玄武岩纤维SMA_13沥青路面的应用研究.docx

中外公路第卷第期 年 月文章编号 ：（）玄武岩纤维沥青路面的应用研究谢祥根（湖南省交通科学研究院 ，湖南 长沙 ）摘要：介绍了木质素纤维和玄武岩纤维的特点。分析研究了玄武岩纤维 沥 青 混合料的路用性能。提出玄武岩 纤 维 沥青混合料的谢伦堡沥青 析漏试验结合料 损失可放宽至 ，矿料间隙率可放宽至 ，沥 青饱和度调整为 。 结合 中国首次全线使用玄武岩 纤 维 的 郴 （州 ） 宁 （远 ）高 速 公 路 ，介绍了玄武岩纤维 路面的施工关键技术 。关键词：道路工程；玄武岩纤维 ；路 用性能；沥青析漏损失前言沥青 玛 蹄 脂 碎 石 混 合 料 （ ， 简称 ）是一种由沥青 结 合料 与少量的纤维稳定 剂、细集料以及较多 量的填料 （矿 粉 ）组成的沥青玛蹄 脂填充于间断级配的粗集料骨架间隙组成一体形成的 沥青混合料。从材料组成方面， 沥青混合料具有 粗集料多、矿粉多、沥青多和细集料少的“三多一少”特 点，是一种间断级配的骨架嵌挤密实结构 ；从材料性能 上， 沥青混合料具有良好的抗车辙变形能力 、疲 劳耐久性、抗 裂 性 能、水 稳 定 性、抗 磨 损 能 力、抗 滑 性 能，路面噪音小，防溅水、防水雾能力强。 沥青混 合料的材料组 成 决 定 了 路 面 的优良路用性能。 路面的耐久性好，使 用寿命长，全寿命周期成本 相对降低。近几年来， 或 沥青路 面成了湖南省高速公路沥青路面的主要结构形式。 沥青混合料必须使用纤维稳定剂 ，纤维具 有 加筋、分散、吸 附沥青、稳 定、增 粘等作 用。 混 合 料沥青多，纤维吸 附沥青能减少沥青析漏和离析。 木 质素纤维不仅表面能粘附沥青 ，而且 纤维内部能吸附 沥青，絮状木质素纤 维比颗粒状木质素纤维的吸油率 大。玄武岩纤维只能在表面吸附沥青 ，不 能在纤维内 部吸附沥青。但是，相对于木质素纤维 ，玄武岩纤维力 学性能好，具有很高 的抗拉强度 ，可 有效增强、增 韧沥 青混合料；工作 温 度 范 围 大，熔 点 ，纤 维 性 能不受沥青混合料高温拌和影响 ；抗老化性能好，不变质退化；水稳定性好，不吸水、不怕潮。近年来美国有一种观点认为木质素纤维拌制的沥 青混合料不能再生使用 ，矿物纤维（大部分是玄武岩纤 维）与集料品种一 样，能 再生使用，所 以矿物纤维用量 大为增加，一些州甚至规定不能再使用木质素纤维 ，这 是一 个值得重视的新动 向。 长 期 以 来，中 国 的 沥青路面，几乎全部采用木质素纤维 ，仅湖北省沪蓉西 高速公路宜恩段在隧道内做了玄武岩纤维 试验段。年通 车 的 湖 南 省 郴 （州 ）宁 （远 ）高 速 公 路主线全长 ， 表 面 层 均 使 用 玄 武岩纤维代替木质素纤维 ，成为中国第一条全线使用 玄武岩纤维 沥青路面的高速公路。 该文结合郴 宁高速公路项目，介绍了玄武岩纤 维 沥 青 混合料的路用性能 、现场施工质量控制等研究成果 。原材料质量原材料质量是确保沥青路面质量的第一关。为了 高质量完成郴宁高速公路玄武岩 表面层施 工，结合湖南省交通 、气候 特点以及 路面的使用 情况，在满足公路沥青路面施工技术 规范的基础上，提出郴宁高速公路材料质量标准 。 玄武岩纤维玄武岩纤维 为 美 国 ? 工 业 公 司 生 产 的 北 美 孚 ? ? 