基于玄武巖纖維瀝青混合料路用性能研究

王洋　張亙　張健

【摘 要】隨著重軸載車輛以及交通量逐年增長，我國公路的使用年限嚴(yán)重縮短。因此，延長道路的使用壽命和改善道路的使用性能是我們現(xiàn)階段努力的重點(diǎn)。玄武巖纖維與常規(guī)纖維相比具有韌性好、密度大、力學(xué)性能好、容易與瀝青混合料拌合均勻等優(yōu)點(diǎn)。本文通過對摻入玄武巖纖維的瀝青混合料路用性能研究，分析評價玄武巖纖維的摻入對瀝青混合料相關(guān)性能的改善效果。

【關(guān)鍵詞】公路；玄武巖纖維；瀝青混合料；路用性能

中圖分類號： U414 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）29-0111-002

【Abstract】With the heavy-axle vehicles and traffic volume increasing year by year，the service life of the highway in our country is seriously shortened.Therefore，extending the service life of roads and improving the performance of roads is the focus of our efforts at this stage.Compared with conventional fibers，basalt fiber has the advantages of good toughness， high density， good mechanical properties and easy mixing with asphalt mixture.In this paper，the pavement performance of asphalt mixture with basalt fiber is studied to evaluate and evaluate the improvement effect of basalt fiber incorporation on the relative performance of asphalt mixture.

【Key words】Highway；Basalt fiber；Asphalt mixture；Road performance

1 集料級配及油石比

1.1 級配選擇

AC-16C密級配型瀝青混合料適用于不同等級道路的各個面層，與其他類型瀝青混合料相比擁有較好的耐久性、密實(shí)性、以及施工工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)。本研究選用AC-16C型瀝青混合料進(jìn)行研究，參考相關(guān)規(guī)范的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)展開瀝青混合料的級配設(shè)計(jì)，級配組成見表1。

1.2 纖維摻量及油石比

本文依據(jù)大量試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)文獻(xiàn)選用摻量為0.3%的GBF型玄武巖纖維（6μm-12mm短切紗），摻拌后瀝青混合料路用性能較好。本文選用SBS I-D改性瀝青，結(jié)合AC-16C型瀝青混合料的級配組成和配合比設(shè)計(jì)采用最佳油石比4.6%。圖1、圖2為不同直徑的GBF玄武巖纖維示意圖。

分別對摻量為0.3%和未摻玄武巖纖維瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度、流值試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果詳見表2、圖3、圖4。

依據(jù)表2、圖3、圖4分析得到纖維摻量為0.3%的瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度優(yōu)于未摻入纖維的混合料，表明纖維的摻入能夠改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性；纖維摻量為0.3%的瀝青混合料流值高于未摻入纖維的混合料，得出纖維的摻入能夠改善混合料的蠕變性能，提高瀝青混合料的黏韌性。

2 瀝青混合料路用性能

2.1 玄武巖纖維瀝青混合料高溫性能

溫度對瀝青路面的高溫穩(wěn)定性有著重要的影響，尤其在高溫條件下，瀝青路面在重軸載和大交通量的作用下會在短時間內(nèi)產(chǎn)生隆起、車轍、泛油、推移等病害。用來評價瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的指標(biāo)包括：動穩(wěn)定度試驗(yàn)、穩(wěn)定度試驗(yàn)、以及高溫剪切試驗(yàn)等。其中動穩(wěn)定度試驗(yàn)最為常見，同時可以較好的模擬現(xiàn)場軸載作用瀝青路面的動態(tài)過程。

本文采用小型試模車轍試驗(yàn)，對未摻纖維和摻量為0.3%的瀝青混合料進(jìn)行高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果及對比詳見表3、圖5、圖6。

分析表3、圖5能夠得出纖維摻量為0.3%的瀝青混合料動穩(wěn)定度明顯高于未摻纖維的混合料，摻入纖維的瀝青混合料高溫穩(wěn)定性得到改善。

2.2 玄武巖纖維瀝青混合料低溫抗裂性能

本文對未摻纖維和摻量為0.3%的瀝青混合料開展小梁彎曲試驗(yàn)，分析評價纖維對瀝青混合料低溫抗開裂性能的影響程度，試驗(yàn)結(jié)果及低溫最大彎拉應(yīng)變對比詳見表4、圖4。

