玄武岩纤维在长上坡路段沥青路面中的应用

玄武岩纤维在长上坡路段沥青路面中的应用李立群【摘要】在高温及重荷载的共同作用下，车辙已成为公路沥青混凝土面层的主要病害之一，也是难以有效解决的一大难题.车辙基本发生在主车道纵向轮迹上，尤其是长大上坡、道路平交道口及收费站进出口处等速度较慢部位.而玄武岩纤维是一种纯天然、抗车辙能力和抗老化性强的新型环保材料，本文结合了沥青混合料及玄武岩矿物纤维的特点进行了玄武岩纤维沥青混合料性能评价，并与不掺加玄武岩矿物纤维的沥青混合料进行对比分析，以便对玄武岩矿物纤维在沥青路面中的应用提供参考.【期刊名称】《浙江交通职业技术学院学报》【年(卷)，期】2011(012)003【总页数】3页(P16-18)【关键词】沥青路面;玄武岩纤维;应用【作者】李立群【作者单位】杭州市交通工程质量安全监督局杭州300014【正文语种】中文【中图分类】U416.2170引言车辙的出现不仅降低了路面的平整度，而且危及到行车的稳定性，当车辙达到一定深度时,由于槽内积水，极易造成汽车漂滑而导致交通事故发生。车辙病害的引发，加剧了路面的早期破坏，车辙不仅导致行车舒适性、安全性下降，甚至造成重大经济损失和广泛的不良社会影响。320国道是浙江省境内重要的主干线公路，是杭州连接浙江中西部广大地区的重要通道。本项目富阳段路线经上青岭西向南至牌楼村东侧，路线折向南，翻越双峰山西面经长山垄至大青，路段中有近3公里连续上坡路段。为探寻、验证科学有效的提高路面抗车辙能力的方法，经充分讨论，选用在沥青混凝土中加入玄武岩纤维(0.3%),来提高沥青路面的抗车辙、抗裂缝能力。并且面层在采用细粒式AC-13C改性沥青基础上，不改变级配和最佳沥青用量的前提下,加入玄武岩纤维(0.3%),在K8+830~K10+900长上坡段进行施工试验。1原材料粗集料为湖州鹿山坞矿业有限公司生产的辉绿岩，其石质坚硬、清洁、不含分化颗粒、颗粒近似立方体;细集料由富阳碎石厂生产的采用石灰岩生产的机制砂,规格为0~2.36mm,该机制砂洁净、干燥、无分化、无杂质并有适当的级配;沥青为浙江省公路物资有限公司SK牌SBS改性沥青。矿物纤维选用浙江石金玄武岩纤维有限公司生产的玄武岩矿物纤维,该类玄武岩矿物纤维是以纯天然火山岩为唯一原材料经1450~1500度高温熔融后快速拉制而成的连续纤维，属于非金属的无机纤维。其各项技术性能结果见表1。表1纤维各技术性能试验项目技术要求检测结果纤维直径(um)/15切断长度(mm)/6/9比重(g/cm3)/2.46熔点(°C)/1450-1500抗拉强度(Mpa)/300弹性模量(Gpa)/90断裂延伸率(%)/3.22沥青混合料性能评价试验根据320国道富阳段施工好路段上面层AC-13改性沥青混合料配合比,1#热料仓9.5~16mm占28.0%,2#热料仓4.75~9.5mm占25.0%,3#热料仓2.36~4.75mm占12.0%,4#热料仓0~2.36mm占33.0%,矿粉占2.0%;最佳油石比4.9%。在不改变沥青混合料的级配，也不增加沥青用量基础上掺入玄武岩纤维(0.3%),进行配合比验证最佳油石比下的浸水马歇尔试验来检验设计沥青混合料的水稳定性能，及车辙试验(60OC)检验沥青混合料的高温稳定性能,分别与原不掺入纤维的沥青配合比进行比较分析,试验结果见表2和表3。表2AC-13最佳油石比下的浸水马歇尔检验混合料类型马歇尔稳定度(kN)浸水马歇尔稳定度(kN)残留稳定度S0(%)要求(％)不掺加纤维11.2210.0089.1掺加纤维12.6911.5591.0285由表2可见，掺入纤维的沥青混合料与不掺纤维的沥青混合料相比有所提高，即沥青混合料的抗水损害和抗冻损害性能明显改善，主要是因为掺入沥青混合料中的纤维纵横交错,吸附部分沥青，增加了结构沥青的比例，减少了自由沥青，使沥青膜处于比较稳定的状态，同时也使得沥青矿粉胶浆粘滞性增强,软化点提高,从而使沥青混合料稳定性提高。表3AC-13最佳油石比下的车辙检验混合料类型油石比(％)动稳定度(次/mm)123平均要求不掺加纤维4.9364539233800378923000掺加纤维4.94640477046654692从表3可以看出，纤维对提高沥青混合料高温动稳定度,改善其抵抗车辙能力具有明显效果，原因主要在于纤维的“加筋”和“桥接”作用，由于这种相互搭接形成纤维沥青胶浆网络,有效增强了对矿料骨架的约束，同时均匀分散的纤维通过〃加筋”和〃桥接”作用，可以使路面上传递的荷载及时分散到矿料骨架和沥青胶浆中，不会引起矿料沿其接触面滑移，或减少这种滑移的趋势,从而增强了矿料骨架的稳定性。从施工路段结果分析，保证玄武岩纤维在混合料中均匀分散是确保其增强增韧沥青混合料的最主要环节。从外观上看，本路段整体良好，表面无泛油、无松散现象;从现场实体试验看，压实度、渗水系数、平整度、摆值、构造深度均能很好满足规范要求，并与原不掺入纤维施工的路段检测数据无明显差异。通车一年后进行现场复测分析,不掺纤维路段个别上坡路段、路线交叉口等路段主车道轮迹带上出现不同程度的的车辙(1~2cm)、裂缝等病害;而掺入纤维的长上坡试验路段无车辙、坑槽、裂缝等病害，平整度检测结果和通车前无明显差别。因此从效果上看，加玄武岩纤维改性沥青砼AC-13良好的动稳度极大提高了其路面的高温稳定性，加上其为无机化合物,不吸油、并有良好的耐久性，减少了路面发生车辙现象，故采用加玄武岩纤维改性沥青砼AC-13施工的面层提高了路面质量，提高了路面使用寿命，从而降低了日后路面养护费用，体现了良好的经济效益。3结语通过配合比设计掺加玄武岩纤维的沥青混合料体积指标(空隙率、间隙率和饱和度)都能满足现行规范要求。对原AC-13改性沥青配合比中掺入(0.3%)纤维施工完成的路段进行渗水、平整度、构造深度、摆值及压实度检测都能满足规范要求,与不掺入纤维的沥青混合料施工路面没明显差别。在抗水损害性能方面掺加玄武岩纤维的沥青混合料抗水性能有一定程度提高。在高温性能方面掺加纤维的沥青混合料高温稳定性能有较大提高(提高24%)。掺加纤维对典型车辙病害的上坡路段施工提供了一种新技术，此技术可推广至新建沥青路面中应用,具有一