交通運(yùn)輸領(lǐng)域采取玄武巖纖維微表處技術(shù)對(duì)高速公路養(yǎng)護(hù)的體會(huì)

文/張寶鑫

隨高速公路里程增加，我國(guó)對(duì)于公路養(yǎng)護(hù)需求也日益增長(zhǎng)，作為高速公路養(yǎng)護(hù)關(guān)鍵性手段，玄武巖纖維微表處技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用和飛速發(fā)展。基于此，本文通過(guò)查閱現(xiàn)有文獻(xiàn)，從原材料試驗(yàn)、配合比設(shè)計(jì)和施工工藝三方面出發(fā)，對(duì)交通運(yùn)輸領(lǐng)域中玄武巖纖維微表處技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了深入分析，旨在強(qiáng)化高速公路路用性能優(yōu)越性，同時(shí)為相關(guān)工程提供參考?，F(xiàn)階段，針對(duì)高速公路養(yǎng)護(hù)，更為強(qiáng)調(diào)預(yù)防性管理，即在路面有輕微破損的跡象時(shí)，就對(duì)病害可能原因進(jìn)行分析，并采取預(yù)養(yǎng)護(hù)對(duì)策處理，以較低成本恢復(fù)公路性能，從而達(dá)到延長(zhǎng)壽命的目的。作為微表處類型之一，玄武巖纖維微表處技術(shù)不僅能對(duì)路面所受外部環(huán)境侵害起到有效預(yù)防作用，而且能對(duì)路面的裂縫、松散及車轍等輕微性病害起到修補(bǔ)作用，進(jìn)而顯著提升其性能，故已被廣泛用于高速公路養(yǎng)護(hù)中。

1.原材料試驗(yàn)

1.1 纖維。作為優(yōu)質(zhì)增強(qiáng)型纖維材料之一，玄武巖纖維強(qiáng)度和彈性模量都比較高，在提升混合料的抗拉強(qiáng)度和韌性、路面的抗車轍性和抗裂性方面有顯著性作用?，F(xiàn)階段，以摻加浸潤(rùn)劑的類型為依據(jù)，可以將玄武巖纖維劃分為親水材料和親油材料。其中，親水型在遇水之后，有著較快的分散速度，在水泥混凝土中較為適用；親油型在水中能持續(xù)維持束狀，在瀝青混凝土中較為適用[1]。以長(zhǎng)6mm親油型的玄武巖纖維為例，參照百分比為0、0.2、0.3、0.4的摻量實(shí)施控制，其性能如表1所示。

表1 玄武巖纖維的性能指標(biāo)

1.2 改性乳化瀝青。為了增強(qiáng)混合料的性能，需要以《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG5142—2019）為依據(jù)，將陽(yáng)離子的改性乳化瀝青用于微表處。由于改性乳化瀝青是一種亞性穩(wěn)定體，因此在使用前需要密封存儲(chǔ)在有攪拌器的罐中，以防受到陽(yáng)光直射而對(duì)品質(zhì)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。在使用時(shí)，經(jīng)20min攪拌之后，由密封罐車輸送到現(xiàn)場(chǎng)，存儲(chǔ)的時(shí)間要求在兩周以內(nèi)。

1.3 集料。針對(duì)玄武巖纖維微表處技術(shù)，所選擇石料需具備較好的干燥度和清潔度，且具有強(qiáng)粗糙性、堅(jiān)硬性、耐磨性和棱角性。在實(shí)際施工時(shí)，需要以施工要求為依據(jù)，選擇與之相符的粗細(xì)集料，保證集料性能滿足工程需求。

1.4 填料。填料形式以礦粉、水泥和消石灰等較為常用，通過(guò)摻加填料，能對(duì)混合料的拌和時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而促進(jìn)混合料的和易性提升。

1.5 水。通常而言，普通的自來(lái)水中無(wú)有機(jī)鹽，水質(zhì)也與規(guī)范相符，是玄武巖纖維微表處技術(shù)常用類型。

2.配合比設(shè)計(jì)

2.1 級(jí)配和油石比。微表處為高速公路中的磨耗層，倘若級(jí)配太細(xì)，當(dāng)車輛在反復(fù)碾壓之后，會(huì)降低表面的粗糙程度、路面的抗滑性能，因此，此處級(jí)配以粗為宜。另外，對(duì)于玄武巖纖維微表處的混合料，其性能會(huì)受到改性乳化瀝青的摻量影響，倘若摻量太大，會(huì)出現(xiàn)泛油的情況；倘若摻量太小，會(huì)使得混合料出現(xiàn)松散或者集料脫落的情況。因此，在選擇改性乳化瀝青所摻量上下限時(shí)，需要經(jīng)1h負(fù)荷車輪砂黏附量試驗(yàn)，并結(jié)合低溫下彎曲試驗(yàn)的結(jié)果，明確最佳的摻量[2]。

