聚酯纖維對再生瀝青混合料路用性能的影響

■江名飛

（上饒市鄱陽公路事業發展中心， 上饒 333100）

近年來， 隨著就地熱再生技術的大規模發展，我國在公路維修過程中產生的廢舊瀝青混合料逐漸得到回收利用， 不僅解決了土地資源占用問題，同時還減少了對環境的污染[1-2]。 但部分廢舊瀝青混合料的性能下降嚴重，導致再次利用后性能仍無法滿足要求，因此，如何有效提升再生瀝青混合料的性能已成為當下學者急需研究的重要課題[3-4]。

目前，纖維作為一種優良的添加劑，已在改善再生瀝青混合料性能方面得到了廣泛應用， 如王修山等[5]通過車轍試驗、浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗和低溫彎曲試驗對陶瓷纖維改性瀝青混合料的路用性能進行評估， 驗證了陶瓷纖維對瀝青混合料的路用性能有重要改善作用。徐松等[6]發現玄武巖纖維對再生瀝青混合料高溫穩定性、 低溫抗裂性能的改善效果較為顯著， 而木質素纖維對混合料的水穩定性的增強效果更為明顯。羅良惠等[7]發現摻加玻璃纖維可以有效改善混合料的高溫穩定性， 可以提高瀝青混合料在低溫時的彈性和抗變形能力， 但是對彎拉強度沒有幫助。郭志強[8]在瀝青混合料中加入了不同長度和摻量的短切短纖維， 研究了碳纖維長度和摻量對瀝青混合料動穩定度、 低溫彎曲性能和凍融劈裂強度比的影響。 上述研究主要集中在不同種類纖維對傳統再生瀝青混合料性能的研究， 而關于纖維對高RAP 摻量瀝青混合料路用性能的研究還需進一步完善， 基于此， 本研究選取聚酯纖維作為添加劑， 分別針對不同舊料摻量瀝青混合料的路用性能進行比較分析，最終證明了聚酯纖維改善高RAP 摻量瀝青混合料路用性能的優良效果。

1 原材料

舊瀝青：舊瀝青混合料取自某公路路面翻修銑刨時產生的銑刨料，由于該道路已運營4 年，且試驗舊料摻量較高，需針對老化瀝青的三大指標進行測定， 測定結果： 瀝青含量4.5%、25℃針入度56.7（0.1 mm）、軟化點53.6℃、15℃延度43.5 cm。

新瀝青：試驗中制備新瀝青混合料和再生瀝青混合料均采用70#基質瀝青，其技術指標見表1。

表1 70# 基質瀝青技術指標

集料：粗集料采用粒徑范圍為5～10 mm 的石灰巖碎石，其技術指標見表2。 細集料采用機制砂，粒徑范圍為0～5 mm， 表觀密度2.76 g/cm3， 吸水率0.7%。 礦粉由石灰巖磨細所得， 其表觀密度2.72 g/cm3，吸水率0.5%。

纖維：試驗選用價格低廉、干法工藝簡單的聚酯纖維，其技術指標見表3。

表3 聚酯纖維技術指標

2 配合比設計

2.1 礦料級配設計

本試驗主要研究聚酯纖維對高RAP 摻量再生瀝青混合料路用性能的影響， 舊料摻量需超過50%，同時添加新集料調整級配，選擇舊料摻量分別為0%、60%、80%及100%的4 組再生瀝青混合料進行AC-13 級配設計，其目標級配見表4。

表4 AC-13 混合料目標級配

2.2 最佳瀝青用量確定

按照JTG E20-2011 《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》規范要求，分別對不同舊料摻量的瀝青混合料試件進行馬歇爾試驗，每組試件擊實75 次，試驗結果見表5。

表5 不同舊料摻量的瀝青混合料馬歇爾試驗結果

3 結果與分析

按照JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》規范要求，分別對不同聚酯纖維摻量和舊料摻量的再生瀝青混合料試件進行高溫車轍、低溫小梁彎曲、 浸水馬歇爾以及凍融劈裂試驗，其中聚酯纖維摻量分別為0%、1%、2%、3%、4%，舊料摻量分別為0、60%、80%、100%，為了保證試驗結果的準確性，各試件均測量3 次，計算結果取其平均值。

3.1 高溫穩定性

依次對聚酯纖維摻量為0%～4%的不同舊料摻量再生瀝青混合料試件進行車轍試驗，得到再生瀝青混合料的動穩定度變化曲線見圖1。

圖1 動穩定度變化曲線

由圖1 可知，摻入聚酯纖維后，不同舊料摻量瀝青混合料的動穩定度均出現不同程度增大，且對于摻入舊料的瀝青混合料動穩定度增幅更為明顯。當纖維摻量由0%增至3%時，不同舊料摻量瀝青混合料的動穩定度均不斷增大， 但纖維摻量由3%增至4%時， 不同舊料摻量瀝青混合料的動穩定度開始逐漸減小，且纖維摻量為3%時，舊料摻量為0%、60%、80%及100%瀝青混合料的動穩定度均達到最大值，由此說明，對于增強高RAP 摻量再生瀝青混合料高溫穩定性能而言， 聚酯纖維摻量選擇3%的效果更佳。

