黃崇仁

(廣西崇左市扶綏縣公路養(yǎng)護(hù)中心，廣西 崇左 532100)

0 引言

近年來，隨著我國公路交通流量和重載車輛的增大，部分公路在投入運(yùn)營不久后便出現(xiàn)輕微坑槽、裂縫及車轍等早期病害，若不及時(shí)進(jìn)行處治，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)對(duì)路面結(jié)構(gòu)造成影響[1-2]。而纖維碎石封層技術(shù)作為一種新型路面封層技術(shù)，已在我國公路養(yǎng)護(hù)工程中得到廣泛應(yīng)用[3]。因此，深入研究纖維碎石封層技術(shù)對(duì)于提升公路質(zhì)量具有重要意義[4]。

目前，國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于纖維瀝青碎石封層技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用展開了大量研究，如韓博等[5]選定5種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，從路面性能提升、費(fèi)用效益、施工和環(huán)境等4個(gè)方面對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)行綜合比選，為路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量保證提供了數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)比選體系。張靜[6]提出了改性乳化瀝青纖維同步碎石封層養(yǎng)護(hù)工藝，認(rèn)為改性乳化瀝青纖維同步碎石封層工藝處理后的路面具有較好的防水、防滑性能，在瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中具有推廣價(jià)值。王金華等[7]結(jié)合國內(nèi)的實(shí)際現(xiàn)狀，對(duì)纖維瀝青碎石封層這一技術(shù)的特點(diǎn)、配合比設(shè)計(jì)、工藝流程等方面進(jìn)行了詳細(xì)研究，認(rèn)為該技術(shù)具有良好的發(fā)展應(yīng)用前景。王素蘭[8]建立了路用性能評(píng)價(jià)體系，闡述了同步加纖維碎石下封層施工工藝和質(zhì)量控制要點(diǎn)，并分析了同步加纖維碎石下封層試驗(yàn)段的路用性能。為進(jìn)一步提升纖維瀝青碎石封層技術(shù)的施工質(zhì)量，以及擴(kuò)大纖維瀝青碎石封層技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用范圍，本文以某公路養(yǎng)護(hù)工程為研究對(duì)象，針對(duì)玻璃纖維瀝青碎石封層技術(shù)處治公路早期病害實(shí)際效果進(jìn)行對(duì)比分析，證明了該技術(shù)可有效恢復(fù)公路使用品質(zhì)，延長公路使用壽命。

1 工程概況

某公路養(yǎng)護(hù)工程起止樁號(hào)為K362+200～K394+500，項(xiàng)目全長32.3 km，公路等級(jí)為二級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度為40 km/h，路基設(shè)計(jì)寬度為10.5 m，路面面層結(jié)構(gòu)為6 cm AC-13瀝青混凝土+4 cm AC-20改性瀝青混凝土+8 cm AC-25瀝青混凝土+20 cm水泥穩(wěn)定基層+20 cm砂礫底基層。道路在運(yùn)營3年后，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)路面出現(xiàn)大量輕微裂縫、坑槽及車轍等早期病害，為保證道路的美觀性和安全性能，研究決定采用玻璃纖維改性瀝青碎石封層技術(shù)對(duì)路面病害進(jìn)行修復(fù)，整體加鋪厚度為6～8 mm。

2 施工原材料

(1)瀝青：玻璃纖維碎石封層粘結(jié)劑選用流動(dòng)性和粘結(jié)性較高的SBS改性瀝青，其相關(guān)技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 SBS改性瀝青技術(shù)要求表

(2)集料：選用規(guī)格為4～8 mm的玄武巖碎石，嚴(yán)格控制粉塵含量不超過0.075 mm比例，其相關(guān)技術(shù)指標(biāo)如下頁表2所示。

表2 玄武巖碎石技術(shù)要求表

(3)纖維：瀝青碎石封層采用長度為6 cm的玻璃纖維，其相關(guān)技術(shù)指標(biāo)如表3所示。

表3 玻璃纖維技術(shù)要求表

3 配合比設(shè)計(jì)

3.1 級(jí)配設(shè)計(jì)

