玄武岩纤维沥青混凝土路用性能研究.pdf

R OAD CONS TR UCT 1 0N AND M ACHI NE R Y 文 章 编 号 ： 1 0 0 0 0 3 3 X( 2 0 1 5 ) 0 1 0 0 5 3 0 5 玄武岩纤维沥青混凝土路用性能研究 仰建 岗 ， 刘 燕。 ， 林 天发。 ( 1 华东交通 大学 土木建 筑学院 ， 江西 南 昌 3 3 0 0 0 0 ；2 江西交通职业技术学 院 路桥工程 系， 江西 南 昌 3 3 0 0 0 0 ；3 江西省高速公路投资集 团有限责任公 司 ， 江西 南 昌 3 3 0 0 2 5 ) 摘 要 ： 为 降低 路 面的初 期损 害 ， 确保 路 面的 寿 命 ， 可 在 沥 青 混合 料 中掺 加 玄 武 岩 纤 维 ， 基 于 AC 一 1 3 C型级 配 ， 对混合 料掺 加 不 同掺 量 的玄 武岩 纤维 ， 并采 用马 歇 尔试 验找 出各 个掺 量 下 的最佳 油 石 比， 然后进 行 高 温车辙 和低 温抗 裂 试验 。结 果表 明 ， 玄 武 岩 纤 维最 佳掺 量 为 0 3 ， 且 可 显著 改 善 混合 料 的路 用性 能 。 关键 词 ： 玄 武岩 纤维 ； 沥青 混合料 ； 高温 车辙试 验 ； 低 温抗 裂试 验 中图分 类号 ： U4 1 4 1 文献 标志 码 ： B Re s e a r c h o n Ro a d Pe r f o r ma nc e o f Ba s a l t Fi b e r As ph a l t Co n c r e t e YANG J i a n g a n g ，LI U Ya n ，L I N Ti a n f a 。 ( 1 S c h o o l o f C i v i l En g i n e e r i n g a n d Ar c h i t e c t u r e ，E a s t Ch i n a J i a o t o n g Un i v e r s i t y ，Na n c h a n g 3 3 0 0 0 0， J i a n g x i ，Ch i n a ； 2 De p a r t me n t o f Ro a d a n d B r i d g e En g i n e e r i n g，J i a n g x i Vo c a t i o n a l a n d Te c h n i c a l Co l l e g e o f C o mmu n i c a t i o n， Na n c h a n g 3 3 0 0 0 0，J i a n g x i ，C h i n a ；3 J i a n g x i P r o v i n c i a l Ex p r e s s wa y I n v e s t me n t Gr o u p Co Lt d ， Na n c h a n g 3 3 0 0 2 5 ，J i a n g x i ，C h i n a ) Abs t r a c t ：Ba s a l t f i be r wa s a dd e d t o t he a s pha l t mi xt u r e i n o r d e r t o a vo i d e a r l y f a i l ur e a nd g u a r a nt e e t h e s e r vi c e t i me o f p a v e me nt Ba s e d on t h e g r a d a t i o n of AC一 1 3C，o pt i m um a s p ha l t a gg r e g a t e r a t i o s f o