關(guān)鍵詞：玄武巖纖維 | 礦料級配 | 油石比 | 瀝青混合料 | 路用性能
瀝青瑪蹄脂是由瀝青、礦粉、纖維及少量細集料構(gòu)成用于填充粗集料空隙的混合料。在我國高等級路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計過程中，越來越多的選用SMA混合料作為路面面層?，F(xiàn)階段常見的纖維主要包括:礦物纖維、木質(zhì)素纖維、聚合物纖維。其中，木質(zhì)素纖維是zui先應(yīng)用在SMA瀝青混合料中的，且施工工藝成熟，價格適宜;聚合物纖維能夠較好的吸附瀝青，同時對混合料起到加筋增韌的效果，但其生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本太高，因此在工程中應(yīng)用較少;玄武巖纖維是一種礦物纖維，它兼顧常規(guī)纖維的優(yōu)點，生產(chǎn)工藝成熟，取材方便，對環(huán)境污染小，同時與瀝青混合料具有較好的相容性，伴隨施工技術(shù)的不斷提高，玄武巖纖維漸漸被公路工程研究者所重視。本文通過對玄武巖纖維摻量分別為0%、1%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%以及纖維長度為3mm、6mm、9mm的瀝青膠漿開展延度、軟化點、彈性恢復(fù)等試驗，確定纖維的zui佳摻量及長度;zui后研究玄武巖纖維的摻入對SMA-13瀝青混合料路用性能的影響，對延長瀝青路面的使用壽命具有指導(dǎo)意義。
原材料
瀝青
SBS改性瀝青具有良好的彈性和韌性，能夠改善瀝青路面的抗老化、水穩(wěn)定性、承載能力等。因此，本研究選用SBSI-C改性瀝青，SBSI-C改性瀝青各項指標試驗結(jié)果見表1。
纖維性能
在混合料中加入適量的纖維，能夠起到加筋效果，增強瀝青路面的承載能力，提高路面的整體性能。本研究選用玄武巖纖維和木質(zhì)素纖維，兩種纖維相關(guān)技術(shù)指標見表2。
配合比設(shè)計及馬歇爾試驗結(jié)果
本研究選用的級配類型為SMA-13型瀝青混合料，粗集料為3-5mm、5-10mm、11-15mm玄武巖碎石、細集料為0-3mm石灰?guī)r機制砂，填料選用石灰?guī)r磨制的礦粉，經(jīng)檢測粗、細集料及礦粉各項指標滿足相關(guān)規(guī)范要求。SMA-13瀝青混合料級配設(shè)計結(jié)果見表3，SMA-13混合料zui佳油石比及馬歇爾試驗結(jié)果見表4。
纖維瀝青膠漿性能
分別將長度為3mm、6mm、9mm的玄武巖纖維以瀝青質(zhì)量的0%、1%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%摻入到瀝青中，由于纖維材質(zhì)柔軟，在瀝青中容易結(jié)團不易分散，本研究將纖維摻入到瀝青中先人工用玻璃棒攪拌，讓纖維分散，再選用高速剪切儀，在170℃、6000rad/min轉(zhuǎn)速下剪切15分鐘，以確保纖維在分散均勻。
軟化點試驗
瀝青軟化點的高低能夠反映瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能，軟化點越高，混合料高溫穩(wěn)定性能越好。選用軟化點試驗來分析纖維瀝青膠漿的高溫穩(wěn)定性能，軟化點隨纖維摻量和長度變化試驗結(jié)果見圖1。
由圖1可以得出：不同長度纖維的摻入，瀝青膠漿的軟化點都得到了改善，且隨著纖維摻量的變大，瀝青膠漿軟化點逐漸增大。
彈性恢復(fù)試驗
彈性恢復(fù)試驗是指瀝青膠漿試件在伸長一定長度后恢復(fù)變形的能力。試驗試模為一字形，試驗溫度25℃，試件拉伸速率5cm/min，當試件被拉伸10cm時，將試件在中部位置剪斷，zui終測定瀝青膠漿的彈性恢復(fù)率。彈性恢復(fù)率隨纖維摻量及長度變化試驗結(jié)果見圖2。
由圖2可以得出：不同長度纖維的摻入，瀝青膠漿彈性恢復(fù)率均有所降低，且隨著纖維摻量的變大，試驗結(jié)果逐漸減小，長度為6mm的纖維瀝青膠漿降低程度zui大。
抗剪強度試驗
