纤维对排水沥青混合料性能的影响

杨祖春

四川蜀道物流集团四川铁投广润物流有限公司 四川成都 610000

摘要：为改善排水沥青混合料耐久性，将不同掺量的聚合物纤维、玄武岩纤维掺入排水沥青混合料，研究其对排水沥青混合料路用性能的影响。结果表明两种纤维对排水沥青混合料路用性能均有提升，并且随着掺量的增加，排水沥青混合料体积指标变化不大，但马歇尔稳定度显著提升、飞散损失明显减少，掺量由0.2%增至0.3%时路用性能提高不明显。综合考虑纤维对混合料性能改善效果及经济效益选用0.2%为最佳掺量；对掺加最佳掺量的两种纤维进行车辙试验、冻融劈裂试验，结果表明掺加玄武岩纤维的排水沥青混合料抗水损害能力及高温稳定性最高，对排水沥青混合料的性能提升效果最佳。

关键词：聚合物纤维；玄武岩纤维；排水沥青混合料；路用性能

0 引言

排水沥青路面是一种大空隙路面。优势是使路表水膜厚度减少，同等条件下只有普通排水路面5%-10%，大量减少高速行车喷雾与溅水^[1-3]。减轻夜晚行车产生眩光，并且降低噪音，增加路面抗滑性，排水沥青料空隙率为18-22%，粗集料占比大，细集料占比少，缺乏细集料从而会造成在拌和、运输、铺设的过程中产生沥青流失的现象，使得沥青与集料常出现剥落分离^[4]。因此对排水沥青混合料粘结能力提出更高的要求。排水沥青混合料已经引进国内已经有20多年的历史了，从当前的应用经验看，添加纤维可有效增加排水沥青混合料粘结能力，能在排水沥青混合料内部起到加筋的作用，是改善排水沥青混合料抗高温，抗剥落性能的重要方式之一^[5-8]。

1原材料

1.1 纤维检测指标

此研究共选用3种不同公司生产的三种不同种类的聚合物纤维A、B、C，，玄武岩纤维A、B、C进行检测，主要检测纤维指标及掺加纤维沥青混合料指标，对比分析两种纤维指标优选出综合性能最佳的聚合物纤维。下表为三种最佳纤维的检测指标。

表1聚合物纤维B的检测指标

表2玄武岩纤维B的检测指标

2 方案设计

1.1 方案设计

本实验采用两步，第一步确定两种纤维的最佳掺量：

表3纤维试验确定最佳掺量

第二步根据最佳纤维掺量继续检测后续实验：确定最佳纤维

表4纤维试验第二步试验方案

2.2 矿料级配组成设计

通过几种级配方案的比选，最终选用表5级配做下列试验。

表5级配设计表

3纤维对排水沥青混合料路用性能的影响

3.1纤维的掺量

沥青选用排水沥青混合料专用的高黏改性沥青，油石比依据试验确定为4.7%，纤维掺量为0%、0.1%、0.2%、0.3%，分别对其进行体积指标、稳定度、浸水马歇尔稳定度、飞散损失检验，试验结果见下表。

表6不同纤维掺量下的指标测定表

由表6可以看出，纤维可有效提升排水沥青混合料性能；掺入聚合物纤维的沥青混合料，在掺量为0.2%时马歇尔稳定度最高，而飞散质量损失只比掺量0.3%的相差无几，综合性能最佳。玄武岩纤维掺入之后抗飞散能力提高30%以上，玄武岩纤维掺量从0.2%提高到0.3%时，抗飞散能力提高有限，且0.2%玄武岩纤维掺量性能已达要求，故推荐掺量为0.2%。综上聚合物纤维以及玄武岩纤维的最佳掺量均为0.2%。