r d i f f e r e nt a mou nt s of b a s a l t f i b e r we r e a c q u i r e d by t he M a r s ha l l Te s t The r u t t i ng t e s t a t hi gh t e mpe r a t ur e a nd c r a c k i ng t e s t a t l o w t e m p e r a t u r e we r e c a r r i e d o ut ，a nd t h e r e s ul t s s ho w t h a t t he o pt i m u m a mo un t of ba s a l t a s p ha l t i s 0 3 ， a nd b a s a l t a s ph a l t c an d r a ma t i c a l l y i mpr o ve t he r oa d p e r f or ma nc e Ke y wo r d s：b a s a l t a s ph a l t ；a s pha l t m i x t u r e ；r u t t i n g t e s t a t h i gh t e mpe r a t ur e；c r a c ki ng t e s t a t l o w t em per at ur e 0 引 罱 相对 于水 泥 混凝 土路 面 ， 沥 青 混 合 料 路 面具 有 无接缝、 耐磨 、 振动小 、 行车舒适 、 噪声低 、 施工容易 以及工 期 短 等 优 点 ， 因 此 在 世 界 各 地 得 到 广 泛 应 用 。但 是沥 青路 面 容 易 出现一 些早 期 损 害 ， 例 如 车 辙变形 、 路面裂 缝 及早期 水破 坏 ， 这与 中 国普遍 采 用 的半 刚性 基层 有很 大关 系 。虽然 利用 改性 剂可 在 一 定程度上改善沥青的性 能， 但后期大量 的试验研 究 发 现 ， 改 性剂 提高 沥青 性能 的能 力有 限 ， 于是 国 内 外 开始 转 向研究 纤维 添加 剂 ， 从 而有 了对木 质纤 维 、 聚合 物 纤 维 、 玻 璃 纤 维 、 石 棉 纤 维 、 钢 纤 维 的 研 收稿 日期 ： 2 O 1 4 0 9 1 9 究_ 2 。这类研 究 虽然 发现 了一些 改 善效果 ， 但 副 作 用 和缺陷 也 比较 明显 ， 直到玄 武岩 矿物 纤维 的 出现 ， 才使 纤维 作为 沥青 混合 料添 加剂 的使 用效果 有 了较 大 的提升 。具 有代 表性 的是 GB F纤 维 ， 这是 中 国 自 主创 新 的路用 纤维 ， 浙 江省先 后修 筑 了 3 0多条使 用 G B F纤 维 的公 路 养 护 新 建 及 改 建 试 验 路 。经 过 使 用 与评估 ， 研 究人 员 发现 G B F纤维 的抗 车辙效 果 非 常 明显 。河 北 、 河 南 、 江西 、 湖北 、 湖南 等省 份也 先后 在沥青路面进行了掺加 G B F纤维的试验 ， 同样取得 了 良好 的应 用效 果 。但 是 由于 技 术 还不 成 熟 ， 相 关 的数据 积累 、 设备 及工 艺方 面 的规程 还没 有完成 ， 所 以仍需 不断 完善 ， 以便 于该 技术 的推 广 。 5 3 ROAD CONS TR UCT I ON AND M ACHI NE RY 本文 通 过 对 采 用 AC 一 1 3级 配 的沥 青 混 合 料 进 行高 温稳定 性 、 低 温抗 裂性 试验 ， 研究 玄武 岩纤 维增 强沥青混凝土的路用性能效果 。 