玄武巖纖維碎石封層技術(shù)的應(yīng)用

文/浙江省溫州市公路管理局 葉劍可

纖維碎石封層技術(shù)對公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護有較好的作用，尤其是在長上下坡、高溫或重車過往等路段。本文就加玄武巖纖維的瀝青碎石封層技術(shù)實施效果開展了探討。

玄武巖纖維碎石封層技術(shù)特點

纖維碎石封層技術(shù)，是采用纖維碎石封層核心設(shè)備，將高品質(zhì)改性乳化瀝青、纖維同時撒布到路面，然后在瀝青纖維層上面撒布碎石，經(jīng)碾壓后形成新的磨耗層或者應(yīng)力吸收中間層，其結(jié)構(gòu)是“1層瀝青+1層纖維+1層瀝青+1層碎石”。施工過程中，在兩層均勻灑布的瀝青結(jié)合料之間，撒布經(jīng)過特殊工藝破碎切割的纖維，與瀝青結(jié)合料形成網(wǎng)絡(luò)纏繞結(jié)構(gòu)，類似一層具有高彈性和高強度的防護網(wǎng)墊，其具有良好的應(yīng)力吸收和分散能力，并具有超強的防水功能，能夠有效地防止反射裂縫，從而提高道路的使用壽。

圖1 施工工藝流程圖

材料與設(shè)備

為了確保工程質(zhì)量，纖維碎石封層技術(shù)實施時，材料與設(shè)備要滿足特殊的要求。機械配備要求：高性能的纖維碎石封層機、15m3以上碎石撒布車、26t膠輪壓路機，以及路面清掃、收集機具等。施工材料要求：符合要求的改性乳化瀝青、集料、纖維等，其中集料碎石磨光值（PSV）不小于42，宜采用玄武巖。

玄武巖纖維的技術(shù)特性和路用性能

“玄武巖連續(xù)纖維及其復(fù)合材料”是具有國際先進(jìn)水平的國家863計劃成果，是我國有自主知識產(chǎn)權(quán)的、創(chuàng)新開發(fā)的一種新型路用礦物纖維，屬于非金屬的無機纖維，它是以純天然玄武巖礦石為唯一原料，在1450℃至1500℃熔融連續(xù)拉制而成?！靶鋷r纖維封層技術(shù)應(yīng)用”項目也被列為2009年浙江省公路養(yǎng)護“四新”技術(shù)應(yīng)用的重點攻關(guān)課題之一。

目前，在纖維碎石封層技術(shù)實際應(yīng)用中，大部分施工企業(yè)采用噴射無捻粗紗型玻璃纖維，主要原因是施工方便、技術(shù)簡單、短期一次性投入成本低等。

與玻璃纖維相比，玄武巖纖維除了具有高技術(shù)纖維高強度、高模量的特點外，還具有耐高溫性佳、抗氧化、抗輻射、絕熱隔音、過濾性好、抗壓縮強度和剪切強度高、適應(yīng)于各種環(huán)境下使用等優(yōu)異性能，且性價比好，是一種純天然、環(huán)保的無機非金屬材料，也是一種可以滿足國民經(jīng)濟基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的新的基礎(chǔ)材料和高技術(shù)纖維。具體相關(guān)指標(biāo)比較如表1所示。

在瀝青路面纖維碎石封層預(yù)防性養(yǎng)護中，加玄武巖纖維的瀝青碎石封層具有獨特的致密網(wǎng)絡(luò)纏繞結(jié)構(gòu)，其玄武巖纖維既有良好的吸附和吸收瀝青的作用、分散作用、增黏作用、穩(wěn)定作用，及對路面起到明顯的加筋和橋接作用，極大地提高了路面的柔韌性，從而很好地提高的瀝青路面的高溫抗車轍能力，具有提高低溫抗裂性、抗疲勞性能以及抗水害性能等路用性能。

實驗路段應(yīng)用

2009年，浙江省溫州市首次引入纖維碎石封層技術(shù)。通過在國道104線永嘉段、國道330線鹿城段、省道223線永嘉段等三個試驗路段的實踐，獲得了良好的效果。2013年擴大了應(yīng)用實施里程。2014年，為進(jìn)一步探討該技術(shù)，溫州市公路局除了在普通國省道預(yù)防性養(yǎng)護工程中大量（達(dá)46.6m2）采用纖維碎石封層技術(shù)，還在泰順省道331線分泰段K30+630—K33+414路段采用加玄武巖纖維的瀝青碎石封層預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)。

