浅析玄武岩纤维在沥青路面车辙处理中的应用及关键施工技术

潘文贵

（安徽省芜湖市公路管理局直属分局，安徽 芜湖 241011）

车辙的产生降低了路面平整度，加剧了路面早期破坏，导致行车舒适性下降，危及行车安全，当车辙达到一定深度，槽内积水积冰，极易造成车辆漂滑，导致交通事故的发生，同时，大规模的车辙将产生广泛的不良社会影响。而常规手段无法彻底处理车辙病害，故本文提出在沥青混合料中加入玄武岩纤维处理车辙病害并浅析关键施工技术。

1 项目应用情况

G205 芜南路是芜湖市的一条重要交通主干线，是芜湖通往皖南及黄山、九华山风景区的重要通道。G205 芜南路K1377+700～K1390+200 段，全长12.5km，主路面宽度为24m，沥青混凝土路面，使用状况总体良好，主要病害为严重车辙、裂缝、坑槽等。路段信号灯交叉口9 处,交叉口处进口道路面均重度车辙，出口道和交叉口处路面有轻度车辙，影响车辆安全通行，为改善道路通行状况，2018年芜湖市公路局对该段道路进行局部中修处理。

1） 车辙产生原因：夏季高温天气，路表达到一定温度时，沥青路面变软，路面强度和稳定性下降。在平交路口、公交车站、收费站进出路口等车辆经常刹车和启动的部位，重载车辆刹车和启动过程中会对路面产生较大的水平推移力，在连续高温和重荷载的共同反复作用下，导致沥青路面产生车辙病害。

2） 车辙处理对策：对车辙病害详细调查，根据车辙的轻重程度及分布位置选择代表性的车辙路面结构层进行钻芯取样，从取芯结果来看，水泥稳定碎石基层、沥青下面层基本完整，无明显破坏，为此，决定采取铣刨加铺上面层处理方式：将老路面上面层4cm 进行铣刨，加铺4cm 细粒式AC-13CSBS 改性沥青混凝土。为提高沥青路面抗车辙能力，决定在火龙岗等主要交叉口段(两侧各200m) 进行短切玄武岩纤维新材料应用试验，在不改变集料级配和沥青用量情况下，在细粒式SBS 改性沥青AC-13C 中掺0.3% 短切玄武岩纤维进行病害处理。

2 玄武岩纤维特性

玄武岩纤维既具有很高耐热性能，又具有较高断裂延伸率，将纤维掺入沥青混合料中，从微观上改变了沥青结合料的性质，提高了沥青混合料高温性能，且纤维具有很大的比表面积，对沥青具有较强的吸附作用，可以有效改善沥青路面的泛油状况，玄武岩纤维具有以下的优点：

1） 工作温度范围大：具有良好的耐高温和耐低温性能（-269～750℃），与沥青高温拌和时，材料性能不会热退化，更不会与沥青发生化学或溶解反应，且可有效改变沥青低温硬化、高温软化的状况，能够适应各种高低温的路面环境；2） 高温稳定性：具有很好的抗永久变形能力，能明显改善沥青混合料的高温稳定性；3） 力学性能优异：具有很高的拉伸强度和模量，能有效提高沥青混合料的低温抗裂性；4）加筋作用：数量众多的纤维在沥青混合料中呈三维随机分布，且形成网络结构，沥青混合料承受的荷载可通过纤维沥青界面传递给纤维，由于纤维的高模量、高抗拉特点，在沥青混合料中起到类似钢筋的加强作用，改善混合料使用性能；5） 稳定作用：短纤维截面纤细，每克6mm 长纤维有数十万根单丝，在较小的纤维掺量的情况下，均匀分散后可形成纵横交织的空间网络，增大了结构沥青的比例，减薄了自由沥青膜，可防止或阻止沥青在施工或运营过程中产生迁移，提高沥青混合料的稳定性；6） 抗老化性能：不老化，不变质退化；7） 绿色环保，可再生利用;8） 施工工艺简单：拌和时直接加入拌和楼中即可，只需适当延长拌和时间和提高施工温度。

