改性瀝青和木質(zhì)素纖維對提高瀝青混凝土路面使用壽命的分析與探究

焦凌峰

(貴州貴安建設投資有限公司，貴州貴安新區(qū)550031)

改性瀝青和木質(zhì)素纖維對提高瀝青混凝土路面使用壽命的分析與探究

焦凌峰

(貴州貴安建設投資有限公司，貴州貴安新區(qū)550031)

結(jié)合貴州省貴安新區(qū)市政道路百馬路建設實例，對提高瀝青混凝土路面使用壽命，從瀝青混凝土材料選用角度進行了分析和探討。

瀝青混凝土;改性瀝青;木質(zhì)素纖維

1 工程背景及概況

貴州省貴安新區(qū)是國家第八個國家級新區(qū)，是黔中經(jīng)濟區(qū)核心地帶，將建設成為經(jīng)濟繁榮、社會文明、環(huán)境優(yōu)美的西部地區(qū)重要的增長極，內(nèi)陸開放型經(jīng)濟新高地和生態(tài)文明示范區(qū)。

貴安新區(qū)百馬路路面工程總施工長度為27.6 km，為八車道市政道路，是貴安新區(qū)核心區(qū)的南北向交通干道，工程沿線地帶是貴安新區(qū)建設用地最為集中的區(qū)域，設計行車速度為80 km/h，本工程主線瀝青路面結(jié)構采用5 cm厚瀝青瑪蹄脂瀝青混凝土上面層+5 cm厚中粒式瀝青混凝土中面層+7 cm厚粗粒式瀝青混凝土下面層。

2 材料的有效選取

瀝青混合料所用碎石主要起骨架作用，其母材強度決定瀝青混凝土的承載能力，貴安新區(qū)為典型的喀斯特地貌，巖石大多為石灰?guī)r，從經(jīng)濟性角度出發(fā)，中、下面層瀝青混合料所用粗細集料均為當?shù)厥規(guī)r軋制，其強度能滿足瀝青混凝土用碎石強度要求。本工程路面表面層為瀝青瑪蹄脂混凝土，表面層的主要功能為抗滑與耐磨，因此面層所用石料為清鎮(zhèn)所產(chǎn)玄武巖，瀝青瑪蹄脂混凝土具有很好的高溫穩(wěn)定性與低溫抗裂性，由于其“三多一少”(粗集料多、礦粉多、瀝青多、細集料少)的組成特性，為避免其高溫泛油，需在其中加入一定摻量的纖維穩(wěn)定劑，工程瀝青混合料所用碎石均為當?shù)亟ú模虼藶r青混凝土路面使用壽命的差異性主要體現(xiàn)在所選瀝青及纖維穩(wěn)定劑上。

3 瀝青對路面使用壽命的影響

本工程瀝青均選用殼牌公司生產(chǎn)的基質(zhì)瀝青和改性瀝青，與國產(chǎn)瀝青相比，殼牌進口瀝青其蠟含量更低，在瀝青混合料中，瀝青的主要作用是填充與膠結(jié)，瀝青與礦粉及部分細集料組成瀝青膠漿分布于礦料間隙中，可有效防止水、氣、光侵入混合料內(nèi)部，減慢其老化，延長使用壽命，而蠟的存在，使瀝青與礦料的親和力變小，影響瀝青的粘結(jié)力，路面容易出現(xiàn)微裂紋，此外，蠟還會影響混合料的高溫穩(wěn)定性與低溫抗裂性，因此瀝青混凝土路面應當嚴格控制瀝青蠟含量。目前由于原油及提煉工藝原因，國產(chǎn)瀝青的蠟含量遠高于進口瀝青。

改性瀝青是在基質(zhì)瀝青的基礎上，根據(jù)一定的比例在其中加入改性劑SBS，通過剪切攪拌等方法使SBS均勻地放散在瀝青中，同時加入一定比例的穩(wěn)定劑，形成SBS共混材料，改性后的瀝青能夠抵抗高溫、高壓的作用，增強其耐久性，延長路面使用壽命，選用改性瀝青的混合料與選用基質(zhì)瀝青混合料相比，其在承載能力、高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)性方面有著較大的優(yōu)勢，表1為項目試驗室就AC－20C瀝青混合料選用基質(zhì)與改性瀝青試驗對比。

