HFM-13超重載上面層新型增強型纖維應用分析

郭 華，申鐵軍

（1.山西路橋集團晉南項目管理有限公司，山西 太原 030006；2.山西路橋建設集團有限公司，山西 太原 030006）

引言

在普通瀝青瑪蹄脂SMA 瀝青混合料（摻普通木質纖維素）的基礎上，由于山西重載煤碳運輸的特殊性，山西蟒河至陽城高速公路路面設計右幅（山西至外省方向）為特重交通，具體為4 cmHFM-13超重載瀝青混合料上面層+6 cmAC-20 改性瀝青混凝土（摻抗車轍劑）中面層+10 cmATB-25 瀝青碎石下面層，各控制參數主要依據《山西蟒河至陽城高速公路瀝青路面施工圖設計》進行。

1 超重載交通瀝青面層原材料試驗

上面層HFM-13 瀝青混合料粗集料使用 5～10 mm 和10～15 mm 兩種規格的白云巖碎石和3～5 mm 自產碎石，細集料為0～3 mm 石灰巖機制砂，礦粉為自產石灰巖加工。生產配合比集料經瀝青拌和與按目標配合比上料、烘干和振動篩分后分成0～3 mm，3～6 mm，6～11 mm 和11～18 mm 四檔熱料。纖維穩定劑為新型木質素纖維，纖維用量按礦料總量的0.4%添加。瀝青采用SBS 改性瀝青，各類原材料試驗結果見表1～表5。

表1 改性瀝青技術性能檢測結果

表2 超重載交通瀝青面層用粗集料檢測結果（冷料）

表3 超重載交通瀝青面層用粗集料檢測結果（熱料）

表4 超重載交通瀝青面層用細集料檢測結果

表5 超重載交通瀝青面層礦粉檢測結果

2 HFM 新型木質纖維素

2.1 HFM 新型木質纖維素性能

HFM新型木質纖維素pH值為中性，比表面積大、比重小、不溶于水及弱酸、堿性液；具有良好的隔熱、保溫、絕緣、隔聲、透氣性能，熱膨脹均勻，不開裂不起殼；能提高抗腐蝕性；具有更好的覆蓋效果[1]，見表6。

表6 纖維性能技術要求

2.2 HFM 新型木質纖維素作用

HFM 新型木質纖維素具有優良的分散性和柔韌性，可增強系統的耐久力與支撐力，提高系統的密實度、強度、穩定性、均勻度[2]。

2.2.1 加筋作用

HFM 型木質素纖維在瀝青混合料中可形成三維網筋，在冬季低溫時，有抗開裂作用。

2.2.2 增稠作用

HFM 型木質素在混合料中通過纖維對瀝青的吸附作用，吸收了更多的瀝青，使集料表面形成更厚的瀝青結構膜，使得混合料的耐久性更好[3]。

2.2.3 分散作用

HFM 型木質素纖維有優良的分散性，可使礦粉與瀝青等組份在混合料中均勻分散，從而防止形成膠團狀物質的路面油斑。

2.2.4 穩定作用

HFM 型木質纖維素可穩定瀝青膜，高溫時，纖維內部空間吸收部分受熱膨脹的瀝青，不致其成為自由瀝青，從而防止泛油，形成更多結構瀝青提高其高溫穩定性。

2.2.5 吸附作用

混合后可形成網狀三維結構，纖維能提高瀝青與礦粉的黏附性，增加瀝青瑪蹄脂的黏度，一定程度上加強集料的黏結能力，起到增強瀝青混合料的作用。

3 HFM-13 生產配合比級配設計

生產配合設計以目標配合比合成級配作為參考，其中以4.75 mm 通過率控制在29%附近作為粗集料用量控制點，0.075 mm 通過率控制在10%作為填料用量控制點。熱料倉比例為4#倉∶3#倉∶2#倉∶1#倉：礦粉=40 ∶30 ∶7 ∶14 ∶9，合成級配見表7。

表7 超重載交通瀝青面層生產配合比合成級配

4 室內試驗檢測結果

4.1 馬歇爾試驗

瀝青混合料在現場取樣，攤鋪后未碾壓前，在路寬1/2～1/3 位置處取樣進行瀝青混合料性能試驗檢測，試驗結果見表8。在油石比為6.0%情況下平行試驗兩次，各項性能符合規范和設計要求。

表8 HFM-13 瀝青混合料馬歇爾試驗結果

4.2 車轍動穩定度

現場取樣的瀝青混合料制成車轍試件進行60 ℃車轍動穩定度試驗，以檢驗設計HFM-13 瀝青混合料的高溫穩定性能，見表9。

表9 HFM-13 瀝青混合料車轍動穩定度試驗結果

可以看出，HFM-13 瀝青混合料的60 ℃高溫車轍性能滿足動穩定度大于4 000 次/mm 的設計要求。

5 現場試驗檢測結果

第二天對鋪筑的上面層進行壓實度、滲水、平整度檢測，檢測結果均滿足要求，見表10。

表10 超重載交通瀝青面層現場實測項目

6 結語

碾壓時，雙鋼輪第一遍振動碾壓后緊跟膠輪碾壓，可以及時封閉混合料表面，壓路機灑水和自然風不易浸入，瀝青混合料在組合第二遍碾壓和第三遍碾壓過程中溫度損失較小，保證瀝青混合料在高溫下碾壓。雙鋼輪連續兩個斷面和第三個斷面碾壓，且斷面長度小于25 m，避免單斷面碾壓方式、碾壓時間較長，造成攤鋪好的斷面不能及時碾壓而溫度損失，出現兩個斷面間溫差而產生碾壓效果差異，進而出現平整度較差的情況。