玄武岩纤维碎石封层技术在预防性道路养护中的应用

摘要：以保证预防性道路养护施工质量为目标，以某一级公路为例，研究玄武岩纤维碎石封层技术在预防性道路养护中的应用。该施工技术以改性沥青和玄武岩纤维为主材料，并且确定合理的配合比以及玄武岩纤维碎石封层施工工艺流程，严格按照施工标准以及施工参数完成路面施工。试验结果表明：深度均在0.55 mm以上；摩擦系数最小值为70.6，最大值为75，满足施工标准。

关键词：玄武岩纤维 碎石封层技术 预防性 道路养护

中图分类号：U415 文献标识码：A

Application of Basalt Fiber Chip Sealing Technology in Preventive Road Maintenance

SHI Haotian

Qingyang Highway Development Center of Gansu Province， Qingyang City， Gansu Province， 745000 China

Abstract： Aiming at ensuring the quality of preventive road maintenance construction， the application of Basalt Fiber Chip Sealing technology in preventive road maintenance is studied by taking a certain grade 1 highway as an example. The construction technology uses modified asphalt and basalt fiber as the main materials， and determines the reasonable mix ratio and the construction process of basalt fiber chip sealing layer， and completes the pavement construction in strict accordance with the construction standards and construction parameters. The test results show that the depths are all above 0.55mm. The minimum friction coefficient is 70.6， and the maximum is 75， which meets the construction standard.

Key Words： Basalt fiber; Chip sealing technology; Preventive; Road maintenance

碎石封层技术在预防性道路养护过程中使用的沥青材料性能直接影响养护后路面的耐久性[1]，为保证预防性路面养护效果，文中以实际工程为例，将玄武岩纤维用于预防性道路养护中，并采用碎石封层技术进行施工，形成玄武岩纤维碎石封层技术，并分析其应用效果，为道路养护工作提供新的思路和方法。

1玄武岩纤维碎石封层技术

1.1工程概况

为研究玄武岩纤维碎石封层技术在预防性道路养护中的应用效果，以某一级公路为例，该公路全长接近54km，设计时速为80km/h，路基净宽度为26m，行车道设计宽度为8.5m，主要为沥青混凝土路面。

对该公路进行全线检查后发现其在长时间的重载交通下，路面的整体性以及通行安全能受到影响[2]。结合工程的实际情况，文中仅以该公路中一段长度为150m的、病害程度较为严重的路段为例，采用玄武岩纤维碎石封层技术进行该路段的预防性养护，提升道路的使用性能[3]。

1.2原材料选择

文中选择改性乳化沥青作为主，结合玄武岩纤维以及碎石进行预防性道路养护施工，其中玄武岩的粒径大小为5～10 mm、3～5 mm两种，玄武岩纤维的长度为70 mm[4]，结合养护需求共选择两种纤维。改性沥青与玄武岩纤维相关参数分别见表1、表2。

为保证配合比设计的合理性，本文通过计算最佳玄武岩纤维乳化沥青质量比、该比例下的沥青用量以及碎石对沥青的吸附量，确定最佳的配合比。

在改性沥青料中，玄武岩纤维具备加筋和桥连作用，在受到荷载作用发生断裂时，外力对其作用的总功和结构内非保守力做的总功，与结构机械能增量一致[5]。因此，养护路面在荷载作用下的最优断裂面即为玄武岩纤维从沥青混合料中拔出的黏附功，并且与沥青内部断裂的表面能一致。依据上述能量守恒原理，材料之间的守恒关系公式为

式（1）中：、分别表示沥青的黏附功和表面能；表示玄武岩纤维的比表面积；和分别表示玄武岩纤维的支数和破裂面直径。

本文使用的沥青密度为1，则玄武岩纤维沥青质量比的计算公式为

式（2）中：表示玄武岩纤维密度。

当玄武岩纤维用量为既定时，沥青用量的计算公式为

式（3）中：表示玄武岩纤维用量。

本文使用的碎石表面覆盖率为70%，则碎石对于沥青的吸附率的计算公式为

式（4）中：表示碎石体积；表示碎石吸收的沥青质量占据总质量的比例；表示矿料的合成毛体积密度。

依据计算结果，进行相关分析和试验后，确定改性沥青的用量为1.8 kg/m2，玄武岩纤维用量为70 g/m2；碎石用量为10 kg/m2。

1.3玄武岩纤维碎石封层技术施工方案

在该公路的预防性玄武岩纤维碎石封层技术方案中，须配置同步碎石封层车、装载机等，以此保证施工的顺利进行[6]。玄武岩纤维碎石封层技术施工工艺流程如图1所示。

为保证施工质量，须确保原有路面的整体性；如果存在局部病害情况，须对病害位置进行修补，修补完成后方可进行预防性养护施工；并且在养护施工前，须保证原有路面干净、密实。关键施工步骤如下所述。

