低噪音玄武岩纤维微表处在养护维修工程中的应用

邵建鸿 高宏刚 颜鲁春 宋尚霖＊

（1甘肃省公路发展集团有限公司，甘肃 兰州 730070；2甘肃恒路交通勘察设计院有限公司，甘肃 兰州 730030）

0 引言

微表处是薄层罩面技术的一种，由专门机械设备铺筑完成，作为公路预防性养护，其具有良好的抗滑性能和耐久性能，得到了大规模应用[1-2]。然而，传统沥青路面微表处产生的噪声较大，给行车舒适性带来了影响，在一定程度上制约了传统微表处的应用[3-4]。

近年来，国内外对低噪音微表处进行了大量研究，但效果并不显著。本文结合G30养护维修工程，合理调整微表处集料级配，在级配允许范围内控制关键筛孔通过率，达到混合料降噪及更密实的效果。玄武岩纤维耐高温性能和化学稳定性好，加入沥青路面微表处与沥青有很好的亲和性，可有效增强微表处对道路的修复效果[5]。纤维的加入也有效削弱了汽车轮胎对路面的冲击，振动减小，车内平均噪声更低。

1 工程概况

1.1 养护方案

G30连霍国道主干线永昌至山丹段位于河西走廊，是甘肃东西方向的交通要道。本次设计采用旧路面铣刨+低噪音玄武岩纤维微表处的设计方案，原路面铣刨1cm后摊铺1cm低噪音玄武岩纤维微表处，试验路段桩号为K2042+800-K2043+800，共计1000米。

1.2 病害分析及处治

调查发现，路面病害主要有纵向裂缝及大面积横向裂缝、桥头轮迹带轻微车辙、路基沉陷等。病害处理方案如下：

1）纵、横向裂缝：原路面或铣刨面清扫后采用贴缝带进行封闭处理。

2）桥头轮迹带轻微车辙：采用微表处混合料找平处理。

3）路基沉陷：将原路面铣刨4cm后采用沥青混合料找平处理。

4）伸缩缝混凝土破损：破损的伸缩缝混凝土表面凿毛，清扫后采用聚合物混凝土进行修补处理。

2 配合比设计

2.1 原材料的选择

本次维修路段中沥青采用聚合物改性乳化沥青，胶乳和乳化剂由美国美德维实伟克公司生产。集料选择将4.75～9.5mm粒径碎石调整为4.75～8mm粒径碎石。水泥采用普通硅酸盐水泥；纤维采用玄武岩纤维，掺加量2‰，长度为6mm。

2.2 混合料级配设计

本文结合高速公路开展研究，配合比设计级配采用MS-3型微表处混合料的矿料级配范围[5]。由于关键筛孔的选择在一定程度上影响路面降噪效果，本文将集料的最大粒径由9.5mm降至8mm，并增加了玄武岩纤维。石料配比为0～3mm：3～5mm：5～8mm=55:25:20。低噪音玄武岩纤维微表处混合料级配见表1，混合料不同配合比设计见表2。

表1 低噪音玄武岩纤维微表处混合料级配

表2 低噪音玄武岩纤维微表处混合料配合比

2.3 性能对比

试验选取普通微表处和3种不同配合比低噪音玄武岩纤维微表处进行性能对比试验，结果见表3。

表3 不同配合比微表处混合料性能试验

根据结果可知，传统微表处性能低于掺加玄武岩纤维微表处。当石料配比为0～3mm：3～5mm：5～8mm=55:25:20，配合比设计采用03 时，即乳化沥青用料为石料总重的10.5%，水泥用料为石料总重的1%，用水量为石料总重的6%，玄武岩纤维用量为石料重量的0.2%时，其各项性能指标较高，微表处的早期强度提高较快，耐磨性、抗车辙能力和抗水损害能力也更高。

3 现场检测及试验评价

3.1 现场验收检测

对试验路段进行了现场检测，检测指标均满足质量要求，结果表明，其可以有效改善路面质量。检测指标见表4。

表4 摆值、构造深度和渗水系数检测结果对比

3.2 降噪效果检测

为了测试低噪音玄武岩纤维微表处的降噪效果，试验选择家用普通轿车以60Km/h，80Km/h，100Km/h的行驶速度进行检测。原路面、普通微表处、低噪音玄武岩纤维微表处的车内平均噪音对比见图1。

图1 车内平均噪音对比

由结果可知，玄武岩纤维微表处相比原路面的噪声增加并不明显，相比普通微表处其降低噪声效果明显。当行车速度为100Km/h时，玄武岩纤维微表处路面车内平均噪声低于70dB，能保证行车舒适性，而普通微表处路面车内平均噪声在70dB以上，在行车速度达到100Km/h时噪声达到了74.2dB。

4 结论

1）在传统微表处级配曲线要求范围内，合理调整集料的级配曲线，把4.75-9.5mm粒径碎石调整为4.75-8mm粒径碎石，混合料的颗粒组成更均匀、更密实，降噪效果明显。

2）玄武岩纤维的耐高温和化学稳定性好，抗氧化、防水腐蚀性能突出，与沥青拌合物有很好的亲和力，可大幅提高微表处对道路的养护维修效果，增强耐久性。

3）玄武岩纤维的加入可有效减弱车辆轮胎对路面的冲击，轮胎与路面接触后振动更低，使得传递到车内的平均噪音更低。

4）与原路面相比，低噪音玄武岩纤维微表处的抗滑性能、渗水系数有较大提高，远高于规范要求，在降低噪音的同时能提高路面的抗水损性能。