3 施工工艺与质量控制

掺入玄武岩纤维沥青混合料施工工艺与《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004 中改性沥青混合料施工及养护工艺基本相同，但在施工中的关键环节需要严格控制好指标，以便充分发挥抗车辙剂外掺剂效果，其与一般沥青混合料相比，在以下三方面有所差别：

1） 纤维投放：根据每次搅拌沥青混凝土的方量，按照实际配合比要求或建议掺量，正确计算每次加入的纤维重量，并预先将纤维包装成固定重量的塑料小包。在集料干拌开始，沥青还未加入及湿拌未开始时，将称量好的小包纤维投入到拌和楼中，以保证纤维随集料充分搅拌、分散，在沥青混合料中添加玄武岩纤维，可采用人工投放的方式，利用搅拌楼侧面的观察窗，由人工直接将预定重量的纤维投入拌和楼，由于玄武岩纤维比较扎手，人工接触纤维最好带上塑料手套，也可以采用自动设备投放。

2） 拌和：①与一般沥青混合料相比，掺加玄武岩纤维后，增加了混合料拌和均匀的难度，为保证玄武岩纤维在沥青混合料中分散均匀，需将拌和时间适当延长，一般需要增加干拌时间5～10S，湿拌时间延长5～15S。②拌和时的矿料、沥青加热温度与搅拌温度可参照改性沥青，沥青加热温度为150～160℃，矿料加热温度为170～180℃,气温低于10℃时,不应施工。③注意目测检查混合料的均匀性，及时分析异常现象。拌和后的混合料应均匀，无离析、花白、纤维结团块现象，拌和完成后应随机取样，如纤维均匀分散成单丝状，则沥青混合料可投入使用，如仍有成团、束状纤维，则再延长拌和时间15～30S，即可使用。

3） 摊铺、碾压：纤维沥青混合料应在摊铺后立即压实,不应等候。由于纤维具有一定的弹性，掺加玄武岩纤维后通常会增加沥青混合料的压实难度，为保证混合料的摊铺、碾压效果，应确保出料温度和碾压温度，宜采用中强夯等级的摊铺机，保证路面初始压实度不小于85%，压实时适当增加压实功率，宜采用大吨位压路机。紧跟慢压、高频低幅、增加3～4 遍即可。

4 施工注意事项

1） 老路面铣刨处理：铣刨前调查路面预埋管线，通知权属单位；做好雨污水井口、强弱电井口等部位的安全保护；铣刨过程中由专人严格控制铣刨厚度，避免出现夹层或超铣现象，保证铣刨面的平整度；铣刨周边接茬处切割整齐。

2） 长度与掺量：玄武岩纤维最佳使用长度为6mm，这是由于随着纤维长度的增加，纤维在沥青混合料中的分散性降低。短切玄武岩纤维在沥青混合料中的最佳掺量建议为0.2～0.4%。

3） 摊铺：沥青摊铺速度应与供料、压实速度相平衡，保证连续不断的均衡摊铺，中间不停顿。摊铺过程中仔细查看纤维有无结团现象，如果出现结团应适当调整拌和时间。

4） 接缝施工：纤维沥青路面的接缝施工必须紧密、连接平顺，上面层与下面层的应错开150mm (热接缝) 或300～400mm（冷接缝） 以上，相邻两幅及上下层的横向接缝均应错位1m 以上。

5） 开放交通：沥青混合料路面应待摊铺层完全自然冷却，混合料表面温度低于50 度后，方可开放交通。需提前开放交通时，可洒水冷却降低混合料温度。

5 结语

近年来，尽管我们在沥青路面中采取了一些技术措施，提高了沥青路面的高温稳定性，但是，随着交通量日益增长、超限车辆增多、渠化交通运行、高温天气持续时间长，公路车辙日趋严重，玄武岩纤维作为一种新型路用纤维材料，能极大的提高沥青混合料高温稳定性，实践表明，沥青路面掺加玄武岩纤维后抗车辙、抗裂缝能力明显提高，对抗水损和抗冻融劈裂能力也有所改善，避免路面早期损坏，从而延长路面使用寿命，降低养护成本，提高了社会效益，为今后新建道路和公路养护提供了一种新技术，具有良好的推广价值和应用前景。