玄武巖纖維瀝青路面在城市高架中的應(yīng)用

秦格斐，寇長城，賈維志，呂 飛

（1、中國建筑第七工程局有限公司 鄭州 450004；2、揚(yáng)州大學(xué)建筑科學(xué)與工程學(xué)院 江蘇揚(yáng)州 225127）

0 引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，為了緩解交通擁堵現(xiàn)象，城市高架起到了至關(guān)重要的作用，并且隨著時(shí)代的發(fā)展，鋪面材料不斷地進(jìn)行完善。目前城市高架常常使用水泥混凝土、RST改性瀝青、SBS改性瀝青等材料進(jìn)行城市高架的鋪筑［1］。但是這些材料鋪筑在具有高荷載且既有交通流量大的道路時(shí)，路面的使用壽命相比普通道路會(huì)大大的縮減，同時(shí)對(duì)于道路的養(yǎng)護(hù)與維修費(fèi)用也將大程度的增加。因此城市高架急需一種方法來改變?yōu)r青混合料的性能，提高其自身的承載能力。

將玄武巖纖維添加到面層可以顯著地提高混合料的韌性和耐久性。玄武巖纖維具備吸附性、穩(wěn)定性、加筋性、粘結(jié)性等特點(diǎn)［2］。此時(shí)，道路中常常對(duì)瀝青混合料中摻加玄武巖纖維來起到增加瀝青混合料的承載能力。道路工程建設(shè)當(dāng)中，玄武巖纖維已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于瀝青路面的各個(gè)結(jié)構(gòu)層面上。在道路基層中添加玄武巖纖維可以很好地提高基層的抗裂能力；這些特點(diǎn)完全符合城市高架目前出現(xiàn)的壽命、易出現(xiàn)病害的問題，那么在城市高架的鋪面材料也可以使用性能更為優(yōu)越的玄武巖纖維瀝青混合料來進(jìn)行鋪筑。

本文主要研究將玄武巖纖維瀝青混合料應(yīng)用在城市高架中，并對(duì)玄武巖纖維瀝青混合料運(yùn)用在揚(yáng)州市某道路改造中并進(jìn)行相關(guān)性能檢測(cè)。該改造道路路線總長3.73 km，斷面為主六輔六形式。此路段的交通流量相當(dāng)大，試驗(yàn)在此路段采用玄武巖纖維瀝青混合料作為鋪面材料來增加道路的使用壽命和承載能力［3］。

1 原材料

本研究中的集料選用石灰?guī)r和玄武巖；礦粉選用磨細(xì)的堿性石灰?guī)r石料；瀝青選用成品改性瀝青；玄武巖纖維選用短切纖維，具備吸附性、穩(wěn)定性、加筋性、粘結(jié)性等特點(diǎn)，而且此纖維還不會(huì)產(chǎn)生廢棄垃圾，也具有一定的保護(hù)環(huán)境的作用［4］。

1.1 瀝青

玄武巖纖維瀝青混合料采用SBS 改性瀝青，其性能根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程：JTG E 20—2011》［5］要求檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 改性瀝青質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果Tab.1 Modified Asphalt Quality Test Results

1.2 粗集料

粗集料采用石灰?guī)r碎石，其性能根據(jù)文獻(xiàn)［5］要求檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 粗集料質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果Tab.2 Coarse Aggregate Quality Test Results

1.3 細(xì)集料

選用的細(xì)集料性能根據(jù)文獻(xiàn)［5］要求檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

表3 細(xì)集料質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果Tab.3 Fine Aggregate Quality Test Results

1.4 礦粉

礦粉選用顆粒狀態(tài)、形狀外觀較好的石灰?guī)r礦粉，其性能根據(jù)文獻(xiàn)［5］要求檢測(cè)結(jié)果如表4所示。

表4 礦粉質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果Tab.4 Mineral Powder Quality Test Results

1.5 玄武巖纖維

玄武巖纖維為玄武巖短切纖維，表面呈深褐色、無污染，且技術(shù)性能應(yīng)符合《公路工程玄武巖纖維及其制品 第1部分：玄武巖短切纖維：JT/T 776.1—2010》［6］的要求。玄武巖短切纖維的技術(shù)性能測(cè)試結(jié)果如表5所示［4］。

表5 玄武巖短切纖維性能指標(biāo)及檢測(cè)數(shù)據(jù)Tab.5 Basalt Short-cut Fiber Performance Index and Detection Data

2 玄武巖瀝青混合料組成比設(shè)計(jì)

玄武巖纖維瀝青混合料級(jí)配曲線如圖1所示。根據(jù)道路使用玄武巖纖維的經(jīng)驗(yàn)選取AC?13C瀝青混合料的油石比為5%。

圖1 生產(chǎn)配合比級(jí)配Fig.1 Production Mix Ratio Cascade

2.1 高溫穩(wěn)定性

對(duì)高溫穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)采用了車轍的試驗(yàn)方法，對(duì)摻加0.3%玄武巖纖維瀝青混合料在60 ℃、0.7 MPa 條件下進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果如表6所示［7］。

