饒世洪，仇利劍

（江西省現(xiàn)代路橋工程集團(tuán)有限公司，江西 上饒 334000）

1 工程概況

某國道改建工程起訖樁號為K23+400—K45+850，線路長22.45km，路幅寬45.5m，考慮到所在路段交通量大，重載超限車輛多，工程區(qū)夏季炎熱，冬季寒冷。為提升瀝青路面的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及抗疲勞性，抑制基層發(fā)生反射裂縫，主車道面層采用8cm厚的粗粒式瀝青混合料、6cm厚的中粒式瀝青混合料、4cm厚的聚酯纖維改性瀝青細(xì)粒式瀝青混合料。通過摻加具有抗極端溫度、高吸油性、強(qiáng)吸附性等特征的聚酯纖維，充分發(fā)揮吸附瀝青、加筋、分散瀝青混合料、增強(qiáng)黏結(jié)性等性能，能夠增大結(jié)構(gòu)瀝青占比，降低自由瀝青量，通過改性增強(qiáng)混合料整體性能；能提升瀝青飽和度，使礦料結(jié)構(gòu)上所黏附的瀝青膜厚度變大，增強(qiáng)瀝青混合料抗水損性能，有效應(yīng)對交通渠化，促使瀝青路面使用壽命的延長。

2 原材料性能試驗

2.1 聚酯纖維材料試驗

根據(jù)《瀝青路面用纖維》（JT/T 533—2020）的規(guī)定，瀝青路面摻加的聚酯纖維材料直徑20μm±5μm，長度6mm±1.5mm，結(jié)構(gòu)密度（1.35±0.04）g/cm3，210℃環(huán)境下體積應(yīng)無變化且斷裂延伸率不小于15%，抗拉強(qiáng)度不小于500MPa，倍長纖維含量不超過2mg/100g，回潮率不大于0.4%，含水量在2%以下。為確保聚酯纖維均勻分散在瀝青混合料中，必須在拌和時將集料和纖維材料一同投放，集料拌和溫度一般為180～200℃。這也對聚酯纖維材料的耐熱性提出較高要求，要求纖維材料熔點(diǎn)至少達(dá)到250℃，如果抗熱性較差，混合料經(jīng)高溫攪拌后會出現(xiàn)明顯的發(fā)黃、纖維卷曲、纖維絲過短等現(xiàn)象。根據(jù)規(guī)范中推薦的判斷方式，將聚合物纖維在177℃和210℃的試驗環(huán)境下放置60min，并進(jìn)行體積變化觀察；同時，在210℃下測試聚酯纖維材料的斷裂延伸率和抗拉強(qiáng)度，以進(jìn)行材料抗熱性能的定量評價[1]。聚酯纖維材料力學(xué)性能主要體現(xiàn)在斷裂伸長率和抗拉強(qiáng)度等參數(shù)上，為提升瀝青路面在外力沖擊和環(huán)境溫度變化下的抗變形能力，纖維材料必須具備較好的強(qiáng)度和韌性，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，聚酯纖維抗拉強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到500MPa及以上，斷裂延伸率應(yīng)不低于15%，同時還應(yīng)加強(qiáng)纖維材料回潮率控制。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范及工程實際，對市場上可供選擇的16種聚酯纖維材料進(jìn)行性能試驗，纖維材料編號為X1～X16，試驗結(jié)果匯總見表1。由試驗結(jié)果看出，不同型號纖維材料的力學(xué)指標(biāo)相差較大。X7和X16兩種纖維材料斷裂伸長率、抗熱性能明顯達(dá)不到規(guī)范值，且兩種纖維材料加熱后明顯發(fā)黃，熔點(diǎn)不顯現(xiàn)。

表1 16種聚酯纖維材料性能試驗結(jié)果

表1 （續(xù)）

2.2 瀝青混合料性能試驗

聚酯纖維材料性能的判斷除可以從材料本身著手外，還可以通過比較瀝青混合料性能，間接體現(xiàn)纖維性能的好壞。根據(jù)《瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20—2011），通過車轍試驗、四點(diǎn)梁試驗、低溫小梁試驗、浸水馬歇爾試驗[2]等進(jìn)行該公路路面瀝青混合料高溫穩(wěn)定性、疲勞性、抗水損性、低溫抗裂性、疲勞性能檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果選擇最為適宜的聚酯纖維類型。根據(jù)試驗結(jié)果，摻加0.225%聚酯纖維后的瀝青混合料性能比相同級配普通AC-20Ⅰ混合料性能顯著提高，凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比、動穩(wěn)定度、低溫抗裂性等指標(biāo)最大提升幅度分別為4.6%,138.7%和57.4%。

根據(jù)摻加聚酯纖維后瀝青混合料性能與相同級配普通AC-20Ⅰ混合料性能對比可知，聚酯纖維材料自身品質(zhì)對混合料性能有較大影響，在所有纖維材料中，摻加X6和X11纖維后瀝青混合料全部性能指標(biāo)均有所提高，而其余種類的纖維摻加后瀝青混合料只有部分性能提升，并且低溫抗裂性和動穩(wěn)定度兩個指標(biāo)的提升幅度最大；抗水損性并無明顯提升。X8聚酯纖維改性瀝青混合料凍融劈裂達(dá)不到設(shè)計要求，其余纖維混合料凍融劈裂強(qiáng)度均在80%及以上；X6和X11聚酯纖維瀝青混合料劈裂強(qiáng)度比不摻加纖維材料的普通混合料高。

