玄武巖纖維瀝青混合料在公路工程中的應用

寇建國

（張家口路橋建設集團有限公司，河北張家口 075000）

0 引言

隨著交通量的迅速增加，道路超載對公路路面的壽命的影響尤為嚴重。因此，在我國公路行業(yè)，提高道路使用壽命，推遲道路養(yǎng)護時間成為研究熱點問題之一。目前常見的提高瀝青混合料性能的方式是在其中摻加新材料來提升混合料各方面性能，常用的摻加材料為玄武巖纖維。玄武巖纖維因其良好的力學性能，在低溫時使瀝青混合料具有優(yōu)秀的延展性能，同時，高溫性能穩(wěn)定，不會與瀝青混合料中的其他材料發(fā)生化學反應[1]。

1 玄武巖纖維的特點

玄武巖纖維主要通過吸附、穩(wěn)定等作用機理提高瀝青混合料性能，其中吸附作用主要是通過吸附瀝青形成分界層緩沖應力來實現(xiàn)，該分界層使得瀝青混合料具有良好的力學性能。穩(wěn)定作用是牢固吸附自由瀝青，避免自由瀝青從瀝青混合料內部流出，提高了瀝青混合料的穩(wěn)定性。

相較于其他摻入瀝青混合料中的材料，玄武巖纖維在低溫時由于其良好的延展性能，抗裂性能良好。其次是最高工作溫度可以達到690℃，在高溫條件下工作狀態(tài)穩(wěn)定，有效提高瀝青混合料高溫性能。最后是水穩(wěn)定性好，玄武巖纖維吸水能力低，降低道路水損壞發(fā)生概率。

2 工程實例

2.1 工程概況

某道路通車運行多年，道路設計時考慮交通量較低，設計車道為雙向六車道，由于當?shù)匦陆ń煌屑~導致該地交通量劇增，導致該道路長時間超負荷運行，出現(xiàn)了大規(guī)模車轍、裂縫病害，同時由于當?shù)亟邓枯^大，進一步引發(fā)道路水損壞，嚴重影響來往車輛行車安全和周邊居民生活。考慮到該道路進行改擴建工程需要對周邊建筑產生一定影響，決定通過在瀝青混合料中摻加玄武巖纖維提升道路各方面性能。

2.2 原材料

（1）瀝青

該地區(qū)原公路所采用瀝青為普通瀝青混凝土且當?shù)啬昶骄鶜鉁剌^高，因此在車輛荷載作用下產生了十分嚴重的車轍病害，考慮到該因素，為防止高溫病害的再次發(fā)生，提高瀝青路面的穩(wěn)定性，經過研究后決定采用改性瀝青作為原材料，對改性瀝青三大指標、閃點和溶解度等指標進行試驗檢測。

（2）集料

本工程所采用粗細集料選用玄武巖纖維作為原材料的主要原因是相比石灰?guī)r，玄武巖具有更為良好的堅固性，在作為瀝青面層混合料的骨架在來往車輛作用下，具有更高的抗磨耗性能。相比花崗巖碎石，玄武巖碎石則與瀝青的黏附等級更高，對玄武巖碎石石料壓碎值、洛杉磯磨耗和堅固性等進行試驗檢測，其檢測結果見表1。

表1 碎石技術指標檢測結果

（3）玄武巖纖維

玄武巖纖維作為瀝青混合料外摻材料，其作用可以提高混合料的各方面性能，其重要意義不言而喻。選擇玄武巖纖維時，應嚴格控制其各方面性能。對所選用玄武巖纖維的吸油率、斷裂強度和密度等指標進行檢測，檢測結果見表2。

表2 玄武巖纖維主要技術指標試驗結果

2.3 施工工藝

（1）施工準備

在進行施工時需要對道路交通進行封閉，同時由于需要對面層進行重新攤鋪，因此施工前需要對原道路面層瀝青混合料進行銑刨處理，根據(jù)設計要求的銑刨深度對需要施工的路段進行銑刨，銑刨完畢后對基層上銑刨留下的廢料進行清理，整理完畢后開始后續(xù)施工[2]。

（2）混合料的拌和

由于瀝青中摻加玄武巖纖維技術較高，不適宜采用就地拌和，因此需要通過工廠專用攪拌設備進行拌和。在就地拌和中，玄武巖纖維十分容易結團，不能充分均勻分散至混合料中，因此即使通過專業(yè)設備也需要保證拌和施工和拌和溫度，保證混合料的充分拌和，拌和前需要提前調配好碎石級配、瀝青和玄武巖用量等。

（3）混合料攤鋪和碾壓

混合料運送至施工場地前需要在銑刨后的基層上灑布一定量的透層油，透層油施工完畢后混合料進場，根據(jù)面層厚度要求設置好松鋪系數(shù)，對攤鋪機布料器進行預熱處理，施工開始后保證作業(yè)的連續(xù)性，如出現(xiàn)施工中斷，設置必要施工縫，重新開始施工后需要對橫向接縫處著重處理。碾壓施工在攤鋪施工進行后逐步推進，保證混合料在適應溫度條件下進行碾壓，由于碾壓工序與攤鋪工序同步進行，因此在碾壓時需要控制好壓路機與攤鋪機的車距，避免造成施工事故[3]。

2.4 施工溫度的控制

施工溫度的控制保證了工程整體質量，相較于未摻加玄武巖纖維的瀝青混合料，摻加后的混合料其要求的施工溫度普遍偏高，因此在施工作業(yè)時若施工溫度控制不當，可能造成無法壓實，達不到規(guī)定壓實度情況，本項目對各施工工序建議控制溫度見表3。

表3 施工控制溫度

3 試驗路段性能檢驗

由于該道路長期遭受車轍病害，因此評價該工程是否滿足要求的條件主要表現(xiàn)在其高溫穩(wěn)定性，通過項目工程選用混合料制備標準車轍板試樣進行室內試驗，其試驗具體結果見表4。

表4 SMA-13車轍試驗動穩(wěn)定度結果對比

根據(jù)室內車轍試驗動穩(wěn)定度結果可以得到，在混合料中未摻加玄武巖纖維時，其動穩(wěn)定度結果為6 358次/mm，摻加一定量的玄武巖纖維后，其動穩(wěn)定度根據(jù)摻加含量有不同程度的提升，摻加0.5%含量的玄武巖纖維時，動穩(wěn)定度提升至8 943次/mm，提升幅度高達40.6%。表明在混合料中摻加玄武巖纖維后路面的高溫性能符合工程預期。

4 結語

本文對玄武巖纖維瀝青混合料的技術特點和適用范圍進行了介紹，依托實際工程闡述了玄武巖纖維瀝青混合料所采用原材料的性能要求和具體施工工藝，通過具體試驗數(shù)據(jù)，得出以下結論：在混合料中未摻加玄武巖纖維時，其動穩(wěn)定度結果為6 358次/mm，摻加0.5%含量的玄武巖纖維時，動穩(wěn)定度提升至8 943次/mm，提升幅度高達40.6%。表明在摻加玄武巖纖維后路面在高溫條件下更為穩(wěn)定，不易發(fā)生高溫病害。