分析表4、圖6得出纖維摻量為0.3%的瀝青混合料低溫最大彎拉應(yīng)變明顯高于未摻纖維的混合料，說明纖維對混合料起到了加筋效應(yīng)，提高了混合料的低溫抗開裂性能。

2.3 玄武巖纖維瀝青混合料水穩(wěn)定性能

水和汽車重軸載對瀝青路面的水穩(wěn)定性有著重要的影響，在汽車軸載的作用下自由水會在混合料的間隙中產(chǎn)生動水壓力，當(dāng)動水壓力足夠大時，會使瀝青路面產(chǎn)生裂縫。裂縫的出現(xiàn)會加劇瀝青路面病害的形成，從而形成路面集料剝落、松散、蜂窩麻面等病害。本文通過浸水馬歇爾和凍融劈裂室內(nèi)試驗(yàn)分析混合料水穩(wěn)定性。

2.3.1 浸水馬歇爾試驗(yàn)及結(jié)果分析

室內(nèi)浸水馬歇爾試驗(yàn)?zāi)軌蛟u價混合料的抗水毀性能，試驗(yàn)簡單便于操作，得到廣泛的應(yīng)用。未摻纖維和摻量為0.3%的瀝青混合料的浸水馬歇爾和殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果詳見表5、圖7。

2.3.2 凍融劈裂試驗(yàn)及結(jié)果分析

室內(nèi)凍融劈裂試驗(yàn)可以模擬季節(jié)性冰凍地區(qū)路面的抗凍開裂性能。未摻纖維和摻量為0.3%的瀝青混合料凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果詳見表6、圖8。

依據(jù)表6、圖8得出摻量為0.3%纖維的混合料凍融劈裂強(qiáng)度比明顯大于未摻纖維的混合料，說明纖維的摻入對瀝青混合料起到了阻裂效應(yīng)，改善了瀝青混合料的低溫抗水毀性能。

3 結(jié)論

本文通過對瀝青混合料高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)、低溫抗裂性試驗(yàn)、水穩(wěn)定性試驗(yàn)，評價摻量為0.3%纖維對瀝青路面路用性能的影響，得出如下結(jié)論：摻入玄武巖纖維的瀝青混合料具有較高的強(qiáng)度，改善了瀝青混合料的蠕變變形能力，增強(qiáng)了混合料的黏韌性；纖維的摻入提高了瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，提高了瀝青混合料的抗水毀能力；玄武巖纖維對瀝青混合料具有阻裂效應(yīng)及加筋效應(yīng)，提高了瀝青混合料的低溫抗水毀能力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]盧佩霞，肖鵬，呂陽.玄武巖纖維瀝青混合料動態(tài)蠕變試驗(yàn)[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（4）：480-484.

[2]呂文江，袁卓亞，劉開平，等.水鎂石纖維混凝土在高速公路隧道路面中的應(yīng)用試驗(yàn)研究[J].公路，2012（12）：179-182.

[3]徐剛，趙麗華，趙晶.玄武巖礦物纖維改善瀝青混合料性能研究[J].公路，2011（6）：167-171.

[4]丁智勇，戴經(jīng)梁，王振軍.大尺寸纖維瀝青拉伸斷裂與抗裂性能研究[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2011，28（5）：50-53.

[5]韋佑坡.玄武巖纖維在瀝青混合料中的作用機(jī)理[J].長安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，32（2）：39-44.

[6]宋云祥，韋佑坡，李玉梅，等.玄武巖纖維瀝青膠漿的路用性能[J].公路交通科技，2012，29（8）：15-19.

[7]廖為東，孫躍中，宋戰(zhàn)英，等.玄武巖纖維在高速公路瀝青路面中的應(yīng)用[J].浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，13（1）：5-8.endprint