不同纖維瀝青混凝土高溫性能室內試驗研究

李麗霞

（大同市公路管理段，山西 大同 037000）

近年來，纖維加強瀝青路面以性能好、施工技術簡單的特點已受到了普遍關注。自20世紀60年代，澳大利亞、加拿大等國家首先在瀝青混合料中添加纖維材料以來，歐美許多國家已興起了纖維加強瀝青路面技術的研究高潮。我國自1999年首次引入國外纖維以來，在許多工程中均有使用，并在有些省份已研制開發了自己的產品和纖維添加設備，為大面積推廣纖維瀝青混合料路面提供了必要的條件，所以有必要對纖維瀝青混凝土高溫性能進行必要的研究，以便更好地預測它的路用性能。

1 不同纖維瀝青混凝土馬歇爾試驗研究

本次試驗研究采用馬歇爾配合比設計方法，原材料分別采用中海70?；|瀝青、石灰巖碎石、石灰巖礦粉并分別添加聚丙烯腈（德蘭尼特）、聚酯（聚酯王（Asphalt Power））、絮狀木質素3種纖維，遵循最大密度（逐級嵌擠）原則[1]，按照馬歇爾配合比設計對添加不同纖維的AC-13瀝青混凝土進行設計及進行高溫穩定性研究[2]。根據相關試驗研究及廠家推薦摻量，本次研究采用多種摻量對不同纖維瀝青混凝土進行馬歇爾試驗研究。礦料篩分及合成級配一覽表見表1，馬歇爾試驗結果見表2。

表1 礦料篩分與合成級配一覽表

2 不同纖維瀝青混凝土高溫穩定性研究

室內車轍試驗評價外摻纖維瀝青混合料的高溫穩定性。本次研究應用日本浸水輪跡試驗機進行車轍試驗，以車轍動穩定度作為外摻纖維瀝青混合料高溫穩定性的評價指標。試驗溫度為60℃，車轍輪壓為0.7 MPa，車轍試件為300×300×50 mm普通碾壓成型試件。試驗結果見表3、圖1。

表2 不同纖維種類、纖維摻量馬歇爾試驗結果

表3 AC-13纖維瀝青混合料車轍試驗結果

3 結論

從以上試驗結果來看，可以得到以下分析結論：

圖1 不同纖維瀝青混合料車轍動穩定度變化規律圖

（1）瀝青混合料中摻入纖維后，動穩定度（DS）得到了明顯改善和提高。僅摻加0.2%的纖維，木質素纖維DS提高了102%（幅度最?。?，聚丙烯腈纖維DS提高了147%（幅度最大）；摻加0.3%的纖維瀝青混合料DS提高幅度更大。這說明纖維作用效果非常顯著，纖維的摻入可以有效改善瀝青混合料的高溫穩定性。

（2）不同纖維的改善效果不同，聚合物有機纖維聚丙烯腈、聚酯類等具有較強的改善作用，二者相差不多，聚丙烯腈纖維更強一些，而木質素纖維相比則較差。這是因為兩種有機纖維具備優秀的物理力學性能，抗拉強度大，均有明顯的“觸角”，且比木質素纖維粗，故其加筋效果更明顯，抗車轍能力強。

（3）纖維加入后，隨纖維摻量的增加，動穩定度增大，但并不是摻量越大越好，出現峰值現象。兩種聚合物纖維瀝青混合料DS在摻量為0.3%時最大，分別為2 945次/mm、2 864次/mm，而摻量為0.4%時DS均有下降。木質素纖維在摻量為0.4%DS最大，但僅比0.3%摻量DS增加79。說明纖維的外摻存在一個最佳摻量，并不是摻加越多越好，當纖維摻量超過最佳摻量時，動穩定度出現緩慢下降。這是由于纖維用量過大，纖維分散均勻性下降。只有分散開的纖維才對瀝青混合料起穩定和加筋作用，反過來那部分沒分散的纖維結團成束后，成為混合料的“瑕點”，使較大的礦料顆粒被擠開，混合料高溫性能則出現緩慢下降。依據此試驗結果3種纖維的最佳摻量為0.3%。

（4）不同纖維在提高高溫穩定性方面所依賴的原因有所不同。聚丙烯腈、聚酯兩種聚合物纖維具有較強的加筋與橋接、應力分散與均衡作用，在瀝青混合料中的分散性強，其在混合料中相互搭接形成纖維瀝青膠漿網絡，有效增強了對礦質骨架的約束，從而增加了骨架的穩定性，提高了瀝青混合料的高溫性能。木質素纖維在該方面主要依賴于其對瀝青較強的穩定作用，由于其具有大量的中空管，其對瀝青的吸持量最強，遠大于另兩種聚合物纖維，且幾乎不受溫度的影響，而與此同時木質素纖維力學性能較差，加筋與橋接、分散性明顯弱于另兩種聚合物纖維，在試驗過程中發現較多結團現象，這些都大大限制了其對瀝青混合料高溫性能的改善提高作用，車轍穩定度相對較低。

[1]山西省交通科學研究院《公路改性瀝青路面施工技術規范》（DB14/T 160-2007），山西省質量技術監督局.

[2]交通部公路科學研究所《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004），人們交通出版社.