本研究選用抗剪強度試驗來分析瀝青膠漿的力學(xué)性能，長度分別為3mm、6mm、9mm纖維瀝青膠漿在25℃、30℃、35℃抗剪強度試驗結(jié)果詳見圖3、圖4、圖5。
由圖3、圖4、圖5可以得出：無論哪種溫度條件下，三種長度纖維的瀝青膠漿抗剪強度均得到了改善，且隨纖維摻量的變大而升高;試驗過程中也出現(xiàn)了異常點:在25℃時，長度為6mm纖維摻量從3.5%升高到4%時試驗結(jié)果升高幅度突然增大;在不同試驗溫度下，長度為9mm纖維摻量從3.5%升高到4%時，試驗結(jié)果升高幅度均突然降低;綜合考慮玄武巖纖維zui佳長度為6mm。
路用性能
本文選用木質(zhì)素纖維摻量為混合料質(zhì)量的0.3%，玄武巖纖維摻量為0.4%，玄武巖纖維長度為6mm。將木質(zhì)素纖維SMA-13同玄武巖纖維SMA-13混合料分別展開高溫性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性試驗，對比兩種纖維瀝青混合料的路用性能。
高溫穩(wěn)定性
本文選用車轍試驗評價不同混合料的抗車轍能力，在60℃時，來模擬瀝青路面在車輛荷載的作用，使試件產(chǎn)生推移、剪切zui終形成車轍，能夠較好的反映瀝青路面抵抗塑性變形的能力。兩種混合料動穩(wěn)定度試驗結(jié)果見圖6。
由圖6可以得出：兩種混合料動穩(wěn)定度試驗結(jié)果都滿足相關(guān)規(guī)范要求，玄武巖纖維混合料較木質(zhì)素纖維動穩(wěn)定度提高了34.9%，表明玄武巖纖維能夠更好的改善混合料的高溫穩(wěn)定性。這主要因為玄武巖纖維的摻入對混合料不僅起到增強、增韌的作用，而且混合料內(nèi)部形成了空間骨架結(jié)構(gòu)，對混合料高溫穩(wěn)定性的增強作用更為顯著。
低溫抗裂性
用于評價混合料低溫抗開裂能力的方法有多種，本文選用zui常用的低溫彎曲破壞試驗來評價兩種纖維瀝青混合料低溫抗開裂性能。對混合料進行低溫彎曲破壞試驗，試驗結(jié)果見圖7所示。
由圖7可以得出：兩種混合料zui大彎拉應(yīng)變試驗結(jié)果均能滿足規(guī)范要求，玄武巖纖維混合料較木質(zhì)素纖維提高了11.9%，這主要因為玄武巖纖維能夠在混合料內(nèi)部形成“橋接”和“加筋”作用，增強混合料的韌性，提高混合料的低溫抗開裂能力，能夠降低溫縮應(yīng)力作用時裂縫的形成。
水穩(wěn)定性
瀝青路面在水的作用下導(dǎo)致粘附在礦料表面的瀝青脫落，從而使混合料的粘結(jié)能力降低，出現(xiàn)松散破壞的現(xiàn)象稱之為水損害。本文選用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗來評價兩種纖維混合料的水穩(wěn)定性，試驗結(jié)果分別見圖8、圖9。
由圖8、圖9可以得出：兩種混合料浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂殘留強度比試驗結(jié)果均都滿足相關(guān)規(guī)范要求，玄武巖纖維混合料較木質(zhì)素纖維分別提高5.7%、6.0%。這主要因為玄武巖纖維能夠改善混合料中結(jié)構(gòu)瀝青的比例，使瀝青和礦料之間粘結(jié)能力增強，降低了水對混合料中瀝青膜的侵蝕，從而能夠更好改善混合料的抗水毀能力。
結(jié)論
本文通過對玄武巖纖維瀝青膠漿及SMA-13瀝青混合料路用性能的研究，得出以下結(jié)論：
(1)玄武巖纖維的摻入能夠增強瀝青膠漿的高溫穩(wěn)定性能及抗剪切能力;瀝青膠漿的彈性恢復(fù)率隨纖維摻量及長度的變大而降低，玄武巖纖維zui佳長度為6mm。
(2)玄武巖纖維SMA-13瀝青混合料較木質(zhì)素纖維的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和水穩(wěn)定性方面均有所提高，其中高溫穩(wěn)定性改善效果zui為顯著，達到34.9%。
參考文獻：
[1]楊明,熊文林,等.隧道路面礦物纖維鑒定方法及掃描電鏡下特征研究.隧道建設(shè),2011,31(2):186-191.