1 原材料与试验方 案 1 1玄武 岩纤 维 连续玄 武岩 纤维 是 以纯天然 玄武 岩矿 石为惟 一 原料 ， 使其在 1 5 0 0 o C1 6 0 0高温下熔融， 并通 过 铂 铑合金 漏板 连续 拉制而 成 ， 具 有原 料廉 价 、 工艺 简单 、 综合 性能 高 、 环境 友好 等特 征 。 本 文所 选用 的纤维 为浙 江石 金玄 武岩纤 维有 限 公 司 生 产 的 长 度 为 6 mm 的 短 切 玄 武 岩 纤 维 ( G F B ) 。其样 品外 观如 图 l所示 ， 技 术 指标 见表 1 。 图 1 玄武岩纤维外观 表 1 G B F玄武岩纤维技术指标 项 目 指 标 主要材质 天然玄武岩 颜 色 金褐 色 纤维 直 径 ram 1 5 切断长度 ram 6 比重 ( g c m一 。 ) 2 4 6 抗 拉 强 度 MP a 3 0 O O 弹性模 量 GP a 9 O 断裂延伸率 3 2 熔 点 c 1 4 5 0 1 5 0 0 密度 ( g c i n ) 2 6 5 拉伸强度 MP a 3 8 0 0 4 8 4 0 软化 温度 1 O 5 0 导热系数 ( W ( inK) 一 1 ) 0 0 3 0 0 3 8 卷曲性 无 使用温度 C 2 6 9 6 5 0 1 2沥青性 质 试验使用的沥青是 由浙江形宝盈物资集团有限 公 司提供 的壳牌 S B S改性 沥 青 ， 根据 公 路工 程 沥青 及 沥青混合料试 验 规程 ( J T G E 2 0 2 O l 1 ) 中的试 验 5 4 方法 ， 对 其进行相关性 能试验 ， 试验结果 见表 2 。 表 2 壳牌 S B S改性沥青 试验项目 质量指标 试验结果 结论 试验方法 针人度( 1 0 0 g ， 5 s ， 2 5 ) ( O 1 m m ) 4 0 6 O 5 6 合格 T 6 0 4 0 2 01 1 针人度指数 P I 0 0 6 合格 软化点( 环球法) 6 0 7 O 合格 T 0 6 0 6 2 0 l 1 运动粘度( 1 3 5) ( P a s ) 3 1 4 合格 T 0 6 2 0 2 0 1 l 弹性恢复( 2 5) 8 8 8 合格 T 0 6 0 5 2 0 1 】 延度( 5) c m 2 0 3 2 合格 T O 6 0 5 2 O l l 贮存稳定性离析 T O 6 1 5 2 0 1 l 2 5 1 5 合格 4 8 h 软化点差 T 0 6 I l 一2 O l i 闪点( C ( ) C ) 2 6 O 2 8 5 合格 T O 6 O 7 2 O l 1 溶解度( 三氯 乙烯 ) 9 g 9 0 8 () 合格 T O 6 O 3 2 O 密度 ( g c m 。 ) 实测 1 0 3 3 合格 质量变化 0 1 0 2 0 合格 T O 6 l 0 2 0 l l T FOT 残留针人度比( 2 5) 7 5 7 8 合格 T 0 6 0 4 2 0 l 1 延度( 5) c m 1 5 l 9 合格 T O 6 0 5 2 0 1 l 由表 2可知 ， 壳 牌 S B S改性 沥 青 的各 项 技 术指 标均符合道路石油沥青的技术要求 。 1 3集 料与填 料 性质 本试 验 选 用 的集 料 为 1 0 1 6 mm、 5 1 0 mi D _ 的辉 绿岩 ， 3 5 mm 的石灰 岩 以及 0 3 mm 的机制 砂 。根 据 公 路 工 程 集 料 试 验 规 程 ( J T G E 4 2 2 0 0 5 ) 的试验方 法进 行 了集料 的相关 性 质试验 ， 结 果 见表 3、 4 。 