玄武巖纖維碎石封層技術在預防性道路養護中的應用

摘要：以保證預防性道路養護施工質量為目標，以某一級公路為例，研究玄武巖纖維碎石封層技術在預防性道路養護中的應用。該施工技術以改性瀝青和玄武巖纖維為主材料，并且確定合理的配合比以及玄武巖纖維碎石封層施工工藝流程，嚴格按照施工標準以及施工參數完成路面施工。試驗結果表明：深度均在0.55 mm以上；摩擦系數最小值為70.6，最大值為75，滿足施工標準。

關鍵詞：玄武巖纖維 碎石封層技術 預防性 道路養護

中圖分類號：U415 文獻標識碼：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

碎石封層技術在預防性道路養護過程中使用的瀝青材料性能直接影響養護后路面的耐久性[1]，為保證預防性路面養護效果，文中以實際工程為例，將玄武巖纖維用于預防性道路養護中，并采用碎石封層技術進行施工，形成玄武巖纖維碎石封層技術，并分析其應用效果，為道路養護工作提供新的思路和方法。

1玄武巖纖維碎石封層技術

1.1工程概況

為研究玄武巖纖維碎石封層技術在預防性道路養護中的應用效果，以某一級公路為例，該公路全長接近54km，設計時速為80km/h，路基凈寬度為26m，行車道設計寬度為8.5m，主要為瀝青混凝土路面。

對該公路進行全線檢查后發現其在長時間的重載交通下，路面的整體性以及通行安全能受到影響[2]。結合工程的實際情況，文中僅以該公路中一段長度為150m的、病害程度較為嚴重的路段為例，采用玄武巖纖維碎石封層技術進行該路段的預防性養護，提升道路的使用性能[3]。

1.2原材料選擇

文中選擇改性乳化瀝青作為主，結合玄武巖纖維以及碎石進行預防性道路養護施工，其中玄武巖的粒徑大小為5～10 mm、3～5 mm兩種，玄武巖纖維的長度為70 mm[4]，結合養護需求共選擇兩種纖維。改性瀝青與玄武巖纖維相關參數分別見表1、表2。

為保證配合比設計的合理性，本文通過計算最佳玄武巖纖維乳化瀝青質量比、該比例下的瀝青用量以及碎石對瀝青的吸附量，確定最佳的配合比。

在改性瀝青料中，玄武巖纖維具備加筋和橋連作用，在受到荷載作用發生斷裂時，外力對其作用的總功和結構內非保守力做的總功，與結構機械能增量一致[5]。因此，養護路面在荷載作用下的最優斷裂面即為玄武巖纖維從瀝青混合料中拔出的黏附功，并且與瀝青內部斷裂的表面能一致。依據上述能量守恒原理，材料之間的守恒關系公式為

式（1）中：、分別表示瀝青的黏附功和表面能；表示玄武巖纖維的比表面積；和分別表示玄武巖纖維的支數和破裂面直徑。

本文使用的瀝青密度為1，則玄武巖纖維瀝青質量比的計算公式為

式（2）中：表示玄武巖纖維密度。

當玄武巖纖維用量為既定時，瀝青用量的計算公式為

式（3）中：表示玄武巖纖維用量。

本文使用的碎石表面覆蓋率為70%，則碎石對于瀝青的吸附率的計算公式為

式（4）中：表示碎石體積；表示碎石吸收的瀝青質量占據總質量的比例；表示礦料的合成毛體積密度。

依據計算結果，進行相關分析和試驗后，確定改性瀝青的用量為1.8 kg/m2，玄武巖纖維用量為70 g/m2；碎石用量為10 kg/m2。

1.3玄武巖纖維碎石封層技術施工方案

在該公路的預防性玄武巖纖維碎石封層技術方案中，須配置同步碎石封層車、裝載機等，以此保證施工的順利進行[6]。玄武巖纖維碎石封層技術施工工藝流程如圖1所示。

為保證施工質量，須確保原有路面的整體性；如果存在局部病害情況，須對病害位置進行修補，修補完成后方可進行預防性養護施工；并且在養護施工前，須保證原有路面干凈、密實。關鍵施工步驟如下所述。

1.3.1試驗段鋪筑

結合施工現場情況進行試鋪，通過該過程中對施工設備的操作參數進行調整，以此確定最佳的施工參數，并按照設計用量完成改性瀝青和玄武巖纖維的撒布，并對撒布量進行計算，判斷其是否滿足施工標準。試鋪筑完成后進行質量檢驗。施工質量檢驗合格后，則按照試鋪筑的操作參數進行全路段施工[7]。

1.3.2改性瀝青和玄武巖纖維撒布

采用同步碎石封層車進行玄武巖纖維和改性瀝青混合料進行撒布，先撒布一層改性瀝青，撒布完成后在瀝青層面上撒布玄武巖纖維，在此基礎上再進行一次改性瀝青撒布。在撒布完成后，需對撒布量進行檢測，文中采用0托盤進行檢測，其計算公式為

式（5）中：、分別表示撒布前后托盤質量；表示托盤面積。

1.3.3碎石撒布

完成上述操作后進行碎石撒布，其采用同步碎石封層車完成，在撒布過程中，須刪除其中粒徑過大的碎石，撒布過程中需通過人員檢驗撒布質量，保證其撒布的均勻性。路面連接位置在撒布時，為避免造成路面污染，因此將牛毛氈鋪設在接縫處后，再進行噴灑施工。

1.3.4碾壓封層施工

完成撒布后采用輪胎壓路機進行碾壓施工，其包含初壓、復壓和終壓3個步驟，初壓時碾壓速度控制在2 km/h以內，碾壓一次；復壓則碾壓次數為2～3次；終壓時碾壓1次。碾壓完成后，保證碎石大半部分均嵌入瀝青層中；并保證搭接處的連接質量。

1.3.5養護

依據上述步驟完成預防性道路養護中，玄武巖纖維碎石封層技術的施工，需對施工路面進行養護，并且禁止通車，當改性瀝青發生破乳后則可低速行駛。當封層強度達到施工標后，則進行全面通車。

2施工結果分析

為驗證文中施工技術的應用效果，采用鋪沙法和擺式儀進行路面抗滑性能和摩擦性能的計算，并將計算結果與測試標準進行對比，判斷該技術的施工效果，測試結果如表3所示。

對表3分析后得出：通過文中施工技術進行預防性養護施工后，路面的構造深度和摩擦系數值均滿足施工標準，其中構造深度均在0.55 mm以上；摩擦系數最小值為70.6，最大值為75，能夠保證路面穩定性和防滑性。

3結論

本文以實際工程為例，研究玄武巖纖維碎石封層技術在預防性道路養護中的應用，對施工結果進行相關分析后，得出該施工技術在預防性道路養護工程具備較好的應用效果，能夠提升路面的穩定性和抗滑性能。

參考文獻

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[2]熊濤，傅琴華.同步碎石封層技術在瀝青路面預防性養護施工中的應用[J].中國公路，2021（18）：108-109.

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[4]蘇峰.瀝青纖維同步碎石封層技術在公路養護中的應用[J].建筑技術開發，2023，50（6）：91-93.

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[7]何華庭，張敏，李佳駿，等.精細抗滑超表處技術及同步封層車在預防性養護中的應用[J].廣東建材，2022，38（6）：79-82.