淺析玄武巖纖維在瀝青路面車轍處理中的應用及關鍵施工技術

潘文貴

（安徽省蕪湖市公路管理局直屬分局，安徽 蕪湖 241011）

車轍的產生降低了路面平整度，加劇了路面早期破壞，導致行車舒適性下降，危及行車安全，當車轍達到一定深度，槽內積水積冰，極易造成車輛漂滑，導致交通事故的發生，同時，大規模的車轍將產生廣泛的不良社會影響。而常規手段無法徹底處理車轍病害，故本文提出在瀝青混合料中加入玄武巖纖維處理車轍病害并淺析關鍵施工技術。

1 項目應用情況

G205 蕪南路是蕪湖市的一條重要交通主干線，是蕪湖通往皖南及黃山、九華山風景區的重要通道。G205 蕪南路K1377+700～K1390+200 段，全長12.5km，主路面寬度為24m，瀝青混凝土路面，使用狀況總體良好，主要病害為嚴重車轍、裂縫、坑槽等。路段信號燈交叉口9 處,交叉口處進口道路面均重度車轍，出口道和交叉口處路面有輕度車轍，影響車輛安全通行，為改善道路通行狀況，2018年蕪湖市公路局對該段道路進行局部中修處理。

1） 車轍產生原因：夏季高溫天氣，路表達到一定溫度時，瀝青路面變軟，路面強度和穩定性下降。在平交路口、公交車站、收費站進出路口等車輛經常剎車和啟動的部位，重載車輛剎車和啟動過程中會對路面產生較大的水平推移力，在連續高溫和重荷載的共同反復作用下，導致瀝青路面產生車轍病害。

2） 車轍處理對策：對車轍病害詳細調查，根據車轍的輕重程度及分布位置選擇代表性的車轍路面結構層進行鉆芯取樣，從取芯結果來看，水泥穩定碎石基層、瀝青下面層基本完整，無明顯破壞，為此，決定采取銑刨加鋪上面層處理方式：將老路面上面層4cm 進行銑刨，加鋪4cm 細粒式AC-13CSBS 改性瀝青混凝土。為提高瀝青路面抗車轍能力，決定在火龍崗等主要交叉口段(兩側各200m) 進行短切玄武巖纖維新材料應用試驗，在不改變集料級配和瀝青用量情況下，在細粒式SBS 改性瀝青AC-13C 中摻0.3% 短切玄武巖纖維進行病害處理。

2 玄武巖纖維特性

玄武巖纖維既具有很高耐熱性能，又具有較高斷裂延伸率，將纖維摻入瀝青混合料中，從微觀上改變了瀝青結合料的性質，提高了瀝青混合料高溫性能，且纖維具有很大的比表面積，對瀝青具有較強的吸附作用，可以有效改善瀝青路面的泛油狀況，玄武巖纖維具有以下的優點：

1） 工作溫度范圍大：具有良好的耐高溫和耐低溫性能（-269～750℃），與瀝青高溫拌和時，材料性能不會熱退化，更不會與瀝青發生化學或溶解反應，且可有效改變瀝青低溫硬化、高溫軟化的狀況，能夠適應各種高低溫的路面環境；2） 高溫穩定性：具有很好的抗永久變形能力，能明顯改善瀝青混合料的高溫穩定性；3） 力學性能優異：具有很高的拉伸強度和模量，能有效提高瀝青混合料的低溫抗裂性；4）加筋作用：數量眾多的纖維在瀝青混合料中呈三維隨機分布，且形成網絡結構，瀝青混合料承受的荷載可通過纖維瀝青界面傳遞給纖維，由于纖維的高模量、高抗拉特點，在瀝青混合料中起到類似鋼筋的加強作用，改善混合料使用性能；5） 穩定作用：短纖維截面纖細，每克6mm 長纖維有數十萬根單絲，在較小的纖維摻量的情況下，均勻分散后可形成縱橫交織的空間網絡，增大了結構瀝青的比例，減薄了自由瀝青膜，可防止或阻止瀝青在施工或運營過程中產生遷移，提高瀝青混合料的穩定性；6） 抗老化性能：不老化，不變質退化；7） 綠色環保，可再生利用;8） 施工工藝簡單：拌和時直接加入拌和樓中即可，只需適當延長拌和時間和提高施工溫度。

