玄武岩纤维沥青混合料在公路工程中的应用

寇建国

（张家口路桥建设集团有限公司，河北张家口 075000）

0 引言

随着交通量的迅速增加，道路超载对公路路面的寿命的影响尤为严重。因此，在我国公路行业，提高道路使用寿命，推迟道路养护时间成为研究热点问题之一。目前常见的提高沥青混合料性能的方式是在其中掺加新材料来提升混合料各方面性能，常用的掺加材料为玄武岩纤维。玄武岩纤维因其良好的力学性能，在低温时使沥青混合料具有优秀的延展性能，同时，高温性能稳定，不会与沥青混合料中的其他材料发生化学反应[1]。

1 玄武岩纤维的特点

玄武岩纤维主要通过吸附、稳定等作用机理提高沥青混合料性能，其中吸附作用主要是通过吸附沥青形成分界层缓冲应力来实现，该分界层使得沥青混合料具有良好的力学性能。稳定作用是牢固吸附自由沥青，避免自由沥青从沥青混合料内部流出，提高了沥青混合料的稳定性。

相较于其他掺入沥青混合料中的材料，玄武岩纤维在低温时由于其良好的延展性能，抗裂性能良好。其次是最高工作温度可以达到690℃，在高温条件下工作状态稳定，有效提高沥青混合料高温性能。最后是水稳定性好，玄武岩纤维吸水能力低，降低道路水损坏发生概率。

2 工程实例

2.1 工程概况

某道路通车运行多年，道路设计时考虑交通量较低，设计车道为双向六车道，由于当地新建交通枢纽导致该地交通量剧增，导致该道路长时间超负荷运行，出现了大规模车辙、裂缝病害，同时由于当地降水量较大，进一步引发道路水损坏，严重影响来往车辆行车安全和周边居民生活。考虑到该道路进行改扩建工程需要对周边建筑产生一定影响，决定通过在沥青混合料中掺加玄武岩纤维提升道路各方面性能。

2.2 原材料

（1）沥青

该地区原公路所采用沥青为普通沥青混凝土且当地年平均气温较高，因此在车辆荷载作用下产生了十分严重的车辙病害，考虑到该因素，为防止高温病害的再次发生，提高沥青路面的稳定性，经过研究后决定采用改性沥青作为原材料，对改性沥青三大指标、闪点和溶解度等指标进行试验检测。

（2）集料

本工程所采用粗细集料选用玄武岩纤维作为原材料的主要原因是相比石灰岩，玄武岩具有更为良好的坚固性，在作为沥青面层混合料的骨架在来往车辆作用下，具有更高的抗磨耗性能。相比花岗岩碎石，玄武岩碎石则与沥青的黏附等级更高，对玄武岩碎石石料压碎值、洛杉矶磨耗和坚固性等进行试验检测，其检测结果见表1。

表1 碎石技术指标检测结果

（3）玄武岩纤维

玄武岩纤维作为沥青混合料外掺材料，其作用可以提高混合料的各方面性能，其重要意义不言而喻。选择玄武岩纤维时，应严格控制其各方面性能。对所选用玄武岩纤维的吸油率、断裂强度和密度等指标进行检测，检测结果见表2。

表2 玄武岩纤维主要技术指标试验结果

2.3 施工工艺

（1）施工准备

在进行施工时需要对道路交通进行封闭，同时由于需要对面层进行重新摊铺，因此施工前需要对原道路面层沥青混合料进行铣刨处理，根据设计要求的铣刨深度对需要施工的路段进行铣刨，铣刨完毕后对基层上铣刨留下的废料进行清理，整理完毕后开始后续施工[2]。

（2）混合料的拌和

由于沥青中掺加玄武岩纤维技术较高，不适宜采用就地拌和，因此需要通过工厂专用搅拌设备进行拌和。在就地拌和中，玄武岩纤维十分容易结团，不能充分均匀分散至混合料中，因此即使通过专业设备也需要保证拌和施工和拌和温度，保证混合料的充分拌和，拌和前需要提前调配好碎石级配、沥青和玄武岩用量等。

（3）混合料摊铺和碾压

混合料运送至施工场地前需要在铣刨后的基层上洒布一定量的透层油，透层油施工完毕后混合料进场，根据面层厚度要求设置好松铺系数，对摊铺机布料器进行预热处理，施工开始后保证作业的连续性，如出现施工中断，设置必要施工缝，重新开始施工后需要对横向接缝处着重处理。碾压施工在摊铺施工进行后逐步推进，保证混合料在适应温度条件下进行碾压，由于碾压工序与摊铺工序同步进行，因此在碾压时需要控制好压路机与摊铺机的车距，避免造成施工事故[3]。

2.4 施工温度的控制

施工温度的控制保证了工程整体质量，相较于未掺加玄武岩纤维的沥青混合料，掺加后的混合料其要求的施工温度普遍偏高，因此在施工作业时若施工温度控制不当，可能造成无法压实，达不到规定压实度情况，本项目对各施工工序建议控制温度见表3。

表3 施工控制温度

3 试验路段性能检验

由于该道路长期遭受车辙病害，因此评价该工程是否满足要求的条件主要表现在其高温稳定性，通过项目工程选用混合料制备标准车辙板试样进行室内试验，其试验具体结果见表4。

表4 SMA-13车辙试验动稳定度结果对比

根据室内车辙试验动稳定度结果可以得到，在混合料中未掺加玄武岩纤维时，其动稳定度结果为6 358次/mm，掺加一定量的玄武岩纤维后，其动稳定度根据掺加含量有不同程度的提升，掺加0.5%含量的玄武岩纤维时，动稳定度提升至8 943次/mm，提升幅度高达40.6%。表明在混合料中掺加玄武岩纤维后路面的高温性能符合工程预期。

4 结语

本文对玄武岩纤维沥青混合料的技术特点和适用范围进行了介绍，依托实际工程阐述了玄武岩纤维沥青混合料所采用原材料的性能要求和具体施工工艺，通过具体试验数据，得出以下结论：在混合料中未掺加玄武岩纤维时，其动稳定度结果为6 358次/mm，掺加0.5%含量的玄武岩纤维时，动稳定度提升至8 943次/mm，提升幅度高达40.6%。表明在掺加玄武岩纤维后路面在高温条件下更为稳定，不易发生高温病害。