交通运输领域采取玄武岩纤维微表处技术对高速公路养护的体会

文/张宝鑫

随高速公路里程增加，我国对于公路养护需求也日益增长，作为高速公路养护关键性手段，玄武岩纤维微表处技术已得到广泛应用和飞速发展。基于此，本文通过查阅现有文献，从原材料试验、配合比设计和施工工艺三方面出发，对交通运输领域中玄武岩纤维微表处技术的应用进行了深入分析，旨在强化高速公路路用性能优越性，同时为相关工程提供参考。现阶段，针对高速公路养护，更为强调预防性管理，即在路面有轻微破损的迹象时，就对病害可能原因进行分析，并采取预养护对策处理，以较低成本恢复公路性能，从而达到延长寿命的目的。作为微表处类型之一，玄武岩纤维微表处技术不仅能对路面所受外部环境侵害起到有效预防作用，而且能对路面的裂缝、松散及车辙等轻微性病害起到修补作用，进而显著提升其性能，故已被广泛用于高速公路养护中。

1.原材料试验

1.1 纤维。作为优质增强型纤维材料之一，玄武岩纤维强度和弹性模量都比较高，在提升混合料的抗拉强度和韧性、路面的抗车辙性和抗裂性方面有显著性作用。现阶段，以掺加浸润剂的类型为依据，可以将玄武岩纤维划分为亲水材料和亲油材料。其中，亲水型在遇水之后，有着较快的分散速度，在水泥混凝土中较为适用；亲油型在水中能持续维持束状，在沥青混凝土中较为适用[1]。以长6mm亲油型的玄武岩纤维为例，参照百分比为0、0.2、0.3、0.4的掺量实施控制，其性能如表1所示。

表1 玄武岩纤维的性能指标

1.2 改性乳化沥青。为了增强混合料的性能，需要以《公路沥青路面养护技术规范》（JTG5142—2019）为依据，将阳离子的改性乳化沥青用于微表处。由于改性乳化沥青是一种亚性稳定体，因此在使用前需要密封存储在有搅拌器的罐中，以防受到阳光直射而对品质稳定性产生影响。在使用时，经20min搅拌之后，由密封罐车输送到现场，存储的时间要求在两周以内。

1.3 集料。针对玄武岩纤维微表处技术，所选择石料需具备较好的干燥度和清洁度，且具有强粗糙性、坚硬性、耐磨性和棱角性。在实际施工时，需要以施工要求为依据，选择与之相符的粗细集料，保证集料性能满足工程需求。

1.4 填料。填料形式以矿粉、水泥和消石灰等较为常用，通过掺加填料，能对混合料的拌和时间进行调节，进而促进混合料的和易性提升。

1.5 水。通常而言，普通的自来水中无有机盐，水质也与规范相符，是玄武岩纤维微表处技术常用类型。

2.配合比设计

2.1 级配和油石比。微表处为高速公路中的磨耗层，倘若级配太细，当车辆在反复碾压之后，会降低表面的粗糙程度、路面的抗滑性能，因此，此处级配以粗为宜。另外，对于玄武岩纤维微表处的混合料，其性能会受到改性乳化沥青的掺量影响，倘若掺量太大，会出现泛油的情况；倘若掺量太小，会使得混合料出现松散或者集料脱落的情况。因此，在选择改性乳化沥青所掺量上下限时，需要经1h负荷车轮砂黏附量试验，并结合低温下弯曲试验的结果，明确最佳的掺量[2]。

2.2 拌和试验。玄武岩纤维微表处技术能明显缩短混合料的固化时间，进而达到交通快速开放目的。因此，在没有搅拌均匀情况下，为了保证乳液、集料不发生破乳的情况，而对施工质量产生影响，就必须要确保拌和的时间。在一项研究中，将玄武岩纤维的掺量依次设为0.1%、0.2%和0.3%，改性乳化沥青的掺量配料参照最佳，将纤维掺量0%混合料作为对照。在实施拌和试验后，所得纤维掺量分别为0%（123s）、0.1%（125s）、0.2%（130s）和0.3%（126s）。可见，在掺加玄武岩纤维之后，能明显提高微表处混合料的拌和时间，且所掺量达0.3%的时候，能与规范要求相符，不仅能保证施工顺利实施，而且能缩短交通开放的时间。

2.3 黏聚力试验。针对玄武岩纤维微表处混合料的黏聚力，主要以抗剪强度这一指标为依据。经分析试验的结果能发现，当改性乳化沥青的用量是10.0%的时候，玄武岩纤维不同掺量下，微表处混合料0.5h的黏聚力为0%（1.20N·m）、0.1%（1.22N·m）、0.2%（1.40N·m）、0.3%（1.62N·m）；微表处混合料1h的黏聚力为0%（2.0N·m）、0.1%（2.1N·m）、2.3%（1.40N·m）、0.3%（2.68N·m）。可见，通过掺加玄武岩纤维，能在不影响混合料的抗剪强度基础之上，促进其黏聚力提升，且玄武岩纤维的掺量为0.3%时，效果最佳[3]。