表6 車轍試驗(yàn)結(jié)果Tab.6 Rut Test Results

2.2 低溫抗裂性

本試驗(yàn)按照《瀝青混合料低溫抗裂性能評(píng)價(jià)方法：GB/T 38948—2020》，使用低溫彎曲試驗(yàn)來評(píng)價(jià)玄武巖瀝青混合料在溫度?10 ℃、加載速率為50 mm/min條件下的低溫抗裂性，試驗(yàn)結(jié)果為彎拉強(qiáng)度13.32 MPa，彎拉應(yīng)變3 040 MPa，勁度模量為4 386 MPa［8］。

2.3 水穩(wěn)定性

本試驗(yàn)采用的是符合《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范：JTG D50—2017》要求的浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，來對(duì)玄武巖瀝青混合料進(jìn)行水穩(wěn)定性檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果如下：殘留穩(wěn)定度為96.3%，技術(shù)要求＞85%，殘留強(qiáng)度比為93.2%，技術(shù)要求＞80%［9］。

3 瀝青混合料工程施工

3.1 玄武巖纖維瀝青的攪拌

瀝青混合料所需的攪拌時(shí)間根據(jù)具體的施工情況試拌確定。在進(jìn)行拌和之前需要將瀝青與碎石進(jìn)行加熱處理，并且在進(jìn)行拌和時(shí)需要進(jìn)行溫度的調(diào)控，避免出現(xiàn)瀝青老化的現(xiàn)象，從而降低瀝青混合料的使用性能，在拌和充分的時(shí)候加入玄武巖纖維與礦粉接著進(jìn)行攪拌，直至攪拌均勻。

3.2 玄武巖纖維瀝青混合料運(yùn)輸

玄武巖瀝青混合料屬于熱拌瀝青混合料，所以在運(yùn)輸此材料時(shí)需要使用噸位較大的運(yùn)料車進(jìn)行運(yùn)輸，但是在運(yùn)輸前不能超載運(yùn)輸，且運(yùn)輸時(shí)候不能速度過快，防止緊急剎車現(xiàn)象的出現(xiàn)。運(yùn)料車運(yùn)輸此材料時(shí)應(yīng)該富有余力，且對(duì)高速公路、一級(jí)公路，宜等候的運(yùn)料車多于5輛時(shí)才可以開始攤鋪。

3.3 玄武巖纖維瀝青混凝土的攤鋪、碾壓

3.3.1 攤鋪

玄武巖纖維瀝青混合料在進(jìn)行攤鋪時(shí)需要使用瀝青攤鋪機(jī)來進(jìn)行攤鋪工作，此時(shí)如果在道面上噴灑粘層油，需要采用履帶式攤鋪機(jī)。攤鋪機(jī)設(shè)備上的受料斗需要刷上隔離劑或者防粘結(jié)劑。

攤鋪過程采用自動(dòng)找平方式，在上面層適合使用雪橇式或者平衡梁的方式來起到對(duì)攤鋪厚度的控制作用。

攤鋪機(jī)在攤鋪時(shí)需保持與運(yùn)料機(jī)之間相互配節(jié)，控制好進(jìn)料的速度，這樣才能有效地進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)的檢測(cè)，從而對(duì)施工狀況進(jìn)行校正，使得施工質(zhì)量處于正常受控狀態(tài)。

3.3.2 碾壓

在進(jìn)行壓實(shí)程序時(shí)應(yīng)該根據(jù)道路要求配備足夠數(shù)量的壓路機(jī)，并且根據(jù)合適的道路狀況選擇合理的壓路機(jī)組合方式，包括初壓、復(fù)壓、終壓的碾壓步驟。如果施工環(huán)境比較惡劣的時(shí)候，應(yīng)該適量增加壓路機(jī)數(shù)量［10］。

3.4 應(yīng)用效果及評(píng)價(jià)

揚(yáng)州某道路改造工程竣工后的檢測(cè)結(jié)構(gòu)均滿足《道路排水性瀝青路面技術(shù)規(guī)范：DG/TJ 08?2074?2016》要求［11?12］，如表7所示。

表7 揚(yáng)州某道路改造工程路面性能檢測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)值匯總Tab.7 Numerical Summary of Pavement Performance Test Data of a Road of Yangzhou City

4 結(jié)語

通過在揚(yáng)州某道路改造工程實(shí)踐中的成功應(yīng)用，證明玄武巖纖維瀝青混合料運(yùn)用在城市高架中性能也相當(dāng)適合，在施工過程中能保證施工質(zhì)量、效率，可為類似工程提供一定的參考價(jià)值。