表1 玄武巖纖維碎石封層技術(shù)的相關(guān)指標(biāo)

該項目長2.784km，施工工期為2014年8月23日至2014年9月5日（高溫季節(jié)時間，滿足實施溫度要求），實施面積為2萬余平方米。該路段實施前，因使用年久，路面出現(xiàn)了不同程度的縱向裂縫、橫向裂縫、龜裂、塊裂等早期病害。近幾年來的瀝青灌縫等小修保養(yǎng)比較到位，雖表面功能有所衰減，但結(jié)構(gòu)強度依然良好，路面狀況還比較好，宜采用預(yù)防性養(yǎng)護。但因該路段屬連續(xù)長上下坡路段，2013年年底以來，因泰順縣城工程建設(shè)項目較多，過往重車明顯增加，此外2014年7月份以來連續(xù)高溫，造成瀝青灌縫材料脫落嚴(yán)重。如果采用普通的玻璃纖維碎石封層技術(shù)，可能會因抗拉及抗車轍能力不夠，導(dǎo)致路面重新出現(xiàn)裂縫等病害。因此，經(jīng)多方考察及研究決定，采用加玄武巖纖維的瀝青碎石封層技術(shù)，目的是檢驗?zāi)芊裼行Щ謴?fù)路面使用功能，延緩病害發(fā)展，延長使用壽命，并是否具有較好的成本效益和社會效益。

應(yīng)用效果評價

路用性能方面

該技術(shù)應(yīng)用后的抗?jié)B、橫向力系數(shù)SFC等重點驗收指標(biāo)試驗檢測數(shù)據(jù)均符合規(guī)范要求，其中橫向力系數(shù)SFC平均值達(dá)59.64≥40（設(shè)計值）；且從目前使用情況看，效果良好，具體表現(xiàn)在以下幾方面：有效地提高了路面磨耗層的耐磨性及抗車轍能力，目前未出現(xiàn)車轍、坑洞等早期病害，并一定程度上提高了平整度；一定程度上恢復(fù)了原有路面使用功能，2014年路面使用性能指數(shù)PQI檢測數(shù)據(jù)較2013年提高1.5個百分點，即2014年P(guān)QI為96.5，2013年P(guān)QI為95.0；有效地抑制了瀝青路面常規(guī)裂縫的產(chǎn)生和水侵蝕，目前未發(fā)現(xiàn)路面裂縫及滲水現(xiàn)象；延長了路面的使用壽命，目前路面技術(shù)狀況良好。

經(jīng)濟性方面

浙江省對玻璃纖維瀝青碎石封層的批復(fù)預(yù)算單價大概在28元左右，其中纖維按照每平方米摻量60g計算，玻璃纖維每平方米單價為0.48元，玄武巖纖維每平米單價為1.32元，高出玻璃纖維每平方米0.84元，高出比例僅占纖維碎石封層總價的3%。但由于玄武巖纖維的抗拉強度、抗磨強度強于玻璃纖維，從長遠(yuǎn)來看，只是一次性的建設(shè)成本增加，但可以節(jié)省以后的養(yǎng)護成本。尤其是對于長上下坡、高溫及重車過往路段，玻璃纖維碎石封層很難保證預(yù)防性養(yǎng)護的質(zhì)量效果；對于一般路段，玻璃纖維碎石封層使用年限如果是兩年，則玄武巖纖維封層至少在三年以上，可見大大地提高了經(jīng)濟效益。

社會效益方面

隨著國內(nèi)交通事業(yè)的迅速發(fā)展，瀝青路面里程也隨之迅速增加，導(dǎo)致瀝青路面病害處理產(chǎn)生的黑色污染將越發(fā)嚴(yán)重。玄武巖纖維碎石封層延長了路面使用壽命，減少了車轍病害銑刨處理所產(chǎn)生的廢料，減輕了環(huán)境污染的壓力，并且所需的資源、能源也明顯減少。此外，玄武巖纖維為天然環(huán)保型材料，不影響瀝青混合料的回收利用，充分體現(xiàn)了資源節(jié)約、環(huán)境友好及公路安全暢通等良好的社會效益，對我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展、緩解環(huán)境和橡膠資源匱乏帶來的壓力起到積極的作用，并可為公路提高抗車轍能力提供一種新的材料和保障。