表 3粗 集 料 的 技 术指 标 试验项 目 试验结果 试验标准 试验方法 石料压碎值 1 8 8 3 0 GT E 4 2 2 0 0 5 洛杉矶磨耗损失 2 O 3 3 5 G TE 4 2 2 O ( ) 5 毛体 积相 对 9 5 1 5 mm 2 8 6 3 密度 4 7 5 9 5 mm 2 8 4 6 GT E 4 2 2 0 0 5 ( g c m一。 ) 2 3 6 4 7 5 m 2 65 ( ) 表观 相 对 9 5 1 5 mm 2 9 O 6 2 4 5 密度 4 7 5 9 5 mm 2 8 9 9 2 4 5 G TE 4 2 2 0 0 5 ( g c m。 ) 2 3 6 4 7 5 mr r l 2 6 9 0 2 4 5 9 5 1 5 mm 0 51 3 0 吸水率 4 7 5 9 5 mm 0 6 4 3 0 ( TE 4 2 2 0 0 5 2 3 6 4 7 5 mi l l 0 5 6 3 0 针 片状 颗 粒 混 合 料 9 2 2 0 0 ( TE 4 2 2 0 0 5 含 量 与沥青 的 原沥青 J T J 0 5 2 2 0 0 ( 5 4 粘 附性 级 ( 水 浸 法 ) T O 6 1 6 1 9 9 3 沥青 路 面使 用 的矿粉 应 能与沥 青形 成很 好 的胶 RoAD CoNS TRUCTI oN AND M ACHI NERY 表 4 机 制砂的技术指标 试验项 目 试验结果 试验标准 试验依据 表 观 相对 密 度 ( g C IT I ) 2 6 8 3 2 4 5 GT E 4 2 一 2 0 0 5 毛体积相对密度 ( g C H ! ) 2 6 3 7 GT E 4 2 2 O 0 5 吸水率 0 6 6 GT E 4 2 一 一2 0 0 5 饱和面干吸水率 0 6 5 GTE 4 2 2 0 0 5 砂 当 量 8 l 5 0 GT E4 2 2 0 0 5 浆 ， 表 面 干燥 、 洁净 。本 试验 所选 矿粉 的技 术指 标见 表 5 。 1 4级 配选 择 密级 配沥 青混 凝 土 A C作 为一种 传统 的混 合料 级 配 ， 目前 已被广 泛 地 应 用 在 公路 工程 中 。本 次研 究 所 用 的 级 配 是 悬 浮 密 实 结 构 的 沥 青 混 合 料 AC 一 表 5 矿粉 的技术指标 试验项 目 试验结果 试验标准 试验方法 表 观密度 ( g C m ) 2 7 1 2 5 O G TE 4 2 2 0 0 5 9 7 0 6 1 O 0 粒度范围 9 5 0 6 9 0 1 O 0 G TE 4 2 2 0 0 5 8 6 1 6 8 0 1 0 0 亲水系数 0 8 O 1 GT E 4 2 2 0 0 5 外观 无结团现象 1 3 C， 它 主要 用 在 沥 青 混 凝 土 路 面 的上 面 层 。在 其 中掺 加不 同量 的玄 武 岩 纤 维 ， 通 过 马 歇尔 试 验 来 确 定不 同纤 维掺 量下 的玄 武岩 纤维 沥青 混合 料最 佳油 石 比 ， 从 而得 出纤 维 掺量 与最 佳 沥 青 用量 的对 应 关 系 。级配 组 成见表 6 。 表 6 A C一1 3 C沥青混合料组成级配 筛 孔 ram l 6 l 3 2 9 5 4 7 5 2 3 6 1 1 8 0 6 0 3 0 1 5 0 0 7 5 通过百分 比 1 0 0 9 0 1 0 0 6 5 8 5 3 8 6 8 2 4 5 0 l 5 3 8 1 0 2 8 7 2 0 5 1 5 4 8 中值 1 O O 9 5 7 6 5 5 3 3 7 2 6 5 l 9 1 3 5 1 0 6 实际取值 1 0 O 9 6 6 7 7 0 4 9 6 2 7 0 1 9 0 l 2 9 8 6 6 8 6 4 _ 1 5试验 方 案 首先 对无 纤维 沥 青 混 合 料进 行 马歇 尔 试 验 ， 得 出最 佳油 石 比 。