1.3.1试验段铺筑

结合施工现场情况进行试铺，通过该过程中对施工设备的操作参数进行调整，以此确定最佳的施工参数，并按照设计用量完成改性沥青和玄武岩纤维的撒布，并对撒布量进行计算，判断其是否满足施工标准。试铺筑完成后进行质量检验。施工质量检验合格后，则按照试铺筑的操作参数进行全路段施工[7]。

1.3.2改性沥青和玄武岩纤维撒布

采用同步碎石封层车进行玄武岩纤维和改性沥青混合料进行撒布，先撒布一层改性沥青，撒布完成后在沥青层面上撒布玄武岩纤维，在此基础上再进行一次改性沥青撒布。在撒布完成后，需对撒布量进行检测，文中采用0托盘进行检测，其计算公式为

式（5）中：、分别表示撒布前后托盘质量；表示托盘面积。

1.3.3碎石撒布

完成上述操作后进行碎石撒布，其采用同步碎石封层车完成，在撒布过程中，须删除其中粒径过大的碎石，撒布过程中需通过人员检验撒布质量，保证其撒布的均匀性。路面连接位置在撒布时，为避免造成路面污染，因此将牛毛毡铺设在接缝处后，再进行喷洒施工。

1.3.4碾压封层施工

完成撒布后采用轮胎压路机进行碾压施工，其包含初压、复压和终压3个步骤，初压时碾压速度控制在2 km/h以内，碾压一次；复压则碾压次数为2～3次；终压时碾压1次。碾压完成后，保证碎石大半部分均嵌入沥青层中；并保证搭接处的连接质量。

1.3.5养护

依据上述步骤完成预防性道路养护中，玄武岩纤维碎石封层技术的施工，需对施工路面进行养护，并且禁止通车，当改性沥青发生破乳后则可低速行驶。当封层强度达到施工标后，则进行全面通车。

2施工结果分析

为验证文中施工技术的应用效果，采用铺沙法和摆式仪进行路面抗滑性能和摩擦性能的计算，并将计算结果与测试标准进行对比，判断该技术的施工效果，测试结果如表3所示。

对表3分析后得出：通过文中施工技术进行预防性养护施工后，路面的构造深度和摩擦系数值均满足施工标准，其中构造深度均在0.55 mm以上；摩擦系数最小值为70.6，最大值为75，能够保证路面稳定性和防滑性。

3结论

本文以实际工程为例，研究玄武岩纤维碎石封层技术在预防性道路养护中的应用，对施工结果进行相关分析后，得出该施工技术在预防性道路养护工程具备较好的应用效果，能够提升路面的稳定性和抗滑性能。

参考文献

[1]罗运辉，安昶.沥青路面预防性养护应用效果对比研究[J].公路，2022，67（6）：352-359.

[2]熊涛，傅琴华.同步碎石封层技术在沥青路面预防性养护施工中的应用[J].中国公路，2021（18）：108-109.

[3]贾文斌.沥青纤维碎石封层在高速公路养护中的应用分析[J].工程技术研究，2024，9（1）：113-115.

[4]苏峰.沥青纤维同步碎石封层技术在公路养护中的应用[J].建筑技术开发，2023，50（6）：91-93.

[5]王志显.纤维沥青碎石封层技术在公路工程中的应用[J].工程建设与设计，2023（2）：173-175.

[6]索智，查伟，聂磊，等.超大粒径级配碎石在沥青路面基层中的应用研究[J].公路，2022，67（4）：35-40.

[7]何华庭，张敏，李佳骏，等.精细抗滑超表处技术及同步封层车在预防性养护中的应用[J].广东建材，2022，38（6）：79-82.