纖維微表處在瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用研究

龍旭日

(廣西路建工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530001)

0 引言

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)作為瀝青路面管養(yǎng)工作的重要措施之一，不僅能夠有效抑制原路面結(jié)構(gòu)的損壞程度，還可以顯著延長(zhǎng)其使用壽命與保證其行駛質(zhì)量[1-2]。根據(jù)相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)的公路養(yǎng)護(hù)里程數(shù)已接近600萬(wàn)km，而且每年還在逐步增多，因此預(yù)防性養(yǎng)護(hù)將成為道路管理工作中的重要研究課題[3-4]。

由于微表處預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)具有良好的抗磨損性、抗滑性及抗車轍能力，故在瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程中得到廣泛應(yīng)用。但在近年來(lái)的實(shí)際應(yīng)用工程中發(fā)現(xiàn)，微表處的抗裂及抗變形能力均有所欠缺[5-6]。基于上述現(xiàn)狀問(wèn)題，本文嘗試在傳統(tǒng)微表處中添加少量玄武巖纖維以增強(qiáng)其抗裂性和抗變形性，并對(duì)其施工性能與路用性能進(jìn)行研究，同時(shí)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用工程，針對(duì)玄武巖纖維微表處的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，以期為同類瀝青路面的養(yǎng)護(hù)管理工作提供指導(dǎo)。

1 原材料

(1)瀝青：選用SBS改性乳化瀝青，其各項(xiàng)性能指標(biāo)如表1所示。

表1 SBS改性乳化瀝青性能指標(biāo)表

(2)集料：粗細(xì)集料分別選用0～3 mm、3～5 mm、5～10 mm的輝綠巖石料，各項(xiàng)性能指標(biāo)經(jīng)測(cè)試均符合規(guī)范要求。

(3)纖維：選用6 mm的玄武巖纖維，其熔點(diǎn)為280 ℃，斷裂延伸率為16%。

(4)水泥：采用P·O 42.5普通硅酸鹽水泥，其性能指標(biāo)滿足規(guī)范要求。

2 纖維微表處混合料的配合比設(shè)計(jì)

纖維微表處混合料采用MS-3型級(jí)配進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中，水泥摻量為1.5%，用水量為6%，油石比為7%，玄武巖纖維摻量分別為0、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%，其合成級(jí)配設(shè)計(jì)如表2所示。

表2 纖維微表處混合料級(jí)配設(shè)計(jì)表

3 纖維微表處混合料性能分析

3.1 施工性能

通過(guò)對(duì)各摻量玄武巖纖維微表處混合料的可拌和時(shí)間、粘聚力進(jìn)行測(cè)試，得到試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 纖維微表處施工性能試驗(yàn)結(jié)果表

由表3可知，隨著玄武巖纖維摻量的增加，微表處混合料的可拌和時(shí)間逐漸減小，其中當(dāng)玄武巖纖維摻量為0%時(shí)，微表處混合料的可拌和時(shí)間高達(dá)152 s；當(dāng)玄武巖纖維摻量為2.5%時(shí)，微表處混合料的可拌和時(shí)間為121 s，略高于規(guī)范可拌和時(shí)間120 s的要求；而當(dāng)玄武巖纖維摻量為3%時(shí)，微表處混合料的可拌和時(shí)間僅為113 s，即表明此時(shí)微表處混合料已不能滿足拌和與施工時(shí)間的要求。隨著玄武巖纖維摻量的增加，微表處混合料的30 min、60 min粘聚力均逐漸增大，其中玄武巖纖維摻量為0～1.5%時(shí)，微表處混合料的粘聚力增幅較小，而玄武巖纖維摻量為1.5%～3%時(shí)，粘聚力增幅則較為明顯，說(shuō)明玄武巖纖維的粘聚性能較優(yōu)，故在微表處混合料中具有良好的傳導(dǎo)應(yīng)力作用。

3.2 路用性能

纖維微表處混合料的路用性能主要采用濕輪磨耗值、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中濕輪磨耗值分別測(cè)試1 d、6 d的磨耗損失量；高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)首先將纖維微表處混合料破乳，然后放置在60 ℃烘箱內(nèi)烘干20 h，再取出放入車轍板內(nèi)將微表處混合料碾壓成型，最后將室溫放置1 d的成型試件放入車轍試驗(yàn)機(jī)中(45 ℃)進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定度的測(cè)試；低溫抗裂性測(cè)試采用室內(nèi)小梁彎曲試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)過(guò)程中的加載速度為1 mm/min。通過(guò)對(duì)纖維微表處混合料進(jìn)行濕輪磨耗值、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性試驗(yàn)，分別得到濕輪磨耗值、劈裂強(qiáng)度、動(dòng)穩(wěn)定度的試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 纖維微表處路用性能試驗(yàn)結(jié)果表