然 后 将 纤 维作 为外 掺 料 ， 按 一 定 间 隔 的掺量 加入 沥青 混 合 料 中进行 马歇 尔 试 验 ， 确 定 出在 每一 纤维 掺量 下 的最 佳 油石 比 ， 从 而确 定 每 一 纤维 掺量 下 混合料 的配合 比 。纤 维 的掺量 以混 合料 的 质 量 百 分 数 计 ， 分 别 以 0 2 、 0 3 、 0 4 、 0 5 和 0 6 的 掺 量 拌 制 沥 青 混 合 料 进 行 马 歇 尔 试 验 ， 并 计算 出各 自掺 量 下 的 最佳 油 石 比 。为确 定 最 佳纤 维掺 量 ， 对 马 歇 尔 试验 确 定 的不 同纤 维掺 量 下 的混合 料 配合 比进 行车辙 试 验 、 低 温小 梁弯 试验 ， 比较不 同掺 量下 的高 低温 性能 表现 。 2 试验 结果与分 析 2 1 最 佳 油石 比的 确定 本 文采 用 马歇尔 试验 法确 定最 佳油 石 比 ， 试件 为 双 面击实 7 5次 成 型 的标 准 马 歇 尔 试 件 。试 验 按 照 公 路 工 程 沥 青 及 沥 青 混 合 料 试 验 规 程 ( J T J 0 5 2 2 O l 1 ) 中的要求 进行 。由经验 公式 初 步确定 对 比组 沥 青 混 合 料 的 5个 沥 青 用 量 ( 油 石 比 ) 为 3 5 、 4 0 、 4 5 、 5 0 、 5 5 ， 由马歇 尔试验 结 果 可 确 定 对 比 组 沥 青 混 合 料 的 最 佳 油 石 比 为 4 7 。同样 方 法 ， 得 出 纤 维 掺 量 分 别 为 0 2 、 0 3 、 0 4 、 0 5 和 0 6 时 沥 青 混 合 料 的最 佳 油石 比分 别 为 4 8 、 4 9 、 4 9 、 5 0 、 5 1 、 5 1 。最佳 沥青 用量 下 的马歇 尔试 验结果 见表 7 。 从表 7可 以看 出 ： 随着纤 维 掺量 的增 加 ， 沥青混 合料 的毛体积密度 一直在减 少 ； 在纤维用 量从 0增 加 到 0 3 再到 0 6 的过 程 中 ， 尽 管 沥青 含量 不 断 增 大， 但混合料的稳定度表现为先升后降， 纤维用量为 O 3 时最 大 ， 因此 ， 可 以初步判定 0 3 为最佳掺 量 。 经 研究 与分 析 ， 产 生 以上效 果 的原 因是 ： 由于 纤 表 7最佳沥青马歇尔指标 纤维掺量 油石 比 毛体积密度 ( gC II 1 ) 稳定度 k N 流值 mi n 空 隙率 矿料间隙率 沥青饱和度 0 0 4 7 2 4 8 3 1 1 7 7 3 6 1 4 3 2 1 4 0 6 9 2 0 2 4 8 2 4 7 1 l 1 9 8 3 4 3 4 4 6 1 4 7 6 9 7 0 3 4 9 2 4 6 9 1 4 4 9 3 3 6 4 3 O l 4 9 7 1 2 0 4 4 9 2 4 6 2 1 3 6 1 3 2 4 4 4 8 1 5 3 7 0 7 0 5 5 0 2 4 5 8 1 3 O 3 3 6 6 4 4 0 1 5 6 7 1 7 0 6 5 1 2 4 5 5 1 2 6 4 3 6 8 4 2 9 1 5 9 7 2 9 5 5 ROAD CONSTRUCTI oN AND M ACHI NERY 维 自身相 对密 度较 小 ， 随着 用量 增加 ， 混 合料 密度也 随之下 降越 多 ； 当矿 物纤 维 的加 入 量 增 加 到 0 3 时 ， 可 以使沥青 混合 料易 于压 实 ， 与同级 配无 纤维 沥 青混 合料 相 比密实 度 更 高 ， 空 隙率 比无 纤 维 沥青 混 合料 更小 ， 稳定 度逐 渐增 大 ， 起 到加 筋 的作 用 。