关键词：沥青混合料；玄武岩纤维；聚酯纤维；木质素纤维

0 引言

 1 原材料

2.1 AC-13 沥青混合料纤维最佳掺量

分别制作玄武岩纤维 AC-13 沥青混合料、聚酯纤维 AC-13 沥青混合料和木质素纤维 AC-13 沥青混合料 ，均按 0%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6% 六种掺入比 例 ，最 佳 油 石 比 试 验 结 果 如 图 1 所 示 ，稳 定 度 试 验结果如图 2 所示。

由图 1 可知，玄武岩纤维、聚酯纤维和木质素纤维的最佳油石比均随着纤维掺量的增加而增大，最佳油石比最高为木质素纤维，最低为聚酯纤维。由图 2 可知，三种纤维混合料稳定度曲线变化规律基本一致，均呈现先增大后减小规律，玄武岩纤维、聚酯纤维、木质素纤维稳定度最高值分别出现在纤维掺量为 0.4%、0.3%、0.4% 时 ，说明三种纤维最佳掺量分别为 0.4%、0.3%、0.4%。同 时 ，由 于 三 种 纤 维 自 身 特 性 的 影 响 ，掺量相同时玄武岩纤维稳定度改善效果最佳。

2.2 SMA-13 沥青混合料纤维最佳掺量

采 用 AC-13 同 种 方 式 制 作 掺 入 不 同 纤 维 及 掺 量的 SMA-13 沥青混合料 ，最佳油石比试验结果如图 3所示，稳定度试验结果如图 4 所示。

图 3 表明，纤维掺量增加，三种 SMA-13 沥青混合料最佳油石比均增大，相同掺量条件下，最佳油石比大小与 AC-13 沥青混合料一致。图 4 表明混合料稳定度随纤维掺量增加先增大后减小，玄武岩纤维 、聚酯纤维 、木质素纤维稳定度在纤维掺量分别为 0.5%、0.4%、0.4% 时达到最大，说明三种纤维最佳掺量分别为 0.5%、0.4%、0.4%，稳 定 性 改 善 效 果 为 玄 武 岩 纤 维表现最佳。

高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性是评价沥青混合料路用性能的主要指标，根据上文确定的 AC-13、SMA-13 混合料最佳油石比和最佳纤维掺量，按照矿料级配设计配合比要求制作混合料试件，设置 6% 沥青用量的无纤维混合料作为对照组，分别进行高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性试验。

3.1 高温稳定性评价

沥青混合料由于自身特性容易受高温影响产生塑性变形，在温度越高、重轴载车流量越大的情况下表现尤为明显。对掺入三种纤维的 AC-13、SMA-13 混合料开展车辙试验，得到动稳定度试验结果如图 5 所示。

由图 5 可知 ，掺入纤维的 AC-13 和 SMA-13 沥青混合料动稳定度均明显高于未掺入纤维混合料对照组，且掺入不同纤维对 AC-13 和 SMA-13 沥青混合料动稳定度提升效果的规律相同，均表现为玄武岩纤维提升幅度最大，聚酯纤维提升幅度最小。同时，对比掺入同种纤维下 AC-13 和 SMA-13 混合料动稳定度提升情况，三种纤维均呈现 SMA-13 沥青混合料提升幅度大于 AC-13 沥青混合料的规律。说明掺入纤维能有效提高 AC-13 和 SMA-13 沥青混合料的高温稳定 性 能 ，玄 武 岩 纤 维 对 AC-13、SMA-13 沥 青 混 合 料的 高 温 稳 定 性 提 升 效 果 最 好 ，聚 酯 纤 维 对 AC-13、SMA-13 沥青混合料的高温稳定性提升效果最弱。这是因为沥青黏性、胶浆流动性和沥青膜厚度是影响沥青混合料高温性能的主要因素，掺入三种纤维都能改善沥青混合料中沥青的黏性和沥青膜厚度，提高沥青混合料高温流动性，起到加筋、增韧的效果，减缓塑性变形的形成。三种纤维比较而言，玄武岩纤维的物理性能和抗拉性能优于聚酯纤维及木质素纤维，其高温抗车辙能力提升更加明显。

3.2 低温抗裂性评价

沥 青 路 面 是 由 多 层 沥 青 混 合 料 压 实 形 成 的 一 种柔性结构层，长期受低温环境影响时容易形成裂缝，继而演变形成坑槽、龟裂等路面病害。不同纤维沥青混合料低温性能试验结果如图 6、图 7 所示。