2.2 拌和試驗(yàn)。玄武巖纖維微表處技術(shù)能明顯縮短混合料的固化時(shí)間，進(jìn)而達(dá)到交通快速開(kāi)放目的。因此，在沒(méi)有攪拌均勻情況下，為了保證乳液、集料不發(fā)生破乳的情況，而對(duì)施工質(zhì)量產(chǎn)生影響，就必須要確保拌和的時(shí)間。在一項(xiàng)研究中，將玄武巖纖維的摻量依次設(shè)為0.1%、0.2%和0.3%，改性乳化瀝青的摻量配料參照最佳，將纖維摻量0%混合料作為對(duì)照。在實(shí)施拌和試驗(yàn)后，所得纖維摻量分別為0%（123s）、0.1%（125s）、0.2%（130s）和0.3%（126s）?？梢?jiàn)，在摻加玄武巖纖維之后，能明顯提高微表處混合料的拌和時(shí)間，且所摻量達(dá)0.3%的時(shí)候，能與規(guī)范要求相符，不僅能保證施工順利實(shí)施，而且能縮短交通開(kāi)放的時(shí)間。

2.3 黏聚力試驗(yàn)。針對(duì)玄武巖纖維微表處混合料的黏聚力，主要以抗剪強(qiáng)度這一指標(biāo)為依據(jù)。經(jīng)分析試驗(yàn)的結(jié)果能發(fā)現(xiàn)，當(dāng)改性乳化瀝青的用量是10.0%的時(shí)候，玄武巖纖維不同摻量下，微表處混合料0.5h的黏聚力為0%（1.20N·m）、0.1%（1.22N·m）、0.2%（1.40N·m）、0.3%（1.62N·m）；微表處混合料1h的黏聚力為0%（2.0N·m）、0.1%（2.1N·m）、2.3%（1.40N·m）、0.3%（2.68N·m）?？梢?jiàn)，通過(guò)摻加玄武巖纖維，能在不影響混合料的抗剪強(qiáng)度基礎(chǔ)之上，促進(jìn)其黏聚力提升，且玄武巖纖維的摻量為0.3%時(shí)，效果最佳[3]。

3.玄武巖纖維微表處技術(shù)施工工藝

3.1 使用范圍和條件

3.1.1 對(duì)于高速路面要求。第一，路面強(qiáng)度：由于玄武巖纖維微表處技術(shù)以原路面作為施工載體，而原路面是高速公路承重的主要結(jié)構(gòu)，需要具備一定強(qiáng)度，以達(dá)到荷載抵抗、路面變形預(yù)防的目的，因此對(duì)原路面路面強(qiáng)度有嚴(yán)格要求。第二，路面的平整度。對(duì)于一些較淺的裂縫和車轍等，玄武巖纖維微表處技術(shù)可以起到修復(fù)作用，微調(diào)路面的平整度。但對(duì)于大型裂縫、坑槽等病害，則要通過(guò)其他的方式達(dá)到填補(bǔ)、修整的目的，以保證路面和施工標(biāo)準(zhǔn)相符。

3.1.2 對(duì)于施工環(huán)境要求。在施工影響因素中，溫度是一種關(guān)鍵性因素。若溫度過(guò)高，會(huì)使得乳化瀝青的破乳時(shí)間太短，而不利于施工，只有溫度適合，才能促進(jìn)微表處固化效果增強(qiáng)。通常而言，在進(jìn)行施工時(shí)，要求路面的溫度在10℃以上，除此之外還要確保路面清潔，路面太濕、有積水或者下雨天都不可施工。

3.2 施工流程

3.2.1 施工準(zhǔn)備。（1）準(zhǔn)備好施工所需的機(jī)械設(shè)備、工具等，確保其保持在工作的狀態(tài)。（2）檢測(cè)施工路面，將路面泥土和雜物掃除干凈，保證路面清潔。（3）針對(duì)施工原料，如玄武巖纖維、填料和乳化瀝青等，使用前需要檢測(cè)，符合標(biāo)準(zhǔn)方可使用。（4）在實(shí)施交通管制和清潔處理之后，對(duì)施工路面進(jìn)行放樣畫(huà)線操作。以施工路面路幅為依據(jù)，對(duì)攤鋪厚度進(jìn)行規(guī)劃。施畫(huà)導(dǎo)線由路緣位置開(kāi)始，確保攤鋪車是直線駛進(jìn)，遇車道線、路緣石等參照物時(shí)，無(wú)需再實(shí)施施畫(huà)導(dǎo)線操作。