纖維瀝青碎石封層加鋪層瀝青混合料級(jí)配選擇AC-13級(jí)配，其最終目標(biāo)級(jí)配如表4所示。

表4 AC-13目標(biāo)級(jí)配表

3.2 纖維用量及最佳油石比確定

為選擇瀝青混合料較優(yōu)的纖維用量和確定最佳油石比，纖維用量分別選擇40 g/m2、60 g/m2、80 g/m2及100 g/m2，油石比分別選擇4.5%、4.7%、4.9%和5.1%，制備4種瀝青混合料試件進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，結(jié)果如表5所示。

表5 瀝青混合料試驗(yàn)結(jié)果表

根據(jù)表5可知，隨著纖維用量的增加，AC-13瀝青混合料的油石比、飽和度、穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度和殘留穩(wěn)定度值均逐漸增大，空隙率和流值逐漸減小，說明纖維用量越大，瀝青混合料的路用性能越好，其中纖維用量選擇80 g/m2，油石比選擇4.9%對(duì)于瀝青混合料綜合性能的改善效果相對(duì)顯著。

4 養(yǎng)護(hù)效果分析

為分析玻璃纖維瀝青碎石封層對(duì)道路病害的處治效果，選取樁號(hào)K365+200、K372+400、K382+600和K390+500共4個(gè)路段進(jìn)行檢測(cè)，每個(gè)路段橫向布置5個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別對(duì)養(yǎng)護(hù)前后4個(gè)路段的防水性能、抗裂性能、防滑性能及平整度進(jìn)行對(duì)比分析。

4.1 防水性能

為檢測(cè)養(yǎng)護(hù)路段的防水性能，分別計(jì)算養(yǎng)護(hù)前后各測(cè)點(diǎn)的滲水系數(shù)，得到各路段的滲水系數(shù)均值變化曲線如圖1所示。

圖1 養(yǎng)護(hù)前后滲水系數(shù)變化曲線圖

根據(jù)圖1可知，養(yǎng)護(hù)路段采用玻璃纖維瀝青碎石封層處理后，各測(cè)點(diǎn)的滲透系數(shù)均有所減小，說明玻璃纖維瀝青碎石封層可有效改善路面防水性能。養(yǎng)護(hù)前檢測(cè)路段滲水系數(shù)最大達(dá)到127 mL/min，路面防水能力較差，但養(yǎng)護(hù)后檢測(cè)路段的滲透系數(shù)最大未超過30 mL/min，路面防水能力得到顯著提升。主要原因是改性瀝青可有效修復(fù)路面輕微裂縫，增強(qiáng)路面防滲水能力，而纖維的摻入可使瀝青與碎石粘結(jié)性更高，有助于提升路面整體封閉性，由此說明玻璃纖維瀝青碎石封層對(duì)于改善路面防水性能具有優(yōu)良效果。

4.2 抗裂性能

為檢測(cè)養(yǎng)護(hù)路段的抗裂性能，分別計(jì)算養(yǎng)護(hù)前后各檢測(cè)點(diǎn)的彎拉應(yīng)變值，得到各路段彎拉應(yīng)變均值變化曲線如圖2所示。

根據(jù)圖2可知，養(yǎng)護(hù)路段采用玻璃纖維瀝青碎石封層處理后，各測(cè)點(diǎn)的彎拉應(yīng)變值均有所降低，說明玻璃纖維瀝青碎石封層可有效改善路面抗裂性能。養(yǎng)護(hù)前檢測(cè)路段的最大彎拉應(yīng)變值為5 123με，路面抗裂能力相對(duì)較差，但養(yǎng)護(hù)后檢測(cè)路段的最大彎拉應(yīng)變值增至5 970με，路面抗裂能力得到顯著提升。主要原因是纖維的摻入使得瀝青與碎石的粘結(jié)更為牢固，增強(qiáng)了混合料的抗裂性，有助于提升加鋪層整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，由此說明玻璃纖維瀝青碎石封層對(duì)于改善路面抗裂性能具有優(yōu)良效果。

