玄武岩纤维沥青路面在城市高架中的应用

秦格斐，寇长城，贾维志，吕 飞

（1、中国建筑第七工程局有限公司 郑州 450004；2、扬州大学建筑科学与工程学院 江苏扬州 225127）

0 引言

随着时代的发展，为了缓解交通拥堵现象，城市高架起到了至关重要的作用，并且随着时代的发展，铺面材料不断地进行完善。目前城市高架常常使用水泥混凝土、RST改性沥青、SBS改性沥青等材料进行城市高架的铺筑［1］。但是这些材料铺筑在具有高荷载且既有交通流量大的道路时，路面的使用寿命相比普通道路会大大的缩减，同时对于道路的养护与维修费用也将大程度的增加。因此城市高架急需一种方法来改变沥青混合料的性能，提高其自身的承载能力。

将玄武岩纤维添加到面层可以显著地提高混合料的韧性和耐久性。玄武岩纤维具备吸附性、稳定性、加筋性、粘结性等特点［2］。此时，道路中常常对沥青混合料中掺加玄武岩纤维来起到增加沥青混合料的承载能力。道路工程建设当中，玄武岩纤维已经广泛地应用于沥青路面的各个结构层面上。在道路基层中添加玄武岩纤维可以很好地提高基层的抗裂能力；这些特点完全符合城市高架目前出现的寿命、易出现病害的问题，那么在城市高架的铺面材料也可以使用性能更为优越的玄武岩纤维沥青混合料来进行铺筑。

本文主要研究将玄武岩纤维沥青混合料应用在城市高架中，并对玄武岩纤维沥青混合料运用在扬州市某道路改造中并进行相关性能检测。该改造道路路线总长3.73 km，断面为主六辅六形式。此路段的交通流量相当大，试验在此路段采用玄武岩纤维沥青混合料作为铺面材料来增加道路的使用寿命和承载能力［3］。

1 原材料

本研究中的集料选用石灰岩和玄武岩；矿粉选用磨细的碱性石灰岩石料；沥青选用成品改性沥青；玄武岩纤维选用短切纤维，具备吸附性、稳定性、加筋性、粘结性等特点，而且此纤维还不会产生废弃垃圾，也具有一定的保护环境的作用［4］。

1.1 沥青

玄武岩纤维沥青混合料采用SBS 改性沥青，其性能根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程：JTG E 20—2011》［5］要求检测结果如表1所示。

表1 改性沥青质量检测结果Tab.1 Modified Asphalt Quality Test Results

1.2 粗集料

粗集料采用石灰岩碎石，其性能根据文献［5］要求检测结果如表2所示。

表2 粗集料质量检测结果Tab.2 Coarse Aggregate Quality Test Results

1.3 细集料

选用的细集料性能根据文献［5］要求检测结果如表3所示。

表3 细集料质量检测结果Tab.3 Fine Aggregate Quality Test Results

1.4 矿粉

矿粉选用颗粒状态、形状外观较好的石灰岩矿粉，其性能根据文献［5］要求检测结果如表4所示。

表4 矿粉质量检测结果Tab.4 Mineral Powder Quality Test Results

1.5 玄武岩纤维

玄武岩纤维为玄武岩短切纤维，表面呈深褐色、无污染，且技术性能应符合《公路工程玄武岩纤维及其制品 第1部分：玄武岩短切纤维：JT/T 776.1—2010》［6］的要求。玄武岩短切纤维的技术性能测试结果如表5所示［4］。

表5 玄武岩短切纤维性能指标及检测数据Tab.5 Basalt Short-cut Fiber Performance Index and Detection Data

2 玄武岩沥青混合料组成比设计

玄武岩纤维沥青混合料级配曲线如图1所示。根据道路使用玄武岩纤维的经验选取AC−13C沥青混合料的油石比为5%。

图1 生产配合比级配Fig.1 Production Mix Ratio Cascade

2.1 高温稳定性

对高温稳定性的评价采用了车辙的试验方法，对掺加0.3%玄武岩纤维沥青混合料在60 ℃、0.7 MPa 条件下进行动稳定性试验结果如表6所示［7］。

表6 车辙试验结果Tab.6 Rut Test Results

2.2 低温抗裂性

本试验按照《沥青混合料低温抗裂性能评价方法：GB/T 38948—2020》，使用低温弯曲试验来评价玄武岩沥青混合料在温度−10 ℃、加载速率为50 mm/min条件下的低温抗裂性，试验结果为弯拉强度13.32 MPa，弯拉应变3 040 MPa，劲度模量为4 386 MPa［8］。

2.3 水稳定性

本试验采用的是符合《公路沥青路面设计规范：JTG D50—2017》要求的浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，来对玄武岩沥青混合料进行水稳定性检测，试验结果如下：残留稳定度为96.3%，技术要求＞85%，残留强度比为93.2%，技术要求＞80%［9］。

3 沥青混合料工程施工

3.1 玄武岩纤维沥青的搅拌

沥青混合料所需的搅拌时间根据具体的施工情况试拌确定。在进行拌和之前需要将沥青与碎石进行加热处理，并且在进行拌和时需要进行温度的调控，避免出现沥青老化的现象，从而降低沥青混合料的使用性能，在拌和充分的时候加入玄武岩纤维与矿粉接着进行搅拌，直至搅拌均匀。

3.2 玄武岩纤维沥青混合料运输

玄武岩沥青混合料属于热拌沥青混合料，所以在运输此材料时需要使用吨位较大的运料车进行运输，但是在运输前不能超载运输，且运输时候不能速度过快，防止紧急刹车现象的出现。运料车运输此材料时应该富有余力，且对高速公路、一级公路，宜等候的运料车多于5辆时才可以开始摊铺。

3.3 玄武岩纤维沥青混凝土的摊铺、碾压

3.3.1 摊铺

玄武岩纤维沥青混合料在进行摊铺时需要使用沥青摊铺机来进行摊铺工作，此时如果在道面上喷洒粘层油，需要采用履带式摊铺机。摊铺机设备上的受料斗需要刷上隔离剂或者防粘结剂。

摊铺过程采用自动找平方式，在上面层适合使用雪橇式或者平衡梁的方式来起到对摊铺厚度的控制作用。

摊铺机在摊铺时需保持与运料机之间相互配节，控制好进料的速度，这样才能有效地进行各项数据指标的检测，从而对施工状况进行校正，使得施工质量处于正常受控状态。

3.3.2 碾压

在进行压实程序时应该根据道路要求配备足够数量的压路机，并且根据合适的道路状况选择合理的压路机组合方式，包括初压、复压、终压的碾压步骤。如果施工环境比较恶劣的时候，应该适量增加压路机数量［10］。

3.4 应用效果及评价

扬州某道路改造工程竣工后的检测结构均满足《道路排水性沥青路面技术规范：DG/TJ 08−2074−2016》要求［11−12］，如表7所示。

表7 扬州某道路改造工程路面性能检测数据数值汇总Tab.7 Numerical Summary of Pavement Performance Test Data of a Road of Yangzhou City

4 结语

通过在扬州某道路改造工程实践中的成功应用，证明玄武岩纤维沥青混合料运用在城市高架中性能也相当适合，在施工过程中能保证施工质量、效率，可为类似工程提供一定的参考价值。