纖維加筋瀝青混凝土應用技術研究

李澤林

(山西省公路局呂梁分局)

0 引言

隨著公路運輸事業的不斷發展，交通量以及交通荷載的持續增長，對于路面質量提出了更高的要求。因此必須通過新材料以及新工藝，逐步提高瀝青路面的使用品質，延長路面的使用壽命。為了提高瀝青混凝土的整體力學性能，在瀝青混合料中加入纖維加筋材料的新技術得到研究應用，而且以SMA為代表的纖維加筋瀝青混合料技術已經在我國推廣應用，表現出了較好的路用性能。纖維加筋瀝青混凝土，其對于瀝青混凝土性能的改善主要體現在通過纖維的加入，降低瀝青的溫度敏感性，增強了瀝青混合料增粘、穩定以及阻滯瀝青材料裂紋擴展等方面性能，纖維加筋瀝青混凝土對于提高現有瀝青混合料的各項性能，延長瀝青路面使用壽命起到了重要的作用。

1 纖維的物化性能指標要求

現階段，在公路建設領域使用的纖維主要包括腈綸纖維、木質素纖維、有機纖維以及礦物纖維等幾種形式。對于纖維加筋瀝青混凝土中使用的纖維，其技術要求主要包括纖維耐熱性與吸水性好，纖維與瀝青的粘附性好，生產拌和的分散性以及形成的纖維瀝青膠漿對集料的粘附性能較好等幾方面。

(1)抗拉強度高，斷裂延伸性能好。由于纖維加筋混凝土中，纖維需要起到承受溫度變化以及荷載應力變化所產生的拉伸力，因此應該具有一定的抗拉強度，同時應該具有較好的斷裂延伸率，以免生產拌和過程中纖維過早斷裂，失去加筋作用。

(2)耐熱性能好。由于瀝青混合料在生產拌和過程中，集料以及瀝青均被加熱至較高溫度，因此要求纖維必須具有較好的耐熱性。將纖維材料在200℃的條件下將纖維加熱恒溫3 h，確保纖維在高溫條件下沒有發生卷曲或者結團融化的情況，方可用于加筋瀝青纖維混凝土的生產。

(3)與瀝青的吸附性能好。纖維與瀝青的吸附性能主要通過吸油率與比表面積評價，吸油率是表征纖維對瀝青的吸附能力高低的重要技術指標，而纖維的比表面積關系到其吸附能力的大小，而纖維的密度則是纖維比表面積的側面反映。

2 纖維加筋瀝青混凝土的路用性能研究

(1)纖維加筋混凝土的礦料級配設計。礦質混合料的級配設計主要是確定粗集料、細集料以及礦粉的比例關系，將各種粒徑不同的礦料以一定的比例混合，使瀝青混凝土形成懸浮密實或者骨架密實結構形式，發揮其應有的結構功能。根據相關試驗研究表明，纖維加筋瀝青混凝土在采用連續型密級配或者4.75 mm篩孔通過率接近上限的情況下，纖維可以有效的發揮其加筋作用。

(2)最佳瀝青用量以及最佳纖維摻量的確定。最佳瀝青用量以及纖維產量應該通過馬歇爾試驗方法，進行正交試驗配合來確定其最佳值。即首先按照纖維使用量建議，固定纖維摻量，按照0.5%的間隔調整瀝青用量成型三組試件進行馬歇爾試驗，之后按照0.1%纖維用量間隔上下浮動，成型不同瀝青用量的幾組馬歇爾試件。之后將試驗數據匯總，并通過以實測密度、空隙率、飽和度、穩定度、流值作為評價指標，分別確定纖維低、中、高三個摻量情況下的最佳瀝青用量，然后通過路用性能試驗研究確定最佳的纖維產量以及瀝青用量。

