改性乳化瀝青類型對纖維微表處路用性能的影響

艾斯卡爾·木和塔爾

（新疆維吾爾自治區交通建設管理局項目執行二處，新疆 烏魯木齊 830000）

引言

目前，我國公路養護總里程已超過了600多萬公里，且仍在逐年增加，做好路面養護工作成為現階段重點關注的課題[1]。纖維微表處被稱為第三代稀漿封層預防性養護技術，其在抗滑耐磨性、抗疲勞特性、抗車轍性和抗裂性等方面都比傳統的微表處更優，故而在瀝青路面養護工程中得到了廣泛地應用[2-3]。

國內學者針對纖維微表處進行了大量研究，王貴珍[4]研究了聚酯纖維與橡膠顆粒對微表處路用性能、減震降噪性能的影響；曾永亮[5]探討了纖維摻量對微表處的抗磨損性、抗松散性、高溫穩定性等路用性能影響；廖小春和喻寶金[6]研究了水泥填料用量對纖維微表處的施工性能及路用性能的影響。

1 原材料

（1）改性乳化瀝青：選用SBS改性乳化瀝青（SBS摻量為3%）、SBR改性乳化瀝青（SBR摻量為3%）以及SBS/SBR復合改性乳化瀝青（SBS、SBR摻量均為1.5%），基質瀝青均選用70#瀝青，乳化劑為慢裂快凝型陽離子瀝青乳化劑，所制備的改性乳化瀝青性能指標見表1。（2）集料：選用0～3 mm、3～5 mm、5～10 mm的石灰石料，經測試粗細集料的各項性能指標均符合《公路工程集料試驗規程》（JTG E42—2005）要求。（3）纖維：選用長度為6 mm、當量直徑為6±0.5 μm的玄武巖纖維，其密度為2.64±0.01 g/cm3，斷裂延伸率為3.5%，抗拉強度為1 280 MPa。（4）填料：選用石灰石礦粉和P.O 42.5普通硅酸鹽水泥。

表1 改性乳化瀝青的性能指標

2 纖維微表處混合料的配合比設計及制備

2.1 配合比設計

纖維微表處混合料采用MS-3型級配進行設計，玄武巖纖維摻量為0.25%，水泥用量為2%，用水量為7%，最佳油石比為7.1%，纖維微表處混合料的級配設計見表2。

表2 纖維微表處混合料的級配設計

2.2 纖維微表處的制備

首先將規定量的水泥、纖維和礦粉一起加入 0～3 mm石灰石料中攪拌均勻，再加入3～5 mm、5～10 mm兩檔石灰石料均勻混合，然后添加水、改性乳化瀝青或復合改性乳化瀝青繼續勻速攪拌直至纖維微表處混合料達到良好的流動狀態，最后制成微表處混合料成型試件并依次展開路用性能試驗。

3 不同改性乳化瀝青類型的纖維微表處路用性能分析

3.1 濕輪磨耗值

纖維微表處混合料的1 h、6 d濕輪磨耗值分別用于評價其抗磨耗性能和抗水損害性能。通過對不同改性乳化瀝青類型的纖維微表處進行濕輪磨耗試驗，分別得到1 h、6 d濕輪磨耗值試驗結果見表3。

表3 纖維微表處的濕輪磨耗試驗結果

由表3可知，3%SBS改性乳化瀝青、3%SBR改性乳化瀝青和1.5%SBS+1.5%SBR復合改性乳化瀝青制備的纖維微表處1 h、6 d濕輪磨耗值都滿足《微表處和稀漿封層技術指南》（JTG.T F-02—2005）中規定要求，說明三種纖維微表處混合料的抗磨耗、抗水損能力均表現良好，其中3%SBR改性乳化瀝青的濕輪磨耗值最大，抗磨耗抗水損能力較差，3%SBS改性乳化瀝青次之，而1.5%SBS+1.5%SBR復合改性乳化瀝青的1 h、6 d濕輪磨耗值均最小，故其抗磨耗抗水損能力最佳。原因是SBS/SBR復合改性乳化瀝青能夠有效增強瀝青與礦料兩者間的黏附性，從而提升微表處的抗磨耗性能和抗水損性能。

3.2 高溫穩定性

微表處混合料的高溫穩定性采用輪轍變形試驗中輪寬變化率指標來表征。通過對不同改性乳化瀝青類型的纖維微表處進行抗輪轍變形試驗，得到輪寬變化率見表4。

表4 纖維微表處的高溫輪轍變形試驗結果

根據表4可知，3%SBS改性乳化瀝青、3%SBR改性乳化瀝青和1.5%SBS+1.5%SBR復合改性乳化瀝青制備的纖維微表處輪寬變形率分別為3.2%、3.9%、3.6%，滿足《微表處和稀漿封層技術指南》（JTG.T F40-02—2005）要求。其中3%SBR改性乳化瀝青纖維微表處的輪轍變形最大，1.5%SBS+1.5%SBR復合改性乳化瀝青纖維微表處次之，而3%SBS改性乳化瀝青纖維微表處最小，因為SBS改性乳化瀝青的高溫性能較好，故制備的微表處抵抗輪轍變形性能最佳。

3.3 低溫抗裂性

纖維微表處混合料的低溫抗裂性采用低溫小梁彎曲試驗中的彎拉強度、最大彎拉應力作為評價指標。試驗采用MTS室內小梁彎曲試驗機，試驗過程中加載速度為50 mm/min，通過對纖維微表處混合料進行低溫小梁彎曲試驗，分別得到彎拉強度、最大彎拉應力試驗結果見表5。

表5 纖維微表處的低溫小梁彎曲試驗結果

由表5可知：（1）3%SBS改性乳化瀝青纖維微表處的最大彎拉應力最小，1.5%SBS+1.5%SBR纖維微表處次之，3%SBR纖維微表處最大，表明在最大拉應力作用下3%SBR纖維微表處的抗變形斷裂能力最佳。（2）對于彎拉強度而言，3%SBS改性乳化瀝青纖維微表處的彎拉強度最大，1.5%SBS+1.5%SBR纖維微表處次之，3%SBR纖維微表處最小，抗彎拉強度越大微表處越難斷裂，說明3%SBS纖維微表處的承受拉力能力最好。（3）1.5%SBS+1.5%SBR纖維微表處的最大彎拉應力、彎拉強度均表現居中，原因是其綜合了SBS和SBR兩種改性乳化瀝青高彎拉強度、高彎拉應變的優勢。

4 結語

三種不同改性乳化瀝青制備的纖維微表處都滿足《微表處和稀漿封層技術指南》（JTG.T F40-02—2005）要求，3%SBS改性乳化瀝青的抗輪轍變形和抗彎拉強度能力最優，但抗彎拉應變能力最差；3%SBR改性乳化瀝青僅抗彎拉應變能力最優，其余性能均表現較差；1.5%SBS+1.5%SBR復合改性瀝青的抗磨耗水損能力最優，其余各項性能均表現居中。結合濕輪磨耗、高溫輪轍變形及低溫小梁彎曲試驗結果可知，1.5%SBS+1.5%SBR復合改性瀝青纖維微表處的綜合路用性能最好，可在瀝青路面預防性養護工程中大規模推廣與應用。