玄武岩纤维。 它采用 特选的玄武岩矿石为原料，经 特定的预处理、在 高温熔 融、提 炼 抽 丝、并 经 特 殊 的 表 面 处 理 而 成。收稿日期 ：作者简介 ：谢 祥根 ，男 ，硕 士 ，高 级工程师 ：中外公路第卷? ? 玄 武 岩 纤 维 的 典 型 物 理 特征见表。表 ? ?玄 武岩纤维 的典型物理特征 参数平 均范 围纤维长 度纤维直 径、和 共级备料。、 和 粗 集 料采用 玄 武 岩 碎 石，由 于 集 料 含 有 集 料，合 成 级 配 只 需 用 、 两级碎石。粗集料质量要求及检测结 果见表。 表 粗集料的质量要求及检测结果 指 标试 验 结 果 技 术 要 求 筛 分含水 率熔 点压碎 值 洛杉矶磨耗损 失 磨光值密 度（）颜色白 色浅 灰色抗拉强 度弹性模 量杂岩含 量软弱颗粒含 量粗集料对 改性沥青的粘附 性级 延伸 率表观相对密度 不燃性要求（ 不燃 ，不 变质，吸水 率 恒 温 箱 ， ）重 量 减 少 沥青 沥 青 混 合 料 采 用 改 性 沥 青，其 质 量要求及检测结果见表。细长扁平颗 粒含 量 颗粒 含量（水 洗法） 表 改性沥青的质量要求及检测结果 试验项目试验结果技术要求 针入 度（ ）针入度指数软化 点 运动粘 度（） 延 度闪 点溶解 度 弹性恢 复贮存稳定性 ，离 析 相对密度实测记录 质量变 化 坚固 性细集料采用深色的优质石灰石破碎的机制砂。机 制砂的质量要求及检测结果见表 。表 机制砂的质量要求及检测结果 指标试验结果技术要求表观相对密度 坚固 性 砂当 量亚甲蓝 值（） 棱角 性 填料 薄膜加热试验 集料针入度 比 延 度填料是采用 以上的洁净石灰石 集 料 研 磨得到的新鲜矿粉。 为了提高玄武岩纤维 沥青混合料的水稳性能 ，添 加 级 水 泥 作 为 填 料代替等量 矿 粉，水 泥 用 量 占 矿 料 总 量 的 。 矿 粉表面层集料要求按 、的质量要求及检测结果见表 。年 第期谢祥根：玄武岩纤维 沥青路面的应用研究表 矿粉的质量要求及检测结果 指标试验结果技术要求 表观密 度（）含水 量 玄武岩纤维 混合料性能 矿料级配设计设计组级配， 通过率分别为设计级配 范围的中值、中值，矿 粉数量均为 左右。 级粒度范 围 外观无团粒结块无团粒结块配从粗到细分别命名为级配 、级 配 、级 配 ，其 合成 级配见表。分别按这 组级配测定 以上粗 集 料 的亲水系数毛体积相对密度、全 部矿料的毛体积相对密度及 塑性指数 以上粗集料松方相对密度 ，并 计算 以上粗集料的 ，结果见表。表 设 计试验级配通过下列筛孔（）的 质量百分 率级配级配 级配 级配 设计级配表 试验级配的粗集料松装间隙率 级配 矿 矿料矿料的毛体 以上粗集料 以上粗集粗集料的松装间 料表观相对密度 毛体积相对密度 积相对密度毛体积相对密度 料松方相对密度 隙率级配 级配 级配 预估油石比 作为 混合料马歇尔 试 件 的 初 始 油 石 比，并 在 成 型 时 按 混 合 料 质 量 的掺入玄武岩纤维 。其试验结果见表。从组初试级配的试验结果得 到 级 配和 级 配表 试验初试级配的体积指标 理论最大 相对密度毛体积相 对密度试件空 隙 率试件矿料 间隙 率试件粗集料骨架间 隙率级配级配 级配 级配 符合 及 的要求，其 中 级配的 筛孔的通过率较大，因 此确定级配 为设计级配。 