表1

改性瀝青因其較高的粘度能提高與集料的粘附性等級，本工程使用石料為當?shù)剀堉疲c基質(zhì)瀝青的粘附性通過項目部試驗室粘附性試驗達到三級，采用改性瀝青則可達到四級，當瀝青與礦料的粘附性較差時，在行車荷載及雨水侵蝕下，集料表面瀝青膜易脫落，瀝青粘結(jié)力減低，路面容易出現(xiàn)水損，出現(xiàn)路面集料脫落的病害，降低其使用壽命，因此本工程中面層即采用進口改性瀝青混凝土結(jié)構層。

4 纖維穩(wěn)定劑對路面使用壽命的影響

本工程上面層采用SBS瀝青瑪蹄脂混凝土(SMA)，瀝青瑪蹄脂混凝土是由高含量粗集料、高含量礦粉，較大瀝青用量，低含量中間粒徑顆粒組成的骨架密實瀝青混合料，因為瀝青含量較高，需在混合料中摻入一定比例的纖維穩(wěn)定劑，在SMA混合料中，纖維、瀝青結(jié)合料與礦粉形成瑪蹄脂膠漿，填充在骨料間隙中，具有以下作用:吸附、吸收瀝青的作用，分散作用、穩(wěn)定作用、增粘作用，因此其品質(zhì)好壞直接影響面層的使用性能與壽命。

在SMA瀝青混合料中摻加的纖維穩(wěn)定劑宜選用木質(zhì)素纖維、礦物纖維等，本工程選用德國進口CFF顆粒狀木質(zhì)素纖維，該纖維由木材造的紙漿裹覆瀝青采用特殊成型工藝制成，具有吸油能力強，運輸、存儲、添加方便等優(yōu)點，同時由于纖維之間靠瀝青粘結(jié)壓擠而成，可以克服傳統(tǒng)顆粒狀纖維不易分散的缺點，表2為國產(chǎn)容歐顆粒狀纖維與德國CFF顆粒狀纖維的材料性能比對。

表2

結(jié)果評價:從試驗結(jié)果可以看出，德國CFF顆粒狀纖維滿足規(guī)范對纖維的技術要求。

木質(zhì)素纖維能夠吸附及吸收瀝青，從而使SMA瀝青混合料瀝青用量增加，瀝青膜變厚，提高混合料的耐久性，延長路面使用壽命，木質(zhì)素纖維均勻分散在SMA瀝青瑪蹄脂中，其纖維狀的存在可以增加瀝青與礦料的粘附性，增強集料之間的粘結(jié)力，提高瀝青層的承載能力及高溫抗車轍能力，項目部試驗室分別從瀝青混合料析漏試驗與高溫車轍試驗驗證在同一最佳纖維摻量(3.5%)、同等試驗條件下兩種纖維的對比。

0.1動穩(wěn)定度/(次/mm)8 2506 300≥3 000國產(chǎn)容歐技術指標SMA混合料析漏損失/%0.080.23≤德國CFF

結(jié)果評價:從試驗結(jié)果可以看出，德國CFF顆粒狀纖維在同一摻量，同等試驗條件下，其吸油能力更強，路面出現(xiàn)油斑的幾率更小，摻加CFF木質(zhì)素纖維的SMA瀝青瑪蹄脂路面高溫穩(wěn)定性越好，其抗車轍能力更強，耐久性越好。

5 結(jié)束語

綜上所述，貴安新區(qū)路面中、上面層采用改性瀝青以及上面層采用進口顆粒狀木質(zhì)素纖維，從材質(zhì)上保證了瀝青路面的使用性能，工程完工后取得了良好的使用效果，完工至今無病害。

［1］中華人民共和國行業(yè)標準.公路瀝青路面施工技術規(guī)范(JTG F40－2004)［S］.

［2］中華人民共和國行業(yè)標準.公路瀝青路面設計規(guī)范(JTG D50－2006)［S］.

［3］中華人民共和國行業(yè)標準.瀝青路面用木質(zhì)素纖維(JT/T 535－2004)［S］.

U416.217

C

1008－3383(2017)04－0075－02

2016－12－28

焦凌峰(1974－)，男，貴州納雍人，高級工程師，主要從事建設項目管理工作。