[2]于雪松.玄武巖纖維瀝青混合料目標配合比設(shè)計及老化性能研究.長春: 吉林大學(xué)，2012.
[3]穆巖.玄武巖增強纖維在重載交通瀝青路面中的應(yīng)用研究.西安:長安大學(xué),2016.
[4]張智剛.高速公路瀝青路面水損害機理及防治措施.湖南交通科技,2006,32(2):25-26.
[5]孫瀟瀟.玄武巖纖維貧混凝土基層材料與工程應(yīng)用研究.長沙: 長沙理工大學(xué),2012.
[6]趙麗華.玄武巖纖維對瀝青混合料性能影響機理的研究.大連: 大連理工大學(xué),2013.
[7]S.Abo-0udais. The effects of damage evaluation techniques on the prediction of environmental damange in asphalt mixtures. Building and Environment.2007,42(1):288-296.
[8]陳永慧.新型玄武巖纖維對瀝青混合料路用性能影響研究.西安: 長安大學(xué),2014.
[9]湯寄予.纖維瀝青混合料組成與性能試驗研究.鄭州: 鄭州大學(xué),2013.
[10] Abtahi S M, Sheikhzadeh M, Hejazi S M. Fiber-einforced asphalt-concrete-a review. Construction and Building Materials,2010,24(6):871-877.
[11]張文剛,紀小平,宿秀麗等.路用礦物纖維瀝青混合料性能及增強機理研究.武漢理工大學(xué)學(xué)報,2012,34(8):50-54.
[12]彭波.木質(zhì)素纖維在瀝青混合料中的應(yīng)用.西安建筑科技大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2005,37(1):104-107.
[13]Kumar G B R,Shama U K. Abrasion resistance of concrete contai ning marginal aggregates. Construction &Building Materials,2014,66(1):712-722.
[14]鐘明鍵,彭響蘭.玄武巖纖維增強瀝青混合料試驗研究.公路工程,2013,38(5):157-160.
[15]邵曼,劉馥銘.不同類型纖維SMA-13力學(xué)性能研究.湖南交通科技,2014,40(4):47-49.
[16]許婷婷,顧興字,倪富健.玄武巖纖維增強瀝青混凝土試驗與性能研究.交通運輸工程與信息學(xué)報,2011,09(2):115-121.
[17]趙豫生,李紅濤.玄武巖短切纖維對瀝青混凝土性能的影響公路交通科技,2012,29(9):38 -42.
[18]宋冬冬.劍麻纖維 SBS 改性瀝青混合料的路用性能研究.桂林: 桂林理工大學(xué),2014.
[19]王安.玄武巖纖維 SMA-13 的路用性能研究與應(yīng)用.長沙: 長沙理工大學(xué),2013.
[20]仰建崗,劉燕,林天發(fā).玄武巖纖維瀝青混凝土路用性能研究筑路機械與施工機械化,2015,32(1):53-57.
[21]李慧萍,王福滿,李晨.玄武巖纖維對瀝青混合料性能影響分析研究.中外公路,2016,36(4):323-327.
[22]郝孟輝,郝培文,楊黔,等.玄武巖短切纖維改性瀝青混合料路用性能分析.廣西大學(xué)學(xué)報: 自然科學(xué)版,2011,36(1):101-106.
[23]陳昌宇.玄武巖纖維瀝青混合料路用性能與應(yīng)用研究.長沙:長沙理工大學(xué),2012.
全文完 發(fā)布于《道路工程》2020年第10期
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