3.2.2 拌合微表處混合料。通過(guò)礦料的拌合設(shè)備，以配合比為依據(jù)，預(yù)拌碎石、玄武巖纖維，在拌合后，覆蓋處理混合料，以防其配比發(fā)生變化或者丟失。以往，在拌合時(shí)，往往將玄武巖纖維切削為各長(zhǎng)度纖維段之后再拌合，但由于其強(qiáng)度較高，在多次切削之后會(huì)磨損刀片，且切出纖維段會(huì)呈束狀，而無(wú)法較好分散。因此，在改進(jìn)之后，以短切的玄武巖纖維為原料，于集料預(yù)拌中吹入，這一方法能讓其均勻散布到集料中。在不同的級(jí)配石料、拌合設(shè)備作用下，能充分摩擦擠壓和攪拌玄武巖纖維，讓束狀纖維充分開(kāi)纖，在混合料間散布為絲狀，進(jìn)而促進(jìn)施工質(zhì)量提升。針對(duì)預(yù)拌合好乳化瀝青、填料、添加劑、礦料、水等原料，以生產(chǎn)的配合比、現(xiàn)場(chǎng)礦料含水率為依據(jù)，于拌合箱中拌合。之后，在攤鋪槽中置入混合料，讓其均勻分布并保證足夠濕度，即完成了拌合。

2.3 攤鋪微表處。第一，在攤鋪的時(shí)候，攤鋪車要對(duì)齊放樣時(shí)所畫(huà)控制線，堅(jiān)持持續(xù)緩慢的原則，保證攤鋪車勻速駕駛，以確保攤鋪的厚度和均勻度與施工要求相符。第二，攤鋪車速度應(yīng)和混合料的攤鋪、攪拌的速度一致，且施工員需要隨時(shí)關(guān)注攤鋪情況，以攤鋪平整度、寬度和厚度為依據(jù)，對(duì)攤鋪速度進(jìn)行調(diào)整。第三，當(dāng)攤鋪槽內(nèi)任一材料要用完的時(shí)候，需要立即將混合料輸送控制開(kāi)關(guān)關(guān)閉[4]。當(dāng)攪拌器內(nèi)混合料的攪拌工作完成且攤鋪完畢之后，需要將攤鋪車移出施工的路面，并清洗干凈攤鋪槽。在攤鋪時(shí)，若超粒徑的集料造成微表處刮痕等缺陷時(shí)，需要選擇橡膠耙人工找平刮痕。針對(duì)橫縫、縱縫間較突出部位，也可應(yīng)用相同方式修整。

3.2.4 路面養(yǎng)護(hù)。結(jié)束攤鋪之后，實(shí)施初期養(yǎng)護(hù)操作，此期間需要交通管制高速公路，所有車輛、行人不可通過(guò)，并應(yīng)用同種稀漿修補(bǔ)漏鋪部位。一般而言，在攤鋪之后，無(wú)需再壓實(shí)，通過(guò)行車行駛則可達(dá)到道路壓實(shí)的目的。不過(guò)，對(duì)于行車較少施工路段，需要用輪胎壓路機(jī)（4.5t）壓實(shí)初步成形、破乳混合料。倘若施工的路段不具備壓路機(jī)壓實(shí)條件，就需要進(jìn)行人工壓實(shí)。當(dāng)完成高速公路養(yǎng)護(hù)之后，需將施工雜物清除，并在滿足開(kāi)放的條件之后恢復(fù)道路通行。

3.3 質(zhì)量控制。第一，施工前，提供材料檢驗(yàn)的報(bào)告，當(dāng)符合施工的標(biāo)準(zhǔn)后方可施工。第二，施工前，抽樣檢測(cè)混合料。若原材料、乳化瀝青等含水率有變化，需要重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，并按更改后配合比施工。第三，施工中，以規(guī)章制度為依據(jù)，嚴(yán)格監(jiān)督施工質(zhì)量，并于施工后一個(gè)月檢測(cè)路面，不合標(biāo)準(zhǔn)路面需要及時(shí)返工。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，通過(guò)預(yù)防養(yǎng)護(hù)技術(shù)，能在有效避免高速路面病害繼續(xù)擴(kuò)展的同時(shí)，降低養(yǎng)護(hù)的成本，延長(zhǎng)路面的壽命。作為微表處技術(shù)發(fā)展及補(bǔ)充，玄武巖纖維微表技術(shù)在耐久性、抗滑性、摩阻力和抗疲勞性等方面效果更佳，能在有效修復(fù)路面病害基礎(chǔ)之上，增強(qiáng)路面抗車轍、抗開(kāi)裂和耐磨性等性能。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，有關(guān)人員需要以高速公路實(shí)際情況、施工環(huán)境和材料來(lái)源等為依據(jù)，綜合分析各種因素，以保證玄武巖纖維微表技術(shù)實(shí)施的效果。