3.2 不同纤维对排水沥青混合料性能影响对比

为研究纤维的掺入对抗水损害，抗高温变形、渗水能力的影响，在对两种纤维最佳掺量情况下，进行残留稳定度试验、冻融劈裂试验、车辙试验、渗水试验。试验结果见下表。

表7 加入三种纤维排水沥青混合料性能对比表

由表7可知，纤维掺入排水沥青混合料中可以在不影响排水沥青混合料排水性能的情况下有效提高高温、抗水损害等性能；两种不通过纤维的沥青混合料残留稳定度差距不大都在98%左右，但冻融强度比却有较大的差别，玄武岩纤维排水；沥青混合料冻融强度比达到98%，远超过聚酯纤维。有利于受冻融破坏严重的地区，玄武岩纤维抗水损害能力大于聚合物纤维。从排水沥青混合料动稳定度来看，掺加两种纤维后动稳定度都达到了10000以上，其中玄武岩纤维排水沥青混合老表现更突出，能达到13000以上，对与高温抗车辙性能玄武岩纤维也更优异。从排水沥青混合料渗水系数指标中可看出，掺入玄武岩纤维的排水沥青混合料渗水系数要比掺加聚酯纤维的低，但是差距不大。综上所述，玄武岩纤维对排水沥青混合料抗水损害性能和渗水能力都有很大程度的提升，综合性能最佳。原因分析玄武岩纤维对沥青吸附性最好，能够与沥青和矿粉相结合加厚“结构沥青”从而抵御水对整个结构侵蚀作用，且吸水率低，能够阻止水分从纤维渠道进入沥青混合料内部，而且其自身硬度能对混合料起加筋作用，使外来作用下能够阻止裂缝产生，降低材料在浸水48h以及冻融循环作用下的损伤程度，增强抗水损害能力^[9-11]。

3 总结

1. 对比两种不同的纤维在掺量0%、0.1%、0.2%、0.3%时性能指标，排水沥青混合料纤维最佳掺量为0.2%。

2. 两种不同的纤维以最佳掺量掺加进排水沥青混合料时，对体积指标有较小影响，体现在空隙率减小0.5%左右，密度增大0.03左右；

3. 纤维的掺加可在不影响排水沥青混合料排水性能的基础上有效提高排水沥青混合料耐高温、抗飞散等性能。

4. 不同纤维对沥青混合料路用性能具有不同程度的提高作用，对于抗水损害性能、动稳定度、抗飞散性能玄武岩纤维均比聚合物纤维提高程度更高。但对排水沥青混合料渗水能力影响，要高于聚合物纤维，但总体影响不大。综上分析得出，玄武岩纤维对排水沥青混合料各方面性能提高最为显著。

参考文献:

1. 郑捷.聚合物纤维沥青混合料路用性能研究[J].中外公路,2007(3).

2. 许斌.排水沥青路面预防性养护技术研究[D].大连理工大学.2016.

3. 卢传忠,许斌,李明亮,曹东伟,曹佳斌.排水沥青路面预防性养护技术研究[J].公路交通科技(应用技术版),2016,(4).

4. 杨红辉,袁宏伟,郝培文,戴经梁. 木质素纤维沥青混合料路用性能研究[J]. 公路交通科技,2003,(4).

5. 覃潇,申爱琴,郭寅川.基于关联性的玄武岩纤维沥青胶浆及其混合料性能研究[J].材料导报,2016,(12).

6. 查旭东,杨桂,任旭.细粒式纤维沥青混合料配合比设计与性能试验分析[J].交通科学与工程,2012,(4).

7. 邱磊.纤维材料在排水性沥青混合料中的应用探讨[J].山西建筑,2007,(8).

8. 刘克非.不同纤维对SMA路用性能的影响[J].长安大学学报(自然科学版),2011,(4).

9. 陈华鑫.纤维沥青混凝土路面研究[D].长安大学:长安大学,2004.

10. 朱朝辉.外掺纤维沥青混合料的路用性能研究[D].长安大学:长安大学,2005.

11. 丁智勇.纤维沥青混合料应用研究[D].长安大学:长安大学,2005.