玄武巖纖維瀝青混合料性能研究

王洋 李雪萍 薛冰

摘 要為預防瀝青路面病害的形成，將纖維添加到瀝青混合料中已得到廣泛應用。為了研究玄武巖纖維對瀝青路面的影響，本文選用動態剪切、拉伸試驗對摻有6%纖維瀝青膠漿的抗剪能力、延展性及纖維瀝青混合料性能進行研究。研究表明：纖維的摻入能夠增強瀝青膠漿的抗剪切能力及高溫穩定性;當纖維摻入量為 0.4% 時，混合料路用性能最優。

關鍵詞玄武巖纖維;纖維膠漿;瀝青混合料;路用性能

1 瀝青混合料級配設計

1.1 原材料性能

瀝青為SBS 改性瀝青，其主要技術指標檢測結果見表1，玄武巖纖維為GBF17μm-12mm短切紗，其主要技術指標檢測結果見表1。

1.2 配合比設計及馬歇爾試驗結果

本文選用AC-13C混合料進行研究，粗集料為10-15mm、5-10mm、3-5mm石灰巖碎石，細集料為0-3mm石灰巖機制砂，礦粉由石灰巖磨細制成，粗、細集料及礦粉主要技術指標均滿足相關規范要求，礦料級配設計結果見表2。

對普通AC-13C混合料及摻有0.4%玄武巖纖維的AC-13C混合料開展馬歇爾試驗，試驗結果見表3。

2 玄武巖纖維瀝青膠漿性能

將加熱好的瀝青置入高速剪切機，同時添加6%的玄武巖纖維，均勻攪拌30min，配置纖維瀝青膠漿。

2.1 高溫性能

本文選用動態剪切儀進行不同溫度下瀝青膠漿的抗剪切試驗。不同溫度下瀝青膠漿動態剪切強度檢測結果見表 4。

由表4得出：溫度越高，抗剪切強度試驗結果越低，這主要因為瀝青膠漿隨溫度升高黏度降低，抗剪切能力降低引起的;同一溫度時，玄武巖纖維的摻入可以增強瀝青膠漿的抗剪切性能。

2.2 低溫性能

將加熱后的瀝青膠漿進行澆模，室溫下放置24h，將脫模后的試件放入溫度為（20±1）℃的高低溫恒溫水浴中2h，最后開展瀝青膠漿低溫性能試驗，試驗結果見表5。

由表 5 得出：摻有6%纖維的瀝青膠漿抗拉伸強度試驗結果明顯大于未摻纖維的，而斷裂延伸率試驗結果剛好相反。這是因為纖維對瀝青起到加筋、增韌的效果，提高瀝青的抗拉能力，降低了延展能力。

3 路用性能研究

3.1 高溫穩定性

本文選用車轍試驗對混合料進行研究，參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20-2011）的要求進行試驗。不同纖維摻量時混合料動穩定度試驗結果見圖1。

由圖1得出：隨著纖維添加量的增大，混合料動穩定度試驗結果呈現先升高后降低的趨勢，當摻量為0.4% 時，試驗結果達到峰值。這主要因為纖維亂象分散在混合料中能夠起到加筋、增韌的作用，改善了混合料抵抗剪切變形能力，提高混合料高溫穩定性;當纖維用量大于0.4% 時，過多的纖維會吸附瀝青，導致礦料之間的瀝青膜變薄，會降低混合料的高溫穩定性。

3.2 低溫抗裂性

本文選用低溫小梁彎曲試驗對混合料進行低溫抗開裂性能研究，混合料低溫彎曲破壞應變試驗結果見圖3。

由圖2得出： 隨著纖維用量的增加，混合料的低溫彎曲破壞應變試驗結果呈現先升高后降低的趨勢，當纖維用量為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%時，試驗結果依次提高了3.0%、9.5%、20.9%、17.3%、6.4%。這是主要因為纖維分散在混合料中能夠改善礦料間的黏結性能，增強混合料抗低溫抗開裂能力。

3.3 水穩定性

本文選用浸水馬歇爾殘留穩定度及凍融劈裂殘留強度比試驗研究混合料的抗水損害能力。不同纖維用量時混合料浸水馬歇爾殘留穩定度及凍融劈裂殘留強度比試驗結果分別見圖3、圖4。

由圖3得出：隨著纖維用量的增大，混合料浸水馬歇爾殘留穩定度試驗結果呈現先升高后降低的趨勢，當纖維用量分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%時，試驗結果分別提高3.4%、4.6%、5.7%、6.9%、4.6%。由圖4得出：隨著纖維用量的增大，混合料凍融劈裂殘留強度比試驗結果呈現先升高后降低的趨勢，當纖維用量分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5% 時，試驗結果分別提高2.4%、4.8%、7.1%、9.5%和 5.9%。這主要因為纖維與瀝青具有很好的相容性，能夠吸附大量的瀝青，增加了混合料飽和度，降低了礦料之間的空隙，使瀝青路面更加密實，改善混合料的抗水損害能力。當纖維用量為0.4%時，瀝青路面抗水損害能力最佳。

4 結論

（1）隨著溫度的升高，瀝青膠漿抗剪切能力降低;摻有6%纖維的瀝青膠漿抗拉伸性能明顯優于未摻纖維的，但斷裂延伸率變化結果相反。

（2）隨著纖維用量的增大，混合料動穩定度、低溫破壞應變、浸水馬歇爾殘留穩定度以及凍融劈裂殘留強度比試驗結果均呈現先升高后降低的趨勢，當纖維用量為0.4%時，混合料綜合路用性能最優。

參考文獻

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