3.玄武岩纤维微表处技术施工工艺

3.1 使用范围和条件

3.1.1 对于高速路面要求。第一，路面强度：由于玄武岩纤维微表处技术以原路面作为施工载体，而原路面是高速公路承重的主要结构，需要具备一定强度，以达到荷载抵抗、路面变形预防的目的，因此对原路面路面强度有严格要求。第二，路面的平整度。对于一些较浅的裂缝和车辙等，玄武岩纤维微表处技术可以起到修复作用，微调路面的平整度。但对于大型裂缝、坑槽等病害，则要通过其他的方式达到填补、修整的目的，以保证路面和施工标准相符。

3.1.2 对于施工环境要求。在施工影响因素中，温度是一种关键性因素。若温度过高，会使得乳化沥青的破乳时间太短，而不利于施工，只有温度适合，才能促进微表处固化效果增强。通常而言，在进行施工时，要求路面的温度在10℃以上，除此之外还要确保路面清洁，路面太湿、有积水或者下雨天都不可施工。

3.2 施工流程

3.2.1 施工准备。（1）准备好施工所需的机械设备、工具等，确保其保持在工作的状态。（2）检测施工路面，将路面泥土和杂物扫除干净，保证路面清洁。（3）针对施工原料，如玄武岩纤维、填料和乳化沥青等，使用前需要检测，符合标准方可使用。（4）在实施交通管制和清洁处理之后，对施工路面进行放样画线操作。以施工路面路幅为依据，对摊铺厚度进行规划。施画导线由路缘位置开始，确保摊铺车是直线驶进，遇车道线、路缘石等参照物时，无需再实施施画导线操作。

3.2.2 拌合微表处混合料。通过矿料的拌合设备，以配合比为依据，预拌碎石、玄武岩纤维，在拌合后，覆盖处理混合料，以防其配比发生变化或者丢失。以往，在拌合时，往往将玄武岩纤维切削为各长度纤维段之后再拌合，但由于其强度较高，在多次切削之后会磨损刀片，且切出纤维段会呈束状，而无法较好分散。因此，在改进之后，以短切的玄武岩纤维为原料，于集料预拌中吹入，这一方法能让其均匀散布到集料中。在不同的级配石料、拌合设备作用下，能充分摩擦挤压和搅拌玄武岩纤维，让束状纤维充分开纤，在混合料间散布为丝状，进而促进施工质量提升。针对预拌合好乳化沥青、填料、添加剂、矿料、水等原料，以生产的配合比、现场矿料含水率为依据，于拌合箱中拌合。之后，在摊铺槽中置入混合料，让其均匀分布并保证足够湿度，即完成了拌合。

2.3 摊铺微表处。第一，在摊铺的时候，摊铺车要对齐放样时所画控制线，坚持持续缓慢的原则，保证摊铺车匀速驾驶，以确保摊铺的厚度和均匀度与施工要求相符。第二，摊铺车速度应和混合料的摊铺、搅拌的速度一致，且施工员需要随时关注摊铺情况，以摊铺平整度、宽度和厚度为依据，对摊铺速度进行调整。第三，当摊铺槽内任一材料要用完的时候，需要立即将混合料输送控制开关关闭[4]。当搅拌器内混合料的搅拌工作完成且摊铺完毕之后，需要将摊铺车移出施工的路面，并清洗干净摊铺槽。在摊铺时，若超粒径的集料造成微表处刮痕等缺陷时，需要选择橡胶耙人工找平刮痕。针对横缝、纵缝间较突出部位，也可应用相同方式修整。

3.2.4 路面养护。结束摊铺之后，实施初期养护操作，此期间需要交通管制高速公路，所有车辆、行人不可通过，并应用同种稀浆修补漏铺部位。一般而言，在摊铺之后，无需再压实，通过行车行驶则可达到道路压实的目的。不过，对于行车较少施工路段，需要用轮胎压路机（4.5t）压实初步成形、破乳混合料。倘若施工的路段不具备压路机压实条件，就需要进行人工压实。当完成高速公路养护之后，需将施工杂物清除，并在满足开放的条件之后恢复道路通行。

3.3 质量控制。第一，施工前，提供材料检验的报告，当符合施工的标准后方可施工。第二，施工前，抽样检测混合料。若原材料、乳化沥青等含水率有变化，需要重新进行配合比设计，并按更改后配合比施工。第三，施工中，以规章制度为依据，严格监督施工质量，并于施工后一个月检测路面，不合标准路面需要及时返工。

结束语

总而言之，通过预防养护技术，能在有效避免高速路面病害继续扩展的同时，降低养护的成本，延长路面的寿命。作为微表处技术发展及补充，玄武岩纤维微表技术在耐久性、抗滑性、摩阻力和抗疲劳性等方面效果更佳，能在有效修复路面病害基础之上，增强路面抗车辙、抗开裂和耐磨性等性能。在实际应用时，有关人员需要以高速公路实际情况、施工环境和材料来源等为依据，综合分析各种因素，以保证玄武岩纤维微表技术实施的效果。