交通運輸領域采取玄武巖纖維微表處技術對高速公路養護的體會

文/張寶鑫

隨高速公路里程增加，我國對于公路養護需求也日益增長，作為高速公路養護關鍵性手段，玄武巖纖維微表處技術已得到廣泛應用和飛速發展?；诖?，本文通過查閱現有文獻，從原材料試驗、配合比設計和施工工藝三方面出發，對交通運輸領域中玄武巖纖維微表處技術的應用進行了深入分析，旨在強化高速公路路用性能優越性，同時為相關工程提供參考?，F階段，針對高速公路養護，更為強調預防性管理，即在路面有輕微破損的跡象時，就對病害可能原因進行分析，并采取預養護對策處理，以較低成本恢復公路性能，從而達到延長壽命的目的。作為微表處類型之一，玄武巖纖維微表處技術不僅能對路面所受外部環境侵害起到有效預防作用，而且能對路面的裂縫、松散及車轍等輕微性病害起到修補作用，進而顯著提升其性能，故已被廣泛用于高速公路養護中。

1.原材料試驗

1.1 纖維。作為優質增強型纖維材料之一，玄武巖纖維強度和彈性模量都比較高，在提升混合料的抗拉強度和韌性、路面的抗車轍性和抗裂性方面有顯著性作用?，F階段，以摻加浸潤劑的類型為依據，可以將玄武巖纖維劃分為親水材料和親油材料。其中，親水型在遇水之后，有著較快的分散速度，在水泥混凝土中較為適用；親油型在水中能持續維持束狀，在瀝青混凝土中較為適用[1]。以長6mm親油型的玄武巖纖維為例，參照百分比為0、0.2、0.3、0.4的摻量實施控制，其性能如表1所示。

表1 玄武巖纖維的性能指標

1.2 改性乳化瀝青。為了增強混合料的性能，需要以《公路瀝青路面養護技術規范》（JTG5142—2019）為依據，將陽離子的改性乳化瀝青用于微表處。由于改性乳化瀝青是一種亞性穩定體，因此在使用前需要密封存儲在有攪拌器的罐中，以防受到陽光直射而對品質穩定性產生影響。在使用時，經20min攪拌之后，由密封罐車輸送到現場，存儲的時間要求在兩周以內。

1.3 集料。針對玄武巖纖維微表處技術，所選擇石料需具備較好的干燥度和清潔度，且具有強粗糙性、堅硬性、耐磨性和棱角性。在實際施工時，需要以施工要求為依據，選擇與之相符的粗細集料，保證集料性能滿足工程需求。

1.4 填料。填料形式以礦粉、水泥和消石灰等較為常用，通過摻加填料，能對混合料的拌和時間進行調節，進而促進混合料的和易性提升。

1.5 水。通常而言，普通的自來水中無有機鹽，水質也與規范相符，是玄武巖纖維微表處技術常用類型。

2.配合比設計

2.1 級配和油石比。微表處為高速公路中的磨耗層，倘若級配太細，當車輛在反復碾壓之后，會降低表面的粗糙程度、路面的抗滑性能，因此，此處級配以粗為宜。另外，對于玄武巖纖維微表處的混合料，其性能會受到改性乳化瀝青的摻量影響，倘若摻量太大，會出現泛油的情況；倘若摻量太小，會使得混合料出現松散或者集料脫落的情況。因此，在選擇改性乳化瀝青所摻量上下限時，需要經1h負荷車輪砂黏附量試驗，并結合低溫下彎曲試驗的結果，明確最佳的摻量[2]。

2.2 拌和試驗。玄武巖纖維微表處技術能明顯縮短混合料的固化時間，進而達到交通快速開放目的。因此，在沒有攪拌均勻情況下，為了保證乳液、集料不發生破乳的情況，而對施工質量產生影響，就必須要確保拌和的時間。在一項研究中，將玄武巖纖維的摻量依次設為0.1%、0.2%和0.3%，改性乳化瀝青的摻量配料參照最佳，將纖維摻量0%混合料作為對照。在實施拌和試驗后，所得纖維摻量分別為0%（123s）、0.1%（125s）、0.2%（130s）和0.3%（126s）?？梢?，在摻加玄武巖纖維之后，能明顯提高微表處混合料的拌和時間，且所摻量達0.3%的時候，能與規范要求相符，不僅能保證施工順利實施，而且能縮短交通開放的時間。

2.3 黏聚力試驗。針對玄武巖纖維微表處混合料的黏聚力，主要以抗剪強度這一指標為依據。經分析試驗的結果能發現，當改性乳化瀝青的用量是10.0%的時候，玄武巖纖維不同摻量下，微表處混合料0.5h的黏聚力為0%（1.20N·m）、0.1%（1.22N·m）、0.2%（1.40N·m）、0.3%（1.62N·m）；微表處混合料1h的黏聚力為0%（2.0N·m）、0.1%（2.1N·m）、2.3%（1.40N·m）、0.3%（2.68N·m）?？梢?，通過摻加玄武巖纖維，能在不影響混合料的抗剪強度基礎之上，促進其黏聚力提升，且玄武巖纖維的摻量為0.3%時，效果最佳[3]。