混合料路用性能 混合料技术指标的调整 公路沥青 路面施工技术规范中的纤维和 混合料技术要求主要是针对木质素纤 维 的，中国也很少在 沥青混合料中使用过 玄武 岩 纤 维。 根 据 厂 家 提 供 的 北 美 孚 玄 武 岩 纤 维 沥青混合料 技 术 要 求 ，空 隙 率 为 、矿 料 间 隙 率、沥 青 饱 和 度 、谢 伦 堡 沥 青 析 漏试验的结合料损失，相当于中 国 的中外公路第卷技术要求。矿 物 纤 维 在 路面中的适应性 研究项目课题组编写的“重庆高速公路沥青路面玄武 岩矿物纤维 施工 技术指南”中 规定，玄 武岩 纤维 混合料的空隙率为 、矿 料间隙率 、沥 青 饱 和 度 、谢 伦 堡 沥 青析漏试验的结合料损失。如果玄武岩 的 空 隙 率 偏 大，就 很 容 易 渗水， 公路 沥 青 路面施工技术规范 中的 混合料空隙率 最为合理。 这就要求在保 持 级 配 范 围不变的前提下，增加沥青用量，提 高沥青饱和度。 玄武岩纤维内部不 玄武岩纤维 施工（）拌 和。 全线 个路面标段均采用 型的 间歇式沥青 拌 和 楼 ，包 括 玛 连 尼 、安 迈 两种，禁止使用二次除尘的 回收粉。 玄武岩 纤维采用纤维投料机加料 ，每盘混合料的纤维吹喷时 间。纤维和集料的干拌 时间 ，湿 拌时间 ，总周 期 以 上。 玄武 岩 纤 维 混 合料的 施 工 温 度 更 应 严 格 控 制 ，出 厂 温 度 为 。能吸附沥青，增加沥 青用量就会相应增加析漏试验结 合料损失。结合室内试验和试验路施工情况 ，即 使析 漏试验结合料损失达到 ，现 场压实既密实，又 不 会出现泛油。 因 此，玄 武 岩 纤 维 沥 青 混 合 料的谢 伦 堡 沥青析 漏试验结合料损失 可 放 宽 至 ，矿 料间隙率可放宽至 ，沥 青饱和度调 整为。 混合料路用性能验证试验选取级配 作 为 混合料的设计级配、 最佳油石比为制备沥青混合料试件 ，路用性能指 标见表。表 玄武岩纤维 混合料路用性能 试验项目试验结果 技术要求空隙 率矿料间隙 率 粗集料骨架间隙率 沥青饱和 度稳定 度 谢伦堡沥青析漏试验结合料损 失 肯塔堡飞散试验的混合料损 失 动稳定 度（次 ）（）运输。 温度对玄武岩纤维的施工特别敏感，应避免温度损失导致混合料离析 、碾压不密实的缺陷。 因此，混合 料 的 运 输、卸 料 等 各 个 过 程 要 尽 量 缩 短 时 间，以减少混合料热量的 损失。 采用载重量在 以 上的大吨位自卸车运料 ，车厢侧面棉被保温，加盖内夹 棉被的双层篷布，以 防混合料温度降低过快。 在装料 过程中，要求自卸车按照前 、后、中 的顺序来回移动 次装料，以减少粗集料的离析现象 。（）摊铺。全线个路面标 均采用陕西中大机械 集团有限责任公司的大功率摊铺机 全断面一 次摊铺，该摊铺机功率大 、受料斗容量大，抗离析，初始 压实度高（以上）。必须缓慢、均匀、连续不间断地 摊铺， 松铺系数为 。 摊铺速度为 ，不超过 。摊铺 过程中尽量减少摊铺 机收斗次数，频繁地 收斗将导致料斗两侧的大粒径混 合料集中，容易产生大面积的离析现象 。（）碾压。配置 台工作质量 以 上的双 驱双振双钢轮压路机紧跟碾压 ，其 中有 台自重 以上的悍马 振 荡压路机便于高墩桥梁沥青路 面的压实。