(3)路用性能試驗研究，路用性能試驗主要包括高溫穩定性、水穩定性以及低溫抗裂性能試驗。纖維加筋混凝土高溫穩定性一般情況下通過動穩定度試驗結果來表征，將成型好的車轍板試件在盤在60℃下養護5 h，在0.7 MPa的車轍小輪壓力作用條件下進行車轍試驗，以45～60 min之間瀝青混凝土試件產生1 mm變形車輪行走次數作為動穩定度，來表征纖維加筋混凝土的高溫穩定性。纖維加筋混凝土的低溫性能主要通過低溫彎曲小梁的試驗結果表征，利用車轍試件成型機制備車轍板試件，將其切割成長250 mm，寬30 mm，高35 mm的棱柱體試件，并按規定溫度恒溫保溫1 h候進行低溫彎曲試驗，并以破壞應變作為評價指標。纖維加筋混凝土水穩定性的評價指標主要通過浸水馬歇爾試驗與凍融劈裂試驗結果表征，其試驗表征結果分別為殘留穩定度與劈裂強度比。將路用性能試驗數據整理分析，最終得到最佳的纖維摻量及其對應的瀝青用量。

3 纖維加筋瀝青混凝土生產施工注意事項

3.1 纖維加筋瀝青混凝土拌和生產

(1)拌合站瀝青混凝土生產中纖維的添加。瀝青混凝土生產過程中纖維的加入，可以采取投料設備或者人工投料的方式。對拌和設備進行增加專門的纖維添加設備改造時，需要注意由于纖維在加筋瀝青混凝土中的比例較小，通常情況下在0.2%～0.5%之間，因此為了確保纖維加筋瀝青混凝土的質量，必須控制纖維投料設備的精度以及投料速度，避免出現投入量不足或者纖維摻加不均勻結團的現象。

(2)纖維加筋瀝青混凝土的拌和。根據目標配比確定纖維混凝土的生產配比以及纖維的最佳投入量，并進行瀝青混凝土生產的試拌。對于普通的瀝青混合料其拌和時間在30～60 s之間，而纖維加筋混凝土的拌和，首先干拌25～30 s左右，之后濕拌30 s左右，以確保纖維加筋混凝土的拌和均勻性以及纖維與瀝青良好裹覆。拌和溫度應該根據使用瀝青的情況確定，如瀝青的加熱溫度控制在130～160℃，砂石料加熱溫度控制在140～170℃之間，改性瀝青的加熱溫度在此基礎上提高10～15℃。

3.2 纖維加筋瀝青混凝土攤鋪壓實

(1)纖維加筋瀝青混凝土的現場攤鋪施工。纖維瀝青混凝土的攤鋪施工作業與普通瀝青混合料施工作業方式完全相同。纖維瀝青混凝土的施工氣溫應不低于10℃，瀝青混凝土到達施工作業現場時料溫應在110～130℃之間，以確保瀝青混凝土的工作性。在攤鋪過程中，應該合理控制攤鋪機的行走速度，避免過快或過慢，造成表面拉溝或者碾壓溫度過低的現象發生。

(2)纖維加筋瀝青路面碾壓。由于加入纖維后瀝青混凝土的粘性增大碾壓難度增加，因此為了確保纖維加筋路面的壓實，應適當增加壓路機的行走遍數以及壓路機的噸位，以達到預期的壓實效果。碾壓分為初壓、復壓以及終壓三道施工工序。初壓的目的在于將瀝青混凝土整平，為復壓壓實提供基礎，因此初壓一般跟在攤鋪機后較短的距離內，一般采用6～18 t的雙輪壓路機或者6～10 t振動壓路機靜壓1～2遍，壓路機行走速度一般在2～3 km/h左右，以免碾壓過程中發生推移或者開裂的現象。復壓一般采用10～12 t的三輪壓路機或者10 t以上的振動壓路機進行碾壓，需要確保碾壓區域重疊1/3以上，使路面達到設計要求的壓實度。終壓利用雙鋼輪碾壓2～4遍左右，以消除輪跡。

4 結語

纖維加筋瀝青混凝土作為新型路面鋪筑材料，對于改善瀝青混凝土路面的高溫穩定性及低溫抗裂性，提高路面耐久性，延長道路使用壽命具有重要的作用。而且纖維加筋瀝青混凝土技術經濟效益好，推廣應用價值較高，因此在我國公路建設領域將會得到廣泛的應用。

[1]陳華鑫，張爭奇，胡民順.纖維瀝青混凝上的低溫抗裂性能[J］.華南理工大學學報，2004，(4).

[2]劉中林，田文.高等級公路瀝青混凝土路面新技術[M］.北京:人民交通出版社，2002.

[3]王志.改性瀝青SMA混合料的施工工藝[J］.公路交通技術，2005，(2):24-26.