3.玄武巖纖維微表處技術施工工藝

3.1 使用范圍和條件

3.1.1 對于高速路面要求。第一，路面強度：由于玄武巖纖維微表處技術以原路面作為施工載體，而原路面是高速公路承重的主要結構，需要具備一定強度，以達到荷載抵抗、路面變形預防的目的，因此對原路面路面強度有嚴格要求。第二，路面的平整度。對于一些較淺的裂縫和車轍等，玄武巖纖維微表處技術可以起到修復作用，微調路面的平整度。但對于大型裂縫、坑槽等病害，則要通過其他的方式達到填補、修整的目的，以保證路面和施工標準相符。

3.1.2 對于施工環境要求。在施工影響因素中，溫度是一種關鍵性因素。若溫度過高，會使得乳化瀝青的破乳時間太短，而不利于施工，只有溫度適合，才能促進微表處固化效果增強。通常而言，在進行施工時，要求路面的溫度在10℃以上，除此之外還要確保路面清潔，路面太濕、有積水或者下雨天都不可施工。

3.2 施工流程

3.2.1 施工準備。（1）準備好施工所需的機械設備、工具等，確保其保持在工作的狀態。（2）檢測施工路面，將路面泥土和雜物掃除干凈，保證路面清潔。（3）針對施工原料，如玄武巖纖維、填料和乳化瀝青等，使用前需要檢測，符合標準方可使用。（4）在實施交通管制和清潔處理之后，對施工路面進行放樣畫線操作。以施工路面路幅為依據，對攤鋪厚度進行規劃。施畫導線由路緣位置開始，確保攤鋪車是直線駛進，遇車道線、路緣石等參照物時，無需再實施施畫導線操作。

3.2.2 拌合微表處混合料。通過礦料的拌合設備，以配合比為依據，預拌碎石、玄武巖纖維，在拌合后，覆蓋處理混合料，以防其配比發生變化或者丟失。以往，在拌合時，往往將玄武巖纖維切削為各長度纖維段之后再拌合，但由于其強度較高，在多次切削之后會磨損刀片，且切出纖維段會呈束狀，而無法較好分散。因此，在改進之后，以短切的玄武巖纖維為原料，于集料預拌中吹入，這一方法能讓其均勻散布到集料中。在不同的級配石料、拌合設備作用下，能充分摩擦擠壓和攪拌玄武巖纖維，讓束狀纖維充分開纖，在混合料間散布為絲狀，進而促進施工質量提升。針對預拌合好乳化瀝青、填料、添加劑、礦料、水等原料，以生產的配合比、現場礦料含水率為依據，于拌合箱中拌合。之后，在攤鋪槽中置入混合料，讓其均勻分布并保證足夠濕度，即完成了拌合。

2.3 攤鋪微表處。第一，在攤鋪的時候，攤鋪車要對齊放樣時所畫控制線，堅持持續緩慢的原則，保證攤鋪車勻速駕駛，以確保攤鋪的厚度和均勻度與施工要求相符。第二，攤鋪車速度應和混合料的攤鋪、攪拌的速度一致，且施工員需要隨時關注攤鋪情況，以攤鋪平整度、寬度和厚度為依據，對攤鋪速度進行調整。第三，當攤鋪槽內任一材料要用完的時候，需要立即將混合料輸送控制開關關閉[4]。當攪拌器內混合料的攪拌工作完成且攤鋪完畢之后，需要將攤鋪車移出施工的路面，并清洗干凈攤鋪槽。在攤鋪時，若超粒徑的集料造成微表處刮痕等缺陷時，需要選擇橡膠耙人工找平刮痕。針對橫縫、縱縫間較突出部位，也可應用相同方式修整。

3.2.4 路面養護。結束攤鋪之后，實施初期養護操作，此期間需要交通管制高速公路，所有車輛、行人不可通過，并應用同種稀漿修補漏鋪部位。一般而言，在攤鋪之后，無需再壓實，通過行車行駛則可達到道路壓實的目的。不過，對于行車較少施工路段，需要用輪胎壓路機（4.5t）壓實初步成形、破乳混合料。倘若施工的路段不具備壓路機壓實條件，就需要進行人工壓實。當完成高速公路養護之后，需將施工雜物清除，并在滿足開放的條件之后恢復道路通行。

3.3 質量控制。第一，施工前，提供材料檢驗的報告，當符合施工的標準后方可施工。第二，施工前，抽樣檢測混合料。若原材料、乳化瀝青等含水率有變化，需要重新進行配合比設計，并按更改后配合比施工。第三，施工中，以規章制度為依據，嚴格監督施工質量，并于施工后一個月檢測路面，不合標準路面需要及時返工。

結束語

總而言之，通過預防養護技術，能在有效避免高速路面病害繼續擴展的同時，降低養護的成本，延長路面的壽命。作為微表處技術發展及補充，玄武巖纖維微表技術在耐久性、抗滑性、摩阻力和抗疲勞性等方面效果更佳，能在有效修復路面病害基礎之上，增強路面抗車轍、抗開裂和耐磨性等性能。在實際應用時，有關人員需要以高速公路實際情況、施工環境和材料來源等為依據，綜合分析各種因素，以保證玄武巖纖維微表技術實施的效果。