纖維微表處在瀝青路面預防性養護中的應用研究

龍旭日

(廣西路建工程集團有限公司，廣西 南寧 530001)

0 引言

預防性養護作為瀝青路面管養工作的重要措施之一，不僅能夠有效抑制原路面結構的損壞程度，還可以顯著延長其使用壽命與保證其行駛質量[1-2]。根據相關調查統計，目前國內的公路養護里程數已接近600萬km，而且每年還在逐步增多，因此預防性養護將成為道路管理工作中的重要研究課題[3-4]。

由于微表處預防性養護技術具有良好的抗磨損性、抗滑性及抗車轍能力，故在瀝青路面養護工程中得到廣泛應用。但在近年來的實際應用工程中發現，微表處的抗裂及抗變形能力均有所欠缺[5-6]。基于上述現狀問題，本文嘗試在傳統微表處中添加少量玄武巖纖維以增強其抗裂性和抗變形性，并對其施工性能與路用性能進行研究，同時結合實際應用工程，針對玄武巖纖維微表處的預防性養護效果進行評價分析，以期為同類瀝青路面的養護管理工作提供指導。

1 原材料

(1)瀝青：選用SBS改性乳化瀝青，其各項性能指標如表1所示。

表1 SBS改性乳化瀝青性能指標表

(2)集料：粗細集料分別選用0～3 mm、3～5 mm、5～10 mm的輝綠巖石料，各項性能指標經測試均符合規范要求。

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

(4)水泥：采用P·O 42.5普通硅酸鹽水泥，其性能指標滿足規范要求。

2 纖維微表處混合料的配合比設計

纖維微表處混合料采用MS-3型級配進行設計，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%，其合成級配設計如表2所示。

表2 纖維微表處混合料級配設計表

3 纖維微表處混合料性能分析

3.1 施工性能

通過對各摻量玄武巖纖維微表處混合料的可拌和時間、粘聚力進行測試，得到試驗結果如表3所示。

表3 纖維微表處施工性能試驗結果表

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間逐漸減小，其中當玄武巖纖維摻量為0%時，微表處混合料的可拌和時間高達152 s；當玄武巖纖維摻量為2.5%時，微表處混合料的可拌和時間為121 s，略高于規范可拌和時間120 s的要求；而當玄武巖纖維摻量為3%時，微表處混合料的可拌和時間僅為113 s，即表明此時微表處混合料已不能滿足拌和與施工時間的要求。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，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，粘聚力增幅則較為明顯，說明玄武巖纖維的粘聚性能較優，故在微表處混合料中具有良好的傳導應力作用。

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、高溫穩定性、低溫抗裂性進行評價，其中濕輪磨耗值分別測試1 d、6 d的磨耗損失量；高溫穩定性試驗首先將纖維微表處混合料破乳，然后放置在60 ℃烘箱內烘干20 h，再取出放入車轍板內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機中(45 ℃)進行動穩定度的測試；低溫抗裂性測試采用室內小梁彎曲試驗機，試驗過程中的加載速度為1 mm/min。通過對纖維微表處混合料進行濕輪磨耗值、高溫穩定性、低溫抗裂性試驗，分別得到濕輪磨耗值、劈裂強度、動穩定度的試驗結果如表4所示。

表4 纖維微表處路用性能試驗結果表

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，當玄武巖摻量由0增至2.5%時，微表處混合料的磨耗值逐漸減小，當玄武巖纖維摻量為2.5%時，磨耗值減至最小，而當玄武巖纖維摻量繼續增大時，磨耗值則出現小幅增大。主要原因是玄武巖纖維摻量在達到最佳用量前其加筋效果逐漸增強，從而提高了微表處混合料的抗磨損性能，但過量會使纖維在微表處混合料內容易出現雜亂結團現象，故抗磨損性能下降。微表處混合料的劈裂強度隨著玄武巖纖維摻量的增加呈先增大后減小變化，當玄武巖纖維摻量為0%時，微表處混合料的劈裂強度僅為1.19 MPa，當玄武巖纖維摻量增至2.5%時，微表處混合料的劈裂強度達到了2.11 MPa，但玄武巖纖維摻量繼續增至3%時，微表處混合料的劈裂強度又下降至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，而當纖維過量時會造成微表處混合料拌和不均勻，容易產生結構破壞，從而降低其低溫抗裂性能。隨著玄武巖纖維摻量的增加，微表處混合料的動穩定度逐漸增大，其中當玄武巖纖維摻量為0～1.5%時，微表處混合料的動穩定度增幅較小，而當玄武巖纖維摻量為1.5%～3%時，微表處混合料的動穩定度增幅則較為明顯，說明玄武巖纖維能有效增強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分布于微表處混合料內，有效增強了瀝青與礦料的粘結力，從而提高了微表處混合料的粘結性能，故微表處混合料高溫穩定性得到有效的提升。

4 纖維微表處混合料的應用研究

對某高速公路K16+000～K18+000段瀝青路面的路況調查報告發現，該路段瀝青路面的主要病害表現為裂縫、車轍以及坑槽。為了保證路面的行駛安全性與舒適性，管養單位決定對該路段瀝青路面采取2.5%玄武巖纖維微表處預防性養護措施。通過對微表處施工前后的瀝青路面展開性能檢測，分別得到路面摩擦系數、構造深度以及滲水系數的平均值如表5所示。

表5 纖維微表處施工前后瀝青路面性能檢測結果表

根據表5可知，原瀝青路面在實施玄武巖纖維微表處養護前的摩擦系數、構造深度、滲水系數分別為44、0.65 mm、8.3 mL·min-1，而微表處養護施工后的摩擦系數、構造深度、滲水系數分別達到了76、1.01 mm、1.0 mL·min-1，說明實施預防性養護后，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防性養護效果良好。

5 結語

(1)隨著玄武巖纖維摻量的增加，微表處混合料的可拌和時間逐漸減少，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，劈裂強度隨之呈先增后減變化，而動穩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)實際工程應用結果表明，在實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防性養護效果良好，值得大規模推廣與應用。