随着 纤维 用量 的进一 步增 大 ， 沥青 含量增 大 ， 纤 维 出现结 团现象 ， 导 致沥青 混合 料 的稳定度 逐 渐降低 。 2 2 高温车辙试验与结果分析 本文 采用北 京今 谷神 箭公 司生产 的车辙仪 进行 车辙试 验 ， 车辙仪 传感 器 精 度达 到 0 0 0 2 mm， 满 足 试验精度要求 ， 量程为 0 3 0 mm， 整个试验过程 由 系统 自动控 制 ， 同时 自动采 集试 验过 程数据 ， 并计 算 得到 动稳定 度 。试验 按 照 公 路 工 程 沥 青及 沥青 混 合料试 验规 程 ( J T J 0 5 2 2 0 1 1 ) 中 的要 求进 行 。 分 别对 各种 掺量 的沥 青混合 料进 行高 温车辙 试 验 ， 试 验温 度为 6 0 ， 集料 级 配为 AC一1 3 C。试 验 结果 见表 8 。 表 8 不同掺 量沥青混合料车辙试验结果 纤维掺量 4 5 mi n位移 6 0 mi n位移 动稳定度 相对变形率 ( 次 I n I l l ) 0 0 2 2 8 4 2 4 0 3 4 5 3 8 4 8 0 6 0 2 1 8 78 1 9 6 3 6 3 9 l 3 9 2 6 0 3 1 3 81 1 4 3 8 9 5 2 5 2 8 7 6 0 4 1 5 5 5 1 6 1 9 8 3 7 5 3 2 3 8 0 5 1 7 5 3 1 8 2 6 7 4 3 2 3 6 5 2 0 6 2 01 1 2 1 O 2 5 9 6 5 4 2 0 4 由表 8可知 ， 随着纤 维用 量 的增加 ， 沥青 混合 料 的动稳 定度得 到 了显 著 的提 高 ， 这 说 明纤 维 的加 入 对 AC 1 3 C沥青混合料 的高温稳定性有 明显的改 善 作 用 。在 掺 加 了 0 2 、 0 3 、 0 4 、 0 5 、 0 6 的纤 维 后 ， 混 合 料 的 动 稳 定 度 分 别 提 高 了 4 O 8 、 1 0 9 9 、 8 4 6 、 6 3 8 、 3 1 4 ， 相 对变形 率 降低 了 2 2 4 、 6 7 1 、 4 8 4 、 3 1 6 、 1 4 3 。 混合料动稳定度随着纤维用量的增加而提高， 在纤 维 用量 达到 0 3 时出现 峰值 ； 4 5 mi n 、 6 0 mi n位 移 及相对变形率随着纤维用量的增加而降低， 在纤维 用 量达 到 0 3 时降 到最 低 。这说 明掺加 玄武 岩纤 维 的沥 青混合 料 比不掺 纤维 的混合 料在 抗 高温能 力 方 面要 优越很 多 。相对 变形 率代表 沥青 混合 料在 荷 载 作用 下车辙 发展 的全 过 程 ， 它 更 能反 映沥 青 混 合 料 在高 温下 的抗 永久变 形 能力 。相对 变形率 越小 说 明混合 料抵抗 永 久变形 能力 越强 。 5 6 经分 析 ， 产 生 以上 情 况 的原 因 可能 是 ： 首 先 ， 加 入玄 武岩纤 维后 ， 沥 青 混合 料 中 随机 分 布 的玄 武 岩 纤维 网络 对沥青 的流 动产 生 较 大 的摩 阻力 ， 从 而 增 大 了沥青胶 浆 的粘度 ； 其 次 ， 纤维 表 面呈碱 性会 与沥 青很好 地结 合 ， 增加 了结构 沥青 的膜 厚 ， 并 处 于稳 定 的状态 ， 在 高温情 况 下纤 维 内部 的空 隙将 为受 热 膨 胀的沥青提供一定 的缓冲空间， 减小沥青路面高温 时泛油 的可 能性 ； 再次 ， 纤维 在混 合料 中形 成 的空 间 网状结 构进 一步 减小 了混 合 料 的 塑性 变 形 ， 增 强 了 沥青 混 合料 的高 温抗剪 切性 能 。 