圖2 養(yǎng)護(hù)前后彎拉應(yīng)變變化曲線圖

4.3 抗滑性能

為檢測(cè)養(yǎng)護(hù)路段的抗滑性能，分別計(jì)算養(yǎng)護(hù)前后各檢測(cè)點(diǎn)的構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)，得到各路段構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)均值變化曲線分別如圖3、圖4所示。

圖3 養(yǎng)護(hù)前后構(gòu)造深度變化曲線圖

圖4 養(yǎng)護(hù)前后摩擦系數(shù)變化曲線圖

根據(jù)圖3可知，養(yǎng)護(hù)路段采用玻璃纖維瀝青碎石封層處理后，各測(cè)點(diǎn)的構(gòu)造深度均有所提升，說明玻璃纖維瀝青碎石封層可有效改善路面構(gòu)造深度。養(yǎng)護(hù)前檢測(cè)路段的最大構(gòu)造深度為0.81 mm，路面構(gòu)造深度相對(duì)偏低，不利于路面防滑，但養(yǎng)護(hù)后檢測(cè)路段的最大構(gòu)造深度增至1.12 mm，路面構(gòu)造深度提升了近38.3%，路面防滑能力明顯增強(qiáng)。主要原因是構(gòu)造深度的增大，增大了瀝青路面與輪胎間的摩擦阻力，從而提升了路面的抗滑性能。

根據(jù)圖4可知，養(yǎng)護(hù)路段采用玻璃纖維瀝青碎石封層處理后，各測(cè)點(diǎn)的摩擦系數(shù)均有所提升，說明玻璃纖維瀝青碎石封層可有效改善路面摩擦系數(shù)。養(yǎng)護(hù)前檢測(cè)路段的最大摩擦系數(shù)為61，路面摩擦系數(shù)相對(duì)偏低，不利于路面防滑，但養(yǎng)護(hù)后檢測(cè)路段的最大摩擦系數(shù)增至75，路面摩擦系數(shù)提升了近30%，路面防滑能力明顯增強(qiáng)。主要原因是新纖維瀝青混合料具有良好的棱角性，使路面可形成粗糙紋理，從而增強(qiáng)了路面的摩擦力。綜合來看，玻璃纖維瀝青碎石封層對(duì)于改善路面抗滑性能效果顯著。

4.4 平整性

為檢測(cè)養(yǎng)護(hù)路段的平整度，分別計(jì)算養(yǎng)護(hù)前后各檢測(cè)點(diǎn)的撓度值，得到各路段的最大撓度值變化曲線如圖5所示。

圖5 養(yǎng)護(hù)前后撓度變化曲線圖

根據(jù)圖5可知，養(yǎng)護(hù)路段采用玻璃纖維瀝青碎石封層處理后，各測(cè)點(diǎn)的最大撓度值均有所降低，說明玻璃纖維瀝青碎石封層可有效改善路面平整性。養(yǎng)護(hù)前檢測(cè)路段的最大撓度值為21 mm，路面平整性相對(duì)較差，但養(yǎng)護(hù)后檢測(cè)路段的最大撓度值降至5 mm，路面平整性得到顯著提升。主要原因是路面進(jìn)行纖維瀝青碎石封層處理后，路面坑槽及車轍早期病害得到有效修復(fù)，從而提升了路面的平整性，由此說明玻璃纖維瀝青碎石封層對(duì)于改善路面平整度具有優(yōu)良效果。

5 結(jié)語

本文主要研究了玻璃纖維瀝青碎石封層技術(shù)對(duì)公路早期病害的處治效果，首先對(duì)施工原材料提出了技術(shù)要求，然后對(duì)加鋪層瀝青混合料進(jìn)行了配合比設(shè)計(jì)，并確定了最佳纖維用量和油石比，最后針對(duì)養(yǎng)護(hù)前后路面的抗滑性能、抗裂性能、防水性能及平整度進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，采用玻璃纖維瀝青碎石封層后，路面滲透系數(shù)、彎拉應(yīng)變、構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)及平整度均得到有效改善，路面病害處治效果顯著。