根據(jù)以上試驗，在瀝青混合料中摻加聚酯纖維能有效減少混合料內(nèi)自由瀝青量，使結(jié)構(gòu)瀝青顯著增多，加筋作用增強(qiáng)，促使瀝青混合料低溫抗裂性和高溫抗車轍性提升。同時，纖維自身性能的優(yōu)劣對瀝青混合料抗水損性能也有較大影響，按照設(shè)計比摻加性能優(yōu)良的纖維材料后，纖維在混合料中的分布更為均勻，即使摻加量較小，也會明顯增強(qiáng)混合料抗水損性[3]。

2.3 聚酯纖維的選擇

結(jié)合以上試驗結(jié)果及該公路工程實際，決定在此國道改建工程瀝青路面中面層摻加聚酯纖維材料，并經(jīng)過對以上幾種纖維材料路用性能、價格等的綜合比較后，最終采用工程所在地附近新飛建筑工程有限公司所提供的X6和X11兩種聚酯纖維。

3 施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 配合比設(shè)計

將制備好的試件和聚酯纖維一起加入攪拌鍋中，干拌1min后觀察纖維分散程度，同時摻加適量瀝青后再觀察分散情況。在相同級配、油石比情況下，分別進(jìn)行纖維摻加量為集料用量0.1%,0.2%,0.3%,0.4%時的析漏試驗。根據(jù)表2試驗結(jié)果，隨著纖維摻量的增大析漏損失呈減小趨勢，且遠(yuǎn)小于相關(guān)規(guī)范所規(guī)定的0.2%的析漏損失量，故聚酯纖維最佳摻入量應(yīng)為0.4%，而出于施工成本等方面的考慮最終將纖維材料摻加量控制在0.3%。

表2 不同聚酯纖維摻量的析漏損失

在綜合考慮聚酯纖維改性性能、施工環(huán)境、公路等級等因素的基礎(chǔ)上，將該工程聚酯纖維改性瀝青混合料最佳油石比調(diào)整為6.1%。和普通瀝青混凝土材料相比，纖維材料摻加后因其具有吸附瀝青的作用，所以混凝土油石比會增大0.2%左右。

3.2 混合料拌和及運(yùn)輸

纖維的摻加會使瀝青混合料拌和難度增大，為使混合料中纖維均勻分布，應(yīng)將干拌時間延長15s左右。同時，濕拌時間也應(yīng)延長至15s左右，并保證投料順序的準(zhǔn)確性，即同時投加礦料、聚酯纖維、礦粉，最后再加注瀝青。聚酯纖維所具有的加筋橋接作用能降低瀝青膠漿黏度并提升瀝青膠漿的軟化點(diǎn)，增大瀝青混合料壓實難度，為此，該工程應(yīng)將混合料攪拌及攤鋪碾壓溫度提升5～15℃，具體見表3。

表3 聚酯纖維改性瀝青混合料施工溫度

3.3 攤鋪

攤鋪開始前應(yīng)將攤鋪機(jī)熨平板預(yù)熱至少30min，使溫度升高至120℃及以上，避免因熨平板溫度過低而黏結(jié)熱混合料，使熱料固結(jié)在熨平板底部，在移動過程中必將拉裂攤鋪層，影響施工質(zhì)量。此外，還應(yīng)保證攤鋪過程連續(xù)進(jìn)行，并在攤鋪機(jī)上安裝拓普康全自動找平裝置，根據(jù)施工機(jī)械的配套情況及攤鋪試驗結(jié)果，攤鋪速度應(yīng)控制在2.0～3.0m/min范圍內(nèi)。

攤鋪過程中如果粒料輸送不均勻，則大顆粒料會被擠壓至兩側(cè)，或因為中粒料滾落等原因而造成下層粒料堆積、上層粒料不足，進(jìn)而引發(fā)離析。為此，必須將分料螺旋調(diào)整至機(jī)械正中央位置，保證其葉片恰好能埋入混合料內(nèi)，借助螺旋勻速緩慢分料，有效避免混合料離析。

3.4 碾壓

聚酯纖維改性瀝青混合料碾壓應(yīng)選擇合理的壓路機(jī)械組合并遵循緊跟、慢壓、高頻、低幅的施工原則，分初壓、復(fù)壓和終壓3個階段進(jìn)行。初壓的主要目的在于穩(wěn)定和整平混合料；復(fù)壓則在于混合料的進(jìn)一步密實、穩(wěn)定和成型，此階段對于瀝青路面密實度至關(guān)重要；終壓的目的是消除輪跡，提升路面層平整度。該瀝青路面初壓階段通過鋼輪壓路機(jī)靜壓1～2遍，在結(jié)束初壓后必須進(jìn)行路拱度和平整度檢查。復(fù)壓階段則應(yīng)通過膠輪壓路機(jī)碾壓2遍，借助輪胎壓路機(jī)較好的揉搓功能，使集料之間充分嵌擠，取得較好的壓實度；再振動壓實2遍，進(jìn)一步提升路面密實度。終壓階段，關(guān)閉鋼輪壓路機(jī)振動裝置后碾壓2～4遍，以徹底消除路面輪跡。

4 結(jié)語

綜上所述，必須在充分考慮聚酯纖維材料性能的基礎(chǔ)上選擇合適的纖維材料。該工程應(yīng)用結(jié)果表明，按照設(shè)計比摻加聚酯纖維材料能使瀝青混合料路用性能顯著提升；與常規(guī)瀝青混合料相比，聚酯纖維改性瀝青混合料在施工溫度、拌和時間、施工效果等方面均有較大不同，摻加聚酯纖維后混合料拌和溫度均相應(yīng)提高，以保證纖維材料均勻分散至混合料中。總之，聚酯纖維在該瀝青路面施工中的應(yīng)用取得了較好的過程控制效果，瀝青路面力學(xué)性能也顯著提升。