初压、复压、终压应遵循“紧跟、慢压、匀速、 少水、高频、低幅”的原则，终压必须静压。玄武岩纤维的压实对温度要求高 ，必须掌握好碾压区 间 长度，复压用的压路机离摊 铺机的最远距离不超过 。复压最后 阶 段，采 用 直 尺 检 测 纵、横 向 平 整水稳定性残留马歇尔稳定度冻融劈裂强度比度，在最大间隙超过 处做出记号，指挥压路机趁 热及时碾压平整。平整度和压实度必须控制好， 要防止过压和欠压。低温弯曲试验破坏应 变渗水系 数（） 构 造 深 度 从表可以 看 出：玄 武 岩 纤 维 具 有 良 好的高温抗车辙、低温抗裂和抗水损坏性能 。结论（）玄武岩 纤维只 能表面粘附沥青 ，纤 维 内 部 不 能 吸 附 沥 青 。 公路沥青路面施工 技中外公路第卷第期 年 月文章编号 ：（）抽提回收过程对不同沥青结合料适用性研究唐颂，孙元鹏（西南科技大学 环境与资源学院，四川 绵阳 ）摘要：将 道路石油沥青 、改性沥青和橡胶 沥青 ，分别采用三氯乙烯溶解 ，再 用旋 转真空回收仪回收后进行系列试验 ，并将经抽提回收后的沥青及未经抽提回收沥青各项性能 进行对比 ，研 究结果表明 ：采用旋转真空回收仪回收道路石油沥青 ，其各项性能指标影响均较 小 ，可忽略抽提回收过程对道路石油沥青各性 能指标的影响 ，该 回收方法可用于评价老沥青 路面普通道路石油沥青结合料 老 化 程 度。 对 改 性 沥 青 ，抽 提 回 收 过 程对其各项性能指 标影响较大 ，在进行老路面改性沥青结合料老 化程度评价时 ，需 要充分考虑抽提回收方法对 改性沥青各项性能指标的影响 ，对橡胶沥青混合料 ，经过三氯乙烯溶解后 ，胶 粉颗粒从中 脱离出来 ，故不宜采用抽提回收方法对结合料 进行回收评价 ，对 旧橡胶沥青路面结合料的性 能评价 ，需要进行深入研究 。关键词：道路石油沥青 ；改 性沥青；橡胶沥青；抽提回收；适用性在路面性能分析与评价中 ，对路 面沥青进行性能 分析至关重要，以沪宁高速公路扩建工程为例 ，对老路 路面进行性能分析与评价 ，是决定老沥青路面是否铣 刨以及铣刨层位的重要评判依据 ，直 接决定着扩建工 程路面工程量及造价，而对老路路面 沥青结合料性能 评价与分析的关键之一 ，是在老路路面沥青结合料抽 提与回收过程中对沥青老化及其他方面影响 ，抽 提回 收过程是否会对沥青造成老化？ 或 带 来 其 他 方 面 影 响，以及老化和其他方面影响程度有多大 ，直接影响到 该方法的实际工程应用 ，为此，该文采用相同的抽提回 收方式，对种不同沥青结合料进行了试验研究 。櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙术规范 要 求 沥青混合料的谢伦堡沥青析 漏 试 验结合料损失不超过 ，则 玄武岩纤维 沥青混合料的油石比小 ，矿料间隙率和沥青饱和度都 难以满足要求。根据现场施工情况，沥青 混 合料的谢伦 堡 沥 青 析 漏 试 验 结 合 料 损 失 可 放 宽 至 ，矿 料间隙率可放宽至 ，沥 青饱和度调 整为。（）用同样的沥青和集料、同 样的矿料级配，采 用絮状木质素纤维的 最佳油石比为，比 玄武岩纤维 高 。 从外观上看，玄 武岩 纤维 路面比木质素纤维 路面粗 糙。续的质量跟踪。（）玄武岩纤维 的施工难度远大于木 质素纤维