3 施工工藝與質量控制

摻入玄武巖纖維瀝青混合料施工工藝與《公路瀝青路面施工技術規范》JTG F40-2004 中改性瀝青混合料施工及養護工藝基本相同，但在施工中的關鍵環節需要嚴格控制好指標，以便充分發揮抗車轍劑外摻劑效果，其與一般瀝青混合料相比，在以下三方面有所差別：

1） 纖維投放：根據每次攪拌瀝青混凝土的方量，按照實際配合比要求或建議摻量，正確計算每次加入的纖維重量，并預先將纖維包裝成固定重量的塑料小包。在集料干拌開始，瀝青還未加入及濕拌未開始時，將稱量好的小包纖維投入到拌和樓中，以保證纖維隨集料充分攪拌、分散，在瀝青混合料中添加玄武巖纖維，可采用人工投放的方式，利用攪拌樓側面的觀察窗，由人工直接將預定重量的纖維投入拌和樓，由于玄武巖纖維比較扎手，人工接觸纖維最好帶上塑料手套，也可以采用自動設備投放。

2） 拌和：①與一般瀝青混合料相比，摻加玄武巖纖維后，增加了混合料拌和均勻的難度，為保證玄武巖纖維在瀝青混合料中分散均勻，需將拌和時間適當延長，一般需要增加干拌時間5～10S，濕拌時間延長5～15S。②拌和時的礦料、瀝青加熱溫度與攪拌溫度可參照改性瀝青，瀝青加熱溫度為150～160℃，礦料加熱溫度為170～180℃,氣溫低于10℃時,不應施工。③注意目測檢查混合料的均勻性，及時分析異常現象。拌和后的混合料應均勻，無離析、花白、纖維結團塊現象，拌和完成后應隨機取樣，如纖維均勻分散成單絲狀，則瀝青混合料可投入使用，如仍有成團、束狀纖維，則再延長拌和時間15～30S，即可使用。

3） 攤鋪、碾壓：纖維瀝青混合料應在攤鋪后立即壓實,不應等候。由于纖維具有一定的彈性，摻加玄武巖纖維后通常會增加瀝青混合料的壓實難度，為保證混合料的攤鋪、碾壓效果，應確保出料溫度和碾壓溫度，宜采用中強夯等級的攤鋪機，保證路面初始壓實度不小于85%，壓實時適當增加壓實功率，宜采用大噸位壓路機。緊跟慢壓、高頻低幅、增加3～4 遍即可。

4 施工注意事項

1） 老路面銑刨處理：銑刨前調查路面預埋管線，通知權屬單位；做好雨污水井口、強弱電井口等部位的安全保護；銑刨過程中由專人嚴格控制銑刨厚度，避免出現夾層或超銑現象，保證銑刨面的平整度；銑刨周邊接茬處切割整齊。

2） 長度與摻量：玄武巖纖維最佳使用長度為6mm，這是由于隨著纖維長度的增加，纖維在瀝青混合料中的分散性降低。短切玄武巖纖維在瀝青混合料中的最佳摻量建議為0.2～0.4%。

3） 攤鋪：瀝青攤鋪速度應與供料、壓實速度相平衡，保證連續不斷的均衡攤鋪，中間不停頓。攤鋪過程中仔細查看纖維有無結團現象，如果出現結團應適當調整拌和時間。

4） 接縫施工：纖維瀝青路面的接縫施工必須緊密、連接平順，上面層與下面層的應錯開150mm (熱接縫) 或300～400mm（冷接縫） 以上，相鄰兩幅及上下層的橫向接縫均應錯位1m 以上。

5） 開放交通：瀝青混合料路面應待攤鋪層完全自然冷卻，混合料表面溫度低于50 度后，方可開放交通。需提前開放交通時，可灑水冷卻降低混合料溫度。

5 結語

近年來，盡管我們在瀝青路面中采取了一些技術措施，提高了瀝青路面的高溫穩定性，但是，隨著交通量日益增長、超限車輛增多、渠化交通運行、高溫天氣持續時間長，公路車轍日趨嚴重，玄武巖纖維作為一種新型路用纖維材料，能極大的提高瀝青混合料高溫穩定性，實踐表明，瀝青路面摻加玄武巖纖維后抗車轍、抗裂縫能力明顯提高，對抗水損和抗凍融劈裂能力也有所改善，避免路面早期損壞，從而延長路面使用壽命，降低養護成本，提高了社會效益，為今后新建道路和公路養護提供了一種新技術，具有良好的推廣價值和應用前景。