3.2 低溫抗裂性

依次對聚酯纖維摻量為0%～4%的不同舊料摻量瀝青混合料試件進行小梁彎曲試驗， 得到再生瀝青混合料的彎拉強度和勁度模量變化曲線見圖2、3。

圖2 彎拉強度變化曲線

由圖2 可知，摻入聚酯纖維后，不同舊料摻量瀝青混合料的彎拉強度均有所增大，且對于摻入舊料的瀝青混合料彎拉強度增幅更為顯著。 當纖維摻量由0%增至2%時，不同舊料摻量瀝青混合料的彎拉強度均不斷增大， 纖維摻量由2%增至4%時，不同舊料摻量瀝青混合料的彎拉強度開始逐漸減小，在纖維摻量為2%時， 舊料摻量為60%、80%及100%的瀝青混合料彎拉強度均達到最大值，而新瀝青混合料的彎拉強度最大值出現在3%纖維摻量，說明聚酯纖維摻量選擇2%的再生瀝青混合料彎拉強度相對較優。

由圖3 可知，摻入聚酯纖維后，不同舊料摻量瀝青混合料的勁度模量均有所減小，但對于摻入舊料的瀝青混合料勁度模量減幅相對較小。 當纖維摻量由小于2%時， 不同舊料摻量的瀝青混合料勁度模量減小幅度不大，但纖維摻量超過2%后，不同舊料摻量的瀝青混合料勁度模量減小幅度開始明顯增大， 說明纖維摻量選擇2%對于再生瀝青混合料勁度模量的影響更小。 綜合分析，對于提升高RAP摻量再生瀝青混合料的低溫抗裂性能而言，聚酯纖維摻量選擇2%的效果較優。

圖3 勁度模量變化曲線

3.3 水穩定性

依次對聚酯纖維摻量為0%～4%的不同舊料摻量瀝青混合料試件進行浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗，得到再生瀝青混合料的殘留穩定度和凍融劈裂強度比變化曲線見圖4、圖5。

圖4 殘留穩定度變化曲線

圖5 凍融劈裂強度比變化曲線

由圖4 可知，摻入聚酯纖維后，不同舊料摻量瀝青混合料的殘留穩定度均有所增大，且對于摻入舊料的瀝青混合料殘留穩定度增幅相對較大。 當纖維摻量由0%增至3%時，不同舊料摻量瀝青混合料的殘留穩定度均呈增大趨勢， 纖維摻量由3%增至4%時， 不同舊料摻量瀝青混合料的殘留穩定度開始逐漸減小，其中60%舊料摻量的瀝青混合料殘留穩定度在纖維摻量為2%時達到最大值， 而其他瀝青混合料的殘留穩定度最大值均出現在3%纖維摻量， 說明聚酯纖維摻量選擇2%～3%的再生瀝青混合料殘留穩定度較好。

由圖5 可知，不同舊料摻量瀝青混合料的凍融劈裂強度比隨著聚酯纖維的摻入均有所增大，且對于摻入舊料的瀝青混合料凍融劈裂強度比影響較大。 當纖維摻量由0%增至3%時，不同舊料摻量瀝青混合料的凍融劈裂強度比均呈增大趨勢，纖維摻量由3%增至4%時，不同舊料摻量瀝青混合料的凍融劈裂強度比開始逐漸減小，且不同舊料摻量的瀝青混合料殘留穩定度的最大值基本出現在纖維摻量2%～3%范圍內。 綜合分析，對于提升高RAP 摻量再生瀝青混合料的水穩定性能而言，聚酯纖維摻量選擇2%～3%范圍的效果相對較好。

4 結論

（1）聚酯纖維的摻入可提升不同舊料摻量瀝青混合料的動穩定度，纖維摻量為3%時，不同舊料摻量瀝青混合料的動穩定度均達到最大值， 此時高RAP 摻量再生瀝青混合料的高溫穩定性能最好。（2）聚酯纖維的摻入可增大不同舊料摻量瀝青混合料的彎拉強度，但勁度模量會減小，纖維摻量為2%時， 不同舊料摻量瀝青混合料的彎拉強度最大，且對于瀝青混合料勁度模量的影響相對較小，說明纖維摻量選擇2%的高RAP 摻量再生瀝青混合料低溫抗裂性較優。 （3）聚酯纖維的摻入可增大不同舊料摻量瀝青混合料的殘留穩定度和凍融劈裂強度比， 其中纖維摻量為2%～3%的混合料殘留穩定度和凍融劈裂強度比較好， 說明纖維摻量選擇2%～3%范圍對于提升高RAP 摻量再生瀝青混合料的水穩定性能效果較好。