低噪音玄武巖纖維微表處在養護維修工程中的應用

邵建鴻 高宏剛 顏魯春 宋尚霖＊

（1甘肅省公路發展集團有限公司，甘肅 蘭州 730070；2甘肅恒路交通勘察設計院有限公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

微表處是薄層罩面技術的一種，由專門機械設備鋪筑完成，作為公路預防性養護，其具有良好的抗滑性能和耐久性能，得到了大規模應用[1-2]。然而，傳統瀝青路面微表處產生的噪聲較大，給行車舒適性帶來了影響，在一定程度上制約了傳統微表處的應用[3-4]。

近年來，國內外對低噪音微表處進行了大量研究，但效果并不顯著。本文結合G30養護維修工程，合理調整微表處集料級配，在級配允許范圍內控制關鍵篩孔通過率，達到混合料降噪及更密實的效果。玄武巖纖維耐高溫性能和化學穩定性好，加入瀝青路面微表處與瀝青有很好的親和性，可有效增強微表處對道路的修復效果[5]。纖維的加入也有效削弱了汽車輪胎對路面的沖擊，振動減小，車內平均噪聲更低。

1 工程概況

1.1 養護方案

G30連霍國道主干線永昌至山丹段位于河西走廊，是甘肅東西方向的交通要道。本次設計采用舊路面銑刨+低噪音玄武巖纖維微表處的設計方案，原路面銑刨1cm后攤鋪1cm低噪音玄武巖纖維微表處，試驗路段樁號為K2042+800-K2043+800，共計1000米。

1.2 病害分析及處治

調查發現，路面病害主要有縱向裂縫及大面積橫向裂縫、橋頭輪跡帶輕微車轍、路基沉陷等。病害處理方案如下：

1）縱、橫向裂縫：原路面或銑刨面清掃后采用貼縫帶進行封閉處理。

2）橋頭輪跡帶輕微車轍：采用微表處混合料找平處理。

3）路基沉陷：將原路面銑刨4cm后采用瀝青混合料找平處理。

4）伸縮縫混凝土破損：破損的伸縮縫混凝土表面鑿毛，清掃后采用聚合物混凝土進行修補處理。

2 配合比設計

2.1 原材料的選擇

本次維修路段中瀝青采用聚合物改性乳化瀝青，膠乳和乳化劑由美國美德維實偉克公司生產。集料選擇將4.75～9.5mm粒徑碎石調整為4.75～8mm粒徑碎石。水泥采用普通硅酸鹽水泥；纖維采用玄武巖纖維，摻加量2‰，長度為6mm。

2.2 混合料級配設計

本文結合高速公路開展研究，配合比設計級配采用MS-3型微表處混合料的礦料級配范圍[5]。由于關鍵篩孔的選擇在一定程度上影響路面降噪效果，本文將集料的最大粒徑由9.5mm降至8mm，并增加了玄武巖纖維。石料配比為0～3mm：3～5mm：5～8mm=55:25:20。低噪音玄武巖纖維微表處混合料級配見表1，混合料不同配合比設計見表2。

表1 低噪音玄武巖纖維微表處混合料級配

表2 低噪音玄武巖纖維微表處混合料配合比

2.3 性能對比

試驗選取普通微表處和3種不同配合比低噪音玄武巖纖維微表處進行性能對比試驗，結果見表3。

表3 不同配合比微表處混合料性能試驗

根據結果可知，傳統微表處性能低于摻加玄武巖纖維微表處。當石料配比為0～3mm：3～5mm：5～8mm=55:25:20，配合比設計采用03 時，即乳化瀝青用料為石料總重的10.5%，水泥用料為石料總重的1%，用水量為石料總重的6%，玄武巖纖維用量為石料重量的0.2%時，其各項性能指標較高，微表處的早期強度提高較快，耐磨性、抗車轍能力和抗水損害能力也更高。

3 現場檢測及試驗評價

3.1 現場驗收檢測

對試驗路段進行了現場檢測，檢測指標均滿足質量要求，結果表明，其可以有效改善路面質量。檢測指標見表4。

表4 擺值、構造深度和滲水系數檢測結果對比

3.2 降噪效果檢測

為了測試低噪音玄武巖纖維微表處的降噪效果，試驗選擇家用普通轎車以60Km/h，80Km/h，100Km/h的行駛速度進行檢測。原路面、普通微表處、低噪音玄武巖纖維微表處的車內平均噪音對比見圖1。

圖1 車內平均噪音對比

由結果可知，玄武巖纖維微表處相比原路面的噪聲增加并不明顯，相比普通微表處其降低噪聲效果明顯。當行車速度為100Km/h時，玄武巖纖維微表處路面車內平均噪聲低于70dB，能保證行車舒適性，而普通微表處路面車內平均噪聲在70dB以上，在行車速度達到100Km/h時噪聲達到了74.2dB。

4 結論

1）在傳統微表處級配曲線要求范圍內，合理調整集料的級配曲線，把4.75-9.5mm粒徑碎石調整為4.75-8mm粒徑碎石，混合料的顆粒組成更均勻、更密實，降噪效果明顯。

2）玄武巖纖維的耐高溫和化學穩定性好，抗氧化、防水腐蝕性能突出，與瀝青拌合物有很好的親和力，可大幅提高微表處對道路的養護維修效果，增強耐久性。

3）玄武巖纖維的加入可有效減弱車輛輪胎對路面的沖擊，輪胎與路面接觸后振動更低，使得傳遞到車內的平均噪音更低。

4）與原路面相比，低噪音玄武巖纖維微表處的抗滑性能、滲水系數有較大提高，遠高于規范要求，在降低噪音的同時能提高路面的抗水損性能。