由车辙试 验还 可 以得 出纤 维 的最 佳 掺 量 ， 这是 因为 当纤维用 量较 低 时 ， 纤 维 能 够 充分 分 散 于 混 合 料 中， 起 到加 筋 的 作 用 ； 随着 纤 维 用 量 的进 一 步增 大 ， 沥青 含量增 大 ， 纤 维 出 现结 团现 象 ， 导敛 沥 青混 合 料 的高温稳 定 性 降低 。因 此 ， 掺 玄武 岩纤 维 沥青 混合料的高温性能要远远优于未掺纤维的混合料 。 2 3低 温抗 裂性试 验 与结 果分析 试 验采 用 由轮 碾 法 成 型 的 车 辙 板 切 割 而成 的 3 0 mi l l 3 5 mm2 5 0 mm 棱 柱体 小梁 试件 ； 试验 时 加载跨径 为 2 0 0 m m； 加 载方式为单点加 载 ； 加载速 率 为 5 0 mm mi n； 加 载设 备 为微 机控 制沥 青混 合 料 低温弯 曲系统 ， 采用设备 自带环境箱控 温为 一1 o 。 分别对不 同纤 维 掺量 的沥 青 混合料 进 行低 温 弯 曲试验 ， 试验 按照 公 路工 程沥 青及 沥青 混 合料 试 验 规程 ( J T J 0 5 2 2 0 1 1 ) 中的要求进行 ， 结果见表 9 。 表 9 低温弯曲试验结果 纤维掺量 弯拉强度 MP a 最大弯拉应变 1 0 劲度模量 MI a O l 2 5 3 2 5 1 6 4 【j 8 ( ) 0 2 1 2 7 7 2 8 3 0 d 5 1 2 0 3 l 3 7 6 3 2 5 1 4 2 3 2 0 4 1 3 1 4 3 ( ) 2 2 4 3 4 8 0 5 1 2 9 8 2 8 9 3 4 4 86 0 6 l 2 8 1 2 7 6 9 4 6 2 6 由表 9 可 知 ， 随 着纤 维 掺 量 的 增加 ， 弯 拉强 度 、 弯拉 应 变不 断增 大 ； 当纤 维 含量 达 到 0 3 时 ， 南于 沥青 量增 加 ， 弯 拉应 变增 长缓 慢 ， 但 弯 曲强度 降低导 致弯 曲劲 度模 量 降低 ， 且 当纤 维 掺 量 为 0 3 时 ， 混 合料 的 弯拉强 度 和最 大 弯 拉应 变 达 到 最 大 ， 弯 曲 劲 度模 量达 到最 低 ， 此 时 的混 合 料抗 低 温 开 裂 性 能最 好 ， 这说 明在本 次 试验 情 况 下 ， 0 3 的纤 维 片 J 量 是 临界点 ， 实 际施 工 过 程 中纤 维 的掺量 可 考 虑 T 程 的 实 际需要 并结 合经 济性 综合 确定 。 ROAD CONS TRUCT1 0N AND M ACHI NE RY 中国规范 中以小 梁最 大 弯拉破 坏 应 变表 征沥 青 混 合料抵抗低 温 开 裂的 能力 ， 破 坏 应 变越 大 ， 说 明沥 青 混合料 的低温 抗 裂性 能越 好 。加 入纤 维 后 混合 料 的最大弯拉应变提升显著， 当纤维掺量分别为 0 2 、 0 3 、 0 4 、 0 5 、 0 6 时， 混合料的弯拉应变分别 提高 了 1 2 5 、 2 9 2 、 2 0 1 9 6 、 1 5 0 、 1 0 1 。从 破 坏应变角度 分析 ， 纤 维的加 入对 混合料 的抗 开裂性 能 有很大的增强 作用 ， 分析其原因如下 。 ( 1 )沥 青混 合料 小梁 试件 在低 温 的弯 曲破 坏 主 要 是 由于沥青 混凝 土 内部 应力 产生拉 裂破 坏而 引起 的 。因此 ， 在低 温条件 下 ， 沥青 混合料 内部 的粘 结 力 起 着十 分重 要 的作 用 ， 随着 纤维 加入 ， 多余 沥青 被 纤 维 吸附 ， 沥青 劲度 增 大 ， 沥青 混合 料 内部粘 结力 也 随 之增 大 ； 当纤 维掺 量过 多 时 ， 多余 的纤 维存 在 于沥青 混合料中， 颗粒之间的剪切应力下降， 抗低温能力也 会 随之 降低 。 ( 2 )玄武 岩 纤 维 的 加 入 ， 对 AC结 构 密 级 配 沥 青混合料的“ 桥接” 和“ 加筋” 作用较为明显， 这种作 用 能有 效地 防止 沥 青 路 面裂 缝 的产 生 ， 增 强 了沥 青 混 合料 的低 温抗 裂性 能 。 ( 3 )纤维 能 增 加 AC结 构 沥 青 混 合 料 的柔 性 。 试 验结 果 表 明 ， 沥青 混 合 料 在 加 入 玄武 岩纤 维 后 具 有 一 定 的弹性 ， 即通 过 “ 桥 接 ” 和“ 加 筋 ” 作 用 使 沥 青 混 合料 具有 了较好 的 柔 性 ， 对 颗粒 问 的应 力 具 有 一 定 的分散 作用 ， 使得 沥青 路 面 在 低 温 环境 中能 更 好 地适应因温度降低而引起的变形 ， 减少在低温环境 中容 易 出现 的路 面裂 缝 ， 这 对 于 改 善 路 面低 温 性 能 具有 相 当重要 的作 用 。 3 结 语 ( 1 )由马歇尔试验 、 高温车辙试验 和低温小梁 弯曲试验可以得出， 沥青混合料的马歇尔稳定度、 高 温稳 定性 和低 温抗 裂性 随着 玄武 岩纤 维掺 量 的增加 先 升高后 降 低 ， 掺 量 临界值 为 0 3 。 ( 2 )玄 武 岩矿 物 纤 维对 密级 配 沥 青 混 合料 AC 的高温 稳定 性具 有 明显 的改善 效果 。由试 验结 果 可 知 ， 掺量 为 0 3 玄 武 岩纤 维 沥 青 混 合料 动 稳 定 度 比无纤 维 沥青 混 合 料 的 动稳 定 度 提 高 了 1 0 9 9 ， 并 且相 邻两 掺量 之 间 ， 该 掺量 提高 的幅度 最大 ； 相 应 的相对 变 形率 也降 低 6 7 1 。 ( 3 )在最 佳 玄 武 岩 纤 维 含 量 下 ， 玄 武 岩 矿 物 纤 维改 善 了低温 抗裂 能 力 ， 混 合 料 的 弯拉 应 变 提 高 了 2 9 2 。 ( 4 )值得 注 意 的是 ， 随着纤 维掺 量 的增 加 ， 沥 青 混合 料 的毛体 积密 度 一 直 在 减 小 ， 最 佳 油石 比逐 渐 增加 ， 空 隙率 在 0 3 时 最小 ， 这应 该 对 混 合料 的水 稳定 性有 改善 作用 ， 由于篇 幅 限制 ， 本 文没 有对 水稳 定性 试验 进行 相关 的讨 论分 析 。 参 考文 献 ： 1 姚祖康 沥 青路 面 结构 设计 M 北 京 ： 人 民交通 出版社 ， n1 1 同济大学交通运输 工程学 院道路 与机场工程 系我 国公路路 面 S MA采用纤维之性能 比较试验研究 R 2 0 0 4 卢辉 ， 张 肖宁 ， 胡玲玲 矿物纤维沥 青混合料 在长陡坡 路段 的应用 J 中外公路 ， 2 0 0 7 ， 2 7 ( 3 ) ： 1 8 0 1 8 2 刘福军 玄武岩纤维沥青混 合料 路用性 能研究 D 哈 尔滨 ： 哈尔滨工业大学 ， 2 O l O 许婷婷 ， 顾兴宇 ， 倪富健 玄武岩纤维 增强沥青 混凝土试 验与 性能研究 J 交通 运输 工程 与信 息 学报 ， 2 0 l 1 ， 9 ( 2 ) ：1 1 5 一 l 21 赵玉 肖 玄武岩纤维增强沥青混凝 土抗裂性 能试验研 究 J 公 路 工 程 ， 2 0 1 4 ， 3 9 ( 4 ) ：4 8 5 1 郭振华 ， 尚德库 ， 邬翠莲 ， 等 海 泡石 玄武 岩纤维复合 沥青混 合料性能研究 J 河北工业 大学学报 ， 2 0 0 5 ， 3 4 ( 1 ) ： 5 1 0 沙庆林 高速公 路沥 青路面 的早期 破坏 现象及 预 防 M 北 京 ： 人 民交通 出版社 ， 2 0 0 8 沙 庆林 重载交通长寿命半 刚性路 面设计与施 工 M 北京 ： 人 民交 通 出 版社 ， 2 0 1 1 责任编辑 ： 王玉玲 57