由表4可知，隨著玄武巖纖維摻量的增加，微表處混合料的1 d、6 d磨耗值均呈先減小后增大趨勢(shì)，當(dāng)玄武巖摻量由0增至2.5%時(shí)，微表處混合料的磨耗值逐漸減小，當(dāng)玄武巖纖維摻量為2.5%時(shí)，磨耗值減至最小，而當(dāng)玄武巖纖維摻量繼續(xù)增大時(shí)，磨耗值則出現(xiàn)小幅增大。主要原因是玄武巖纖維摻量在達(dá)到最佳用量前其加筋效果逐漸增強(qiáng)，從而提高了微表處混合料的抗磨損性能，但過(guò)量會(huì)使纖維在微表處混合料內(nèi)容易出現(xiàn)雜亂結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，故抗磨損性能下降。微表處混合料的劈裂強(qiáng)度隨著玄武巖纖維摻量的增加呈先增大后減小變化，當(dāng)玄武巖纖維摻量為0%時(shí)，微表處混合料的劈裂強(qiáng)度僅為1.19 MPa，當(dāng)玄武巖纖維摻量增至2.5%時(shí)，微表處混合料的劈裂強(qiáng)度達(dá)到了2.11 MPa，但玄武巖纖維摻量繼續(xù)增至3%時(shí)，微表處混合料的劈裂強(qiáng)度又下降至1.91 MPa。主要原因是在玄武巖纖維合理用量條件下，纖維摻量越大其抗阻加筋作用越為明顯，而當(dāng)纖維過(guò)量時(shí)會(huì)造成微表處混合料拌和不均勻，容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞，從而降低其低溫抗裂性能。隨著玄武巖纖維摻量的增加，微表處混合料的動(dòng)穩(wěn)定度逐漸增大，其中當(dāng)玄武巖纖維摻量為0～1.5%時(shí)，微表處混合料的動(dòng)穩(wěn)定度增幅較小，而當(dāng)玄武巖纖維摻量為1.5%～3%時(shí)，微表處混合料的動(dòng)穩(wěn)定度增幅則較為明顯，說(shuō)明玄武巖纖維能有效增強(qiáng)微表處混合料的高溫抗車轍性能。主要原因是玄武巖纖維呈三維立體的形態(tài)分布于微表處混合料內(nèi)，有效增強(qiáng)了瀝青與礦料的粘結(jié)力，從而提高了微表處混合料的粘結(jié)性能，故微表處混合料高溫穩(wěn)定性得到有效的提升。

4 纖維微表處混合料的應(yīng)用研究

對(duì)某高速公路K16+000～K18+000段瀝青路面的路況調(diào)查報(bào)告發(fā)現(xiàn)，該路段瀝青路面的主要病害表現(xiàn)為裂縫、車轍以及坑槽。為了保證路面的行駛安全性與舒適性，管養(yǎng)單位決定對(duì)該路段瀝青路面采取2.5%玄武巖纖維微表處預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。通過(guò)對(duì)微表處施工前后的瀝青路面展開(kāi)性能檢測(cè)，分別得到路面摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度以及滲水系數(shù)的平均值如表5所示。

表5 纖維微表處施工前后瀝青路面性能檢測(cè)結(jié)果表

根據(jù)表5可知，原瀝青路面在實(shí)施玄武巖纖維微表處養(yǎng)護(hù)前的摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度、滲水系數(shù)分別為44、0.65 mm、8.3 mL·min-1，而微表處養(yǎng)護(hù)施工后的摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度、滲水系數(shù)分別達(dá)到了76、1.01 mm、1.0 mL·min-1，說(shuō)明實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)后，瀝青路面的抗滑性、密水性等均有明顯的提高，即玄武巖纖維微表處預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效果良好。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)隨著玄武巖纖維摻量的增加，微表處混合料的可拌和時(shí)間逐漸減少，而粘聚力則逐漸增大。

(2)玄武巖纖維微表處混合料的磨耗值隨著纖維摻量的增大呈先減后增變化，劈裂強(qiáng)度隨之呈先增后減變化，而動(dòng)穩(wěn)定度則隨之逐漸增大。玄武巖纖維微表處的最佳纖維用量為2.5%，合理的纖維用量能夠有效提升微表處的抗磨損性、高溫抗車轍性、低溫抗裂性等。

(3)實(shí)際工程應(yīng)用結(jié)果表明，在實(shí)施玄武巖纖維微表處后瀝青路面的抗滑性、密水性等均有明顯的提高，玄武巖纖維微表處的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效果良好，值得大規(guī)模推廣與應(yīng)用。