（湖北交投智能檢測(cè)股份有限公司，湖北 武漢 430050）

高速公路的發(fā)展速度在一定程度上反映了交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展水平。我國(guó)高速公路發(fā)展至今，不但早期修建的路面開始陸續(xù)發(fā)生病害，而且許多新建或大修的國(guó)省道路面也面臨著諸多損毀，與設(shè)計(jì)使用年限相差甚遠(yuǎn)。造成這些問題的原因是多方面的，如超限超載、設(shè)計(jì)原因和施工原因等。

一、裂縫病害路段路面性能分析

（一）路面裂縫程度

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察，被調(diào)研的湖北省某高速公路路面整體狀況欠佳。根據(jù)路面的實(shí)際情況和病害特點(diǎn)，調(diào)研組選用了新的計(jì)算公式，如式（1）所示。

式中：C—裂隙度，m/(1000m2)

L—裂縫的長(zhǎng)度，m

A—研究路段的路面面積，取1000m2

調(diào)查結(jié)果表明，部分路段裂縫度大于20m/(1000m2)，橫向裂縫較密集，部分路段裂縫大于30條。相對(duì)而言，該高速公路路面向上的裂縫比向下的裂縫多。

（二）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研取樣狀況

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研在路面裂縫密集地段進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)取芯，并展開了綜合分析。

1.橫向裂縫：從取樣結(jié)果看，取樣段的橫向裂縫主要為反射裂縫，且大部分的裂紋下部較寬，上部較窄。后期雨水滲入后，在驅(qū)動(dòng)荷載作用下，雨水侵蝕表面與基層之間的黏結(jié)層，導(dǎo)致表層與基層脫落。

2.縱向裂縫：從所取樣品可以看出，縱向裂縫產(chǎn)生的主要原因是表面混合材料的抗剪強(qiáng)度較差造成的?？v向裂紋邊緣有明顯的損傷現(xiàn)象，但主要集中在上層，其中部分位置向上層發(fā)展，底層與基層相對(duì)完整，表面與基層結(jié)合較好。

3.網(wǎng)狀裂紋：取樣發(fā)現(xiàn)部分裂紋是由表層磨損裂紋引起的。裂縫主要集中在中上層，大部分在上層，少部分在中層，下層和基層狀況良好；少量裂縫已發(fā)展到基層，表層和基層均出現(xiàn)嚴(yán)重松動(dòng)。

二、白云石纖維修補(bǔ)材料的性能研究

纖維混合材料是通過纖維材料的紡織加工工藝形成的一種混合結(jié)構(gòu)材料。纖維的長(zhǎng)徑比較大，易發(fā)生彎曲變形，對(duì)形狀具有很好的適應(yīng)性，可以有效防止混合物開裂。大量研究表明，纖維的種類、長(zhǎng)度、細(xì)度和含量對(duì)纖維瀝青混合料具有明顯影響。本文研究了不同纖維摻量下，馬歇爾指數(shù)的變化及纖維摻合對(duì)低溫抗裂效果的影響，為類似工程的纖維選擇和纖維混合料的設(shè)計(jì)及施工提供相關(guān)依據(jù)。

（一）纖維劑量效應(yīng)

隨著纖維混合料中纖維摻量的不同，纖維在混合料中的分散度、有效比表面積及對(duì)混合料的增強(qiáng)效果也發(fā)生了變化。為了分析纖維用量的影響，本文采用白云石纖維作為研究對(duì)象進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。纖維用量分別為0%、0.20%、0.35%和0.50%，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

由試驗(yàn)結(jié)果可知，混合料的密度隨著瀝青含量的不斷增加而減小，隨著纖維含量的增加，孔隙率和礦料間隙率（VMA）不斷增大。馬歇爾穩(wěn)定性取決于纖維的增強(qiáng)程度和纖維的分散性，其流動(dòng)性有增加的趨勢(shì)。

