摘要 超薄罩面作為公路養(yǎng)護的常用技術手段，可顯著增強瀝青路面的路用性能，延長道路運營年限。為有效提升超薄罩面材料的使用性能，防止產(chǎn)生早期質(zhì)量缺陷，保證罩面層的耐久性、穩(wěn)定性，文章提出了摻配玄武巖纖維改善超薄罩面路用性能的方案，闡述了玄武巖纖維的作用機理及原材料選用標準，利用室內(nèi)試驗進行了配合比設計，并對其路用性能實施了評價，得出集料粒徑9.5 mm、纖維長度6.0 m、摻量0.2%～0.3%條件下的超薄罩面摻合料路用性能最優(yōu)。工程實踐表明，瀝青路面加鋪玄武巖纖維超薄罩面后，路用性能得到顯著提升，路面技術狀況良好，運營至今未出現(xiàn)質(zhì)量病害，充分驗證了玄武巖纖維增強超薄罩面路用性能的可行性。

關鍵詞 公路工程項目；超薄罩面；玄武巖纖維；瀝青混合料；配合比設計

中圖分類號 U414 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）03-0066-03

0 引言

公路瀝青路面在車輛持續(xù)碾壓條件下，極易產(chǎn)生疲勞破壞，如路面開裂、車轍、坑槽、松散等，嚴重影響路面的使用性能[1]。在工程實踐中，通常采取超薄罩面技術對瀝青路面實施養(yǎng)護處理，以有效修復表面病害，恢復瀝青路面的路用性能。該技術主要是在原瀝青道路表面加鋪一層復合改性瀝青摻合料，形成厚度約1.0～2.5 cm

的磨耗層，從而達到閉合裂縫和提升使用功能的效果[2]。但由于超薄罩面的厚度有限，在一定程度上影響其耐久年限，因此為有效提升磨耗層耐久性和路用性能，該文提出通過摻配玄武巖纖維增強磨耗層性能的方案，利用相關試驗確定了最佳的技術參數(shù)，并通過具體工程實踐驗證了該方案的可行性，具有重要的參考意義[3-5]。

1 玄武巖纖維增強超薄罩面的機理

玄武巖纖維作為一種無機高分子材料，具有強度高、穩(wěn)定性好、耐磨及耐腐蝕性能強等優(yōu)點，可適應各種極端溫度條件。瀝青路面產(chǎn)生質(zhì)量病害時，若采取超薄磨耗層進行養(yǎng)護，在超薄罩面瀝青摻合料中摻加適量的玄武巖纖維材料，可有效控制裂縫發(fā)展，修復道路表面病害，提高磨耗層的路用性能，延長其使用年限。玄武巖纖維制作工藝較為復雜，首先通過專用破碎設備將玄武巖石材破碎，然后進行高溫處理，最后采用拉拔裝置進行反復拉拔，從而制得玄武巖纖維材料[6-7]。玄武巖纖維增強超薄罩面的機理主要包括以下三個方面：

吸附作用。玄武巖纖維主要通過無數(shù)根單絲材料組合而成，將其投放至瀝青混合料后單絲材料逐漸擴散，從而有效吸附混合料中的液態(tài)瀝青材料，在混合料內(nèi)部生成纖維-瀝青膠結層，使得混合料內(nèi)部的一些高分子與膠結層相互吸引，促使纖維與瀝青形成整體。

（2）阻裂作用。玄武巖纖維分散于瀝青混合料內(nèi)部，會逐漸交織成網(wǎng)。當瀝青路面在交通荷載作用下出現(xiàn)輕微開裂時，玄武巖纖維以其自身優(yōu)良的抗拉能力，可充分發(fā)揮阻裂作用，以有效控制路面裂縫發(fā)展。

（3）加筋作用。瀝青路面主要承載體為集料嵌擠骨架，荷載由結構表面逐漸傳遞至結構內(nèi)部。由于玄武巖纖維質(zhì)地較為粗糙，可實現(xiàn)與混合料內(nèi)部各種材料的良好黏結。同時，混合料內(nèi)部各種材料的強度存在一定差異，在外部荷載作用時，各種材料間會出現(xiàn)移動，而此時的玄武巖纖維能夠充分展現(xiàn)其加筋作用，限制材料錯位[8]。