由图 6、图 7 可知，掺入纤维的 AC-13 和 SMA-13沥青混合料抗弯拉强度和最大弯拉应变均高于未掺入纤维对照组，且掺入不同纤维对 AC-13 和 SMA-13沥青混合料抗弯拉强度和最大弯拉应变提升效果的规律相同，均表现为玄武岩纤维提升幅度最大，聚酯纤维提升幅度最小，但聚酯纤维与木质素纤维提升幅度相差不大；对比掺入同种纤维下 AC-13 和 SMA-13混合料抗弯拉强度和最大弯拉应变提升情况，三种纤维 均 呈 现 SMA-13 沥 青 混 合 料 提 升 幅 度 大 于 AC-13沥青混合料的规律。说明掺入纤维能有效改善 AC-13和 SMA -13 沥 青 混 合 料 低 温 抗 裂 性 ，玄 武 岩 纤 维 对AC-13、SMA-13 沥青混合料的高温稳定性的提升效果最好，聚酯纤维对 AC-13、SMA-13 沥青混合料的高温稳定性的提升效果较弱，且聚酯纤维和木质素纤维对低温抗裂性提升效果的差别不大。这是因为纤维掺入沥青混合料后乱向分布在混合料内部，使其搭接更为紧密，而玄武岩纤维自身具有与沥青混合料融合好、高强度、抗老化等特点，混合料抗折断能力优于聚酯纤维和木质素纤维，从而更好地阻碍路面裂缝的发展。

3.3 水稳定性评价

雨水损害是沥青路面病害形成的重要原因之一，沥青路面需长期经受雨雪天气侵蚀，在车辆重轴载的加速作用下，表层沥青易从矿料表层脱落，从而形成坑槽、松散等典型的水稳定性差的路面病害。不同纤维沥青混合料冻融劈裂试验结果如图 8 所示。

图 8 表明 ，掺入纤维的 AC-13 和 SMA-13 沥青混合料冻融劈裂强度比均高于未掺入纤维对照组，且掺入不同纤维对 AC-13 和 SMA-13 沥青混合料冻融劈裂强度比提升效果的规律相同，均表现为玄武岩纤维提升幅度最大，聚酯纤维提升幅度最小；对比掺入同种纤维下 AC-13 和 SMA-13 混合料冻融劈裂强度比提升情况，三种纤维均呈现 SMA-13 沥青混合料提升幅度大于 AC-13 沥青混合料的规律。说明掺入纤维能够有效提高 AC-13 和 SMA-13 沥青混合料抗水毁能力，增强其水稳定性能，其中玄武岩纤维提升效果最好，聚酯纤维提升效果最差。这是因为玄武岩纤维的分散性、抗拉强度及网状结构强度均优于聚酯纤维和木质素纤维，在受到冻融劈裂作用时，玄武岩纤维加筋 、增韧作用更为突出，使沥青混合料颗粒间的黏结强度更高。

通 过 掺 入 三 种 纤 维 各 六 种 不 同 掺 量 ，分 别 制 作AC-13 和 SMA-13 沥青混合料试件，得到三种纤维最佳纤维掺量，并在最佳掺量下分别开展沥青混合料路用性能相关试验，得出如下结论：第一，玄武岩纤维在AC-13 和 SMA-13 沥青混合料中的最佳掺量分别为0.4%、0.5%；聚酯纤维在 AC-13 沥青混合料和 SMA-13 沥青混合料中的最佳掺量分别为 0.3%、0.4%；木质素纤维在 AC-13 沥青混合料和 SMA-13 沥青混合料中 的 最 佳 掺 量 分 别 为 0.4%、0.4%。第 二 ，掺 入 纤 维后，AC-13 和 SMA-13 沥青混合料的路用性能均得到明显提升，且三种纤维对 AC-13 和 SMA-13 沥青混合料路用性能提升效果的规律相同，均表现为玄武岩纤维提升效果最好，聚酯纤维提升效果最差。第三，掺入相同种类的纤维时，SMA-13 沥青混合料的路用性能优于 AC-13 沥青混合料。

[1]中华人民共和国交通运输部 . 公路工程沥青及沥 青 混 合 料 试 验 规 程 ：JTG E20—2011[S]. 北 京 ：人 民交通出版社，2011.