表1 不同白云石纖維含量試驗(yàn)結(jié)果

表1 不同白云石纖維含量試驗(yàn)結(jié)果

表2 混合料彎曲破壞試驗(yàn)結(jié)果

表2 混合料彎曲破壞試驗(yàn)結(jié)果

混合料中不同纖維摻量直接影響最佳瀝青用量，纖維摻量的增加提高了混合料中最佳瀝青含量。混合料由于纖維含量的增加，提高了瀝青與混合料的接觸面積，需要更多的瀝青將纖維包裹，并且纖維直徑越小，纖維的含量越高，相對(duì)應(yīng)的比表面積越大，從而吸附了更大量的瀝青，最佳瀝青含量相應(yīng)增加。然而，隨著纖維的不斷增加，纖維的分散性使總比表面積不再持續(xù)加大，相對(duì)應(yīng)的瀝青含量也不會(huì)增加。由此可知，纖維的加入會(huì)對(duì)瀝青含量產(chǎn)生影響，當(dāng)纖維摻量過多時(shí)該影響會(huì)減小，因此在使用中應(yīng)合理選擇纖維的用量。

由于纖維的相對(duì)密度和體積較小，因此與無纖維的混合料相比，有纖維摻量的混合料密度較小，且纖維含量越大密度越小。因此，在纖維瀝青混合料的施工中，為保證混合料得到良好的壓實(shí)效果，需要進(jìn)一步把控瀝青混合料的纖維摻量。

研究結(jié)果表明，當(dāng)混合料內(nèi)纖維分散得較為均勻時(shí)，在一定程度內(nèi)，隨著纖維摻量越大，混合料的穩(wěn)定性及抗損傷性明顯提高；當(dāng)纖維摻量過大時(shí)，混合料的穩(wěn)定性開始降低，主要由于纖維的分散性造成。在試驗(yàn)中體現(xiàn)為馬歇爾穩(wěn)定值隨著纖維摻量的不斷增加呈現(xiàn)先增長(zhǎng)、后減小的趨勢(shì)。另一方面，由于纖維含量的增加使得最佳瀝青含量增加，從而加大了瀝青混合料的流動(dòng)性。

纖維用量、空隙率和VMA纖維用量較小且混合均勻時(shí)，纖維的加入占據(jù)一定的空間。纖維的彈性模量大于瀝青及其他的混合料，因此隨著纖維含量的增加混合料的孔隙率變大增加了混合料的壓實(shí)難度。同時(shí)，纖維摻量的增加同樣引起VMA的增大。雖然VMA增加，但瀝青飽和度(VFA)沒有明顯變化表明，瀝青有效薄層厚度隨纖維摻量的增加而增大，有利于混合料的低溫耐久性。

（二）混合料低溫抗裂性能研究

低溫抗裂性能是指瀝青混凝土路面抵抗低溫收縮裂開的能力。隨著溫度持續(xù)降低，瀝青路面的剛度增大，變形能力降低。在外部荷載作用下，部分應(yīng)力不能釋放，因此逐漸積累。當(dāng)材料的抗拉強(qiáng)度超過極限荷載時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫，從而導(dǎo)致路面損壞。

瀝青混合料低溫極限變形能力，反映了材料在低溫下的黏塑性和抗變形能力。瀝青混合料的極限破壞應(yīng)變?cè)礁?，其低溫抗裂性能越好。由分析可知，摻入纖維材料混凝土的抗折強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均高于普通混合料，混凝土的破壞應(yīng)變和剛度模量也相應(yīng)增加。瀝青混合料的抗裂性可以通過添加纖維來提高。

三、結(jié)語

通過試驗(yàn)可知，當(dāng)混合料內(nèi)摻有白云石纖維且分散較為均勻時(shí)，在一定范圍內(nèi)，隨著纖維摻量增大，混合料的穩(wěn)定性及抗損傷性明顯提高。此外，摻入白云石纖維材料白云石的混凝土抗折和抗拉強(qiáng)度均高于普通混合料，因此可作為公路修補(bǔ)材料使用。