺磊等采用3D数值分析方法对半刚性基层裂缝及接缝处加铺土工合成材料的防治反射裂缝的效果进行了研究，分析了土工材料防裂夹层的受力特性。同时还分析了聚酯玻纤布和玻纤格栅铺设宽度对于抗反射裂缝效果的影响，铺设宽度分别取0、1、2、4、6、8m。其中材料宽度为0时，表示不考虑铺设土工合成材料。计算结果显示，接缝处沥青层竖向最大剪应力随宽度的增加而减少，但当材料宽度大于2m时，减小趋势变缓，未铺设夹层时，竖向剪应力最大，两种材料相比，铺设聚酯玻纤布时的竖向剪应力较小。可见铺设夹层可以降低接缝处沥青层的竖向最大剪应力，起到一定的防反效果，同时也说明，与玻纤格栅相比铺设聚酯玻纤布的效果更好。因此，在综合考虑经济性和防反射裂缝效果的基础上，选择材料铺设宽度为2m最为合理。
施工工艺
施工工艺可以分为新老路面精铣刨找平处理、路面清扫、透层油/粘层油撒布、聚酯玻纤布铺设和养生成型等六个不同阶段，其中透层油和粘层油的种类和洒布量对于保证聚酯玻纤布和新旧沥青层之间的粘结非常重要。为此，在试验室采用水泥稳定碎石材料成型了正方形板块，完全养生后，在板块上面分别涂抹乳化沥青透层油和热沥青粘层油，再在上面铺设聚酯玻纤布及热拌沥青混合料(图4)，通过观察乳化沥青透层油的渗透程度和热沥青粘层油粘结性能情况，对现场粘层油的类型和洒布量提出应用参考建议。室内试验发现，在板块上首先采用涂抹0.4kg/m^2快裂型乳化沥青透层油能够实现较短时间内破乳以及渗透的要求，待乳化沥青粘层油破乳后，再撒布0.6~0.8kg/m^2热沥青，并快速铺设聚酯玻纤布，随后将室内拌和的混合料手工铺设聚酯玻纤布之上，发现在沥青混合料的热量传递作用下，沥青能够很快渗透并浸润聚酯玻纤布，能够实现与沥青层的良好融合。
综合以往工程应用经验，确定了乳化沥青透层油和热沥青粘层油的使用方法和洒布量:(1)在水稳基层和沥青上基层层间位置，先撒布0.4kg/m^2的乳化沥青透层油，待破乳后，再撒布0.6~0.8kg/m^2的热沥青粘层油，并尽快铺设聚酯玻纤布;(2)在沥青下面层和沥青中面层之间，直接撒布0.8~1.0kg/m^2的热沥青粘层油，并尽快铺设聚酯玻纤布。
2017年8月，对该项目采用沥青融合型高强聚酯玻纤布来处理新老路面纵向搭接缝的路段进行了调查，发现经过近一年的运营，全线未出现任何纵向搭接裂缝及水损坏的早期损坏状况。
结合国内其他项目的成功应用，可以得出，符合材料指标要求、沥青融合性好及强度均衡的聚酯玻纤布能够在撒布沥青粘层油后，在沥青层间形成牢固的双面粘合效果，是较为理想的抗裂处理措施，对高速公路改扩建新老路面纵向搭接缝及旧路面反射裂缝有着良好的效果和广阔的应用前景。
(关键字：聚酯)
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