2 原材料的選用

2.1 玄武巖纖維

玄武巖纖維由優(yōu)質(zhì)玄武巖石料加工成束，經(jīng)試驗檢測各項技術指標均符合標準要求，具體檢測結果如表1所示：

相較于普通纖維材料，玄武巖纖維的主要優(yōu)勢如下：

（1）溫度適應性強。玄武巖纖維能夠承受各種極端溫度條件，施工時對溫度要求較低，可滿足各種高、低溫的路面施工要求[9]。

（2）力學性能優(yōu)異。彈性模量大，抗拉伸性能強，能夠顯著提升混合料的抗拉、抗裂能力。

（3）化學穩(wěn)定性好。具有較強的耐酸堿、耐腐蝕性能，并且與瀝青材料之間不會產(chǎn)生理化反應。

（4）抗老化性能好。耐久性好，不容易發(fā)生老化。

（5）水穩(wěn)定性好。具有較強的憎水性，能夠顯著增強混合料的抗水損能力。

2.2 礦質(zhì)集料

粗集料選用硬度大、粗糙度高、棱角性好的優(yōu)質(zhì)碎石，以玄武巖碎石為最優(yōu)，并經(jīng)試驗檢測，粗集料質(zhì)量指標均合格。細集料選用優(yōu)質(zhì)玄武巖石料，采用專用破碎機械碎化處理，經(jīng)試驗檢測，細集料質(zhì)量指標均合格。填料選用花崗巖磨細礦粉，經(jīng)試驗檢測，填料質(zhì)量指標均合格。

2.3 復合改性瀝青

瀝青材料選用復合改性瀝青，通過相關試驗測得其相關技術指標完全符合標準要求，詳細檢測結果如表2所示：

3 混合料配合比

選用長度為6.0 mm的玄武巖纖維，其摻配量按照摻合料質(zhì)量比進行計算。玄武巖纖維瀝青摻合料礦料級配類型如表4所示：

設計油石比為6.0%，各種玄武巖纖維摻量下的瀝青用量及體積技術參數(shù)如表5所示。通過表5可以看出，玄武巖纖維摻配量越大，集料比表面積越大，混合料油石比越大，但總體升幅較小。

4 路用性能

通過相關試驗對不同纖維長度、摻量下的超薄罩面瀝青混合料高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、飛散損失等實施檢測，并對其路用性能實施評估，以驗證摻配玄武巖纖維增強超薄罩面的路用效果[10]。

4.1 不同纖維長度

以玄武巖纖維摻量0.3%，長3.0 mm、6.0 mm、9.0 mm分別成形標準試件，并進行試驗檢測。結果顯示各種纖維長度的混合料高低溫性能與飛散損失均有所改善，其中長度為6.0 mm條件下的混合料路用性能最佳。

4.2 不同纖維摻量

以玄武巖纖維長6.0 mm，摻量0%、0.2%、0.3%和0.4%分別成形標準試件，并對其各項性能實施檢測，具體見表6所示。

從表6可以看出，相較于纖維摻量0%條件下，其他各種纖維摻量的混合料高溫和低溫性能均得到一定提升，飛散損失顯著降低，混合料路用性能得到明顯增強，其中摻量超過0.3%后，繼續(xù)提升纖維摻量，混合料路用性能基本不再變化。

5 試驗段施工技術要點及效果分析

某公路項目瀝青路面出現(xiàn)諸多質(zhì)量問題，通過路面質(zhì)量調(diào)查與評定，確定采取超薄罩面進行處理，并在正式施工前選擇試驗段進行了試鋪。試驗段總面積為1.2萬平方米，舊路面結構形式自上而下依次為4.5 cmAC-16C表面層+5.5 cmAC-20C下面層+16.0 cmATB-25瀝青碎石上基層+15.0 cm碎石下基層+1.0 cm瀝青封層+32.0 cm水穩(wěn)碎石底基層，總厚度為74.0 cm。薄層罩面玄武巖纖維瀝青混合料采用密級配，纖維摻量為0.3%，厚度為2.0 cm。主要施工控制要點如下：

（1）路面處理。加鋪罩面層前，應先對舊路面實施處理，全面修復表面病害，并將路面清理干凈。

（2）天氣條件。提前與氣象站聯(lián)系，氣溫低于10℃嚴禁施工，并盡可能避開雨季。

（3）施工設備。罩面層應利用專用施工機械進行攤鋪作業(yè)，確保一次性成形，該項目配置施工機械群以滿足施工需求。

（4）混合料生產(chǎn)。根據(jù)目標配比合理優(yōu)化生產(chǎn)配比，并通過試配獲得混合料的拌和工藝參數(shù)。

（5）攤鋪工序。瀝青混合料攤鋪前，應預先灑布高黏瀝青，其灑布溫度保持在60～80℃，灑布量控制在0.7 L/m2，并同步完成復合改性瀝青的灑布，然后通過熨平板整平。待瀝青灑布成形后，開始進行瀝青混合料形鋪設，其溫度控制在155～170℃，嚴格控制攤鋪速率，確保勻速、緩慢攤鋪。

（6）碾壓施工。在超薄罩面層攤鋪過程中對溫度實施監(jiān)測，待表面溫度低于120℃時完成碾壓工作。采用噸位為12.0～20.0 t的鋼輪壓路機靜壓2遍。待道路表面溫度降至50℃時方可解除交通管制。

施工效果：超薄罩面利用玄武巖纖維瀝青混合料，其成本提升4.0元/m2；采用0.3%纖維超薄罩面混合料處治后，瀝青路面性能得到顯著提升，路面技術狀況良好，運營至今未出現(xiàn)質(zhì)量病害，充分驗證了玄武巖纖維增強超薄罩面路用性能的可行性。

6 結語

綜上所述，該文結合某公路項目養(yǎng)護案例，提出摻配玄武巖纖維改善超薄罩面路用性能的方案，通過相關試驗對不同摻量、纖維長度下玄武巖纖維瀝青混合料的路用性能實施分析，確定了最佳纖維摻量、長度，具體結論如下：

（1）玄武巖纖維分散于瀝青混合料內(nèi)部，會逐漸交織成網(wǎng)，具有較強吸附、阻裂及加筋作用，能夠顯著增強混合料的高低溫性能與抗飛散性能，控制病害發(fā)展，延長路面使用壽命。

（2）通過路用性能及飛散損失試驗，得出玄武巖纖維長度為6.0 m、摻量在0.2%～0.3%條件下的超薄罩面摻合料路用性能最優(yōu)。

（3）試驗段施工實踐表明，瀝青路面加鋪玄武巖纖維超薄罩面后，路用性能得到顯著提升，路面技術狀況良好，運營至今未出現(xiàn)質(zhì)量病害，充分驗證了玄武巖纖維增強超薄罩面路用性能的可行性。

參考文獻

[1]譚敬儒，劉尊青，謝海巍，等.玄武巖纖維AC-13C瀝青混合料路用性能研究[J].公路與汽運， 2023（5）：62-67.

[2]許新權，吳傳海，李善強，等.基于大樣本數(shù)據(jù)的廣東省公路隧道路面安全性能調(diào)查研究[J].武漢理工大學學報（交通科學與工程版）， 2016（6）：1116-1119+1124.

[3]于保陽，劉美鷗，張榮華，等.復合改性透水瀝青混合料配合比設計優(yōu)化研究[J].公路， 2021（5）：30-36.

[4]王莉，姜世超.動載下玄武巖纖維混凝土能量耗散特征與破壞損傷規(guī)律[J].硅酸鹽通報， 2024（2）：456-465.

[5]王利.市政道路玄武巖纖維排水瀝青混合料配合比設計及應用[J].智能城市， 2020（10）：179-180.

[6]袁青泉，王偉偉，王其林，等.基于抗滑性能改善的二次就地熱再生混合料配合比設計[J].價值工程， 2023（30）：59-62.

[7]余江滔，史天成，郁頡，等.高性能纖維增強混凝土與筋材復合體系拉伸性能研究[J].同濟大學學報（自然科學版）， 2021（6）：825-833+890.

[8]郭彥俊.論聚酯纖維對路面養(yǎng)護超薄罩面瀝青混合料的性能影響[J].交通科技與管理， 2024（11）：64-66+70.

[9]王磊，袁秋鵬，謝廣祥，等.沖擊載荷下煤樣能量耗散與破碎分形的長徑比效應[J].煤炭學報， 2022（4）：1534-1546.

[10]朱洪洲，譚祺琦，楊孝思，等.纖維改性瀝青混合料性能的研究現(xiàn)狀與展望[J].科學技術與工程， 2022（7）：2573-2584.

收稿日期：2024-07-22

作者簡介：張金亮（1988—），男，碩士研究生，高級工程師，主要從事企業(yè)與科研管理工作。