湯寄予，高丹盈，趙 軍

(鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院，河南鄭州450001)

目前，纖維已成為混凝土的主要改性材料.在水泥混凝土中添加纖維可提高建筑構(gòu)件及其結(jié)構(gòu)在峰值荷載時的應(yīng)變和能量吸收能力，并顯著提高混凝土破壞時的抗彎強度、抗沖擊強度、抗拉強度、破壞延性和彎曲韌性［1］.纖維對瀝青混凝土也具有顯著改性效果，尤其是在連續(xù)密級配瀝青混凝土(Asphalt Concrete，AC)和瀝青馬蹄脂碎石混合料(Stone Mastic Asphalt，SMA)中使用纖維，可以克服混合料在運輸和施工過程中瀝青的老化劣化，并提高瀝青的穩(wěn)定性［2－4］.纖維可改變?yōu)r青混合料的黏彈性能，提高瀝青混合料的動彈模量、抗水敏感性，提高流變性能和抗車轍能力，減少瀝青路面反射裂縫的數(shù)量［5－11］.在纖維水泥混凝土中，以鋼纖維的應(yīng)用最為廣泛.在過去幾十年，由于鋼纖維混凝土的優(yōu)異性能，使用范圍不斷擴大.不僅用于常規(guī)的工業(yè)和民用建筑，還廣泛用于其他領(lǐng)域，如機場跑道和公路路面、抗震和耐沖擊的結(jié)構(gòu)、隧道、橋梁、水工建筑物等［12］.

在道路工程中，盡管多種類型的纖維已用于熱拌瀝青混合料中，但關(guān)于鋼纖維在柔性瀝青路面中研究和應(yīng)用的報道較少［13］.這與人們對鋼纖維的認識有關(guān)，有人認為鋼纖維瀝青混凝土路面在使用后期可能產(chǎn)生“凸尖現(xiàn)象”，對輪胎的磨損不利，再加上人們對鋼纖維與瀝青的粘附力產(chǎn)生疑問，使鋼纖維在瀝青混凝土路面中的推廣應(yīng)用受到很大限制.但科研人員并沒有放棄鋼纖維對瀝青混凝土改性效果的探究.2005年，我國學(xué)者朱建民和馬敬坤首先報道了歷經(jīng)10 a之久完成的鋼纖維在瀝青混凝土路面面層中的應(yīng)用研究結(jié)果［14］.此后，國內(nèi)外科研人員開展的相關(guān)工作進一步證明了鋼纖維對瀝青混凝土路用性能的有益效果［13，15－17］，一定程度上也回答了人們對鋼纖維使用效果存在的質(zhì)疑.但目前關(guān)于鋼纖維改性瀝青混凝土的研究成果仍十分有限，所得結(jié)果相對分散.

基于此，筆者進一步對鋼纖維瀝青混凝土各項路用性能開展了系統(tǒng)研究，尤其注重鋼纖維摻量和瀝青增量交互作用產(chǎn)生的綜合影響.所得系列結(jié)果可為相關(guān)研究和工程應(yīng)用提供借鑒.

1 試驗

1.1 原材料

所用原材料包括粗集料、細集料、填料、瀝青和鋼纖維.

瀝青為重交AH－70瀝青，其25℃針入度P=6.5 mm，延度 Duc＞100 cm，軟化點 SP=47 ℃(環(huán)球法)，密度 Den=1.055 g/cm3.

粗集料為多孔玄武巖，細集料和礦粉為石灰?guī)r.為避免級配偏離對試驗結(jié)果帶來的不利影響，試驗前將粗、細集料篩分成具有單一粒徑的集料，便于對級配進行精確控制.粒徑在1.18 mm以上的為多孔玄武巖，1.18 mm以下的為石灰?guī)r，填料為磨細石灰石粉.各粒徑礦料的實測密度見表1.

表1 各粒徑礦料的實測密度 g/cm3

鋼纖維長12.5 mm，等效直徑0.32 mm，長徑比為39，抗拉強度大于380 MPa.

1.2 配合比設(shè)計

1.2.1 礦料級配

礦料級配選用《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40—2004)規(guī)定的密級配瀝青混凝土混合料AC－13級配范圍中值，各篩孔通過率見表2.實際應(yīng)用時按級配要求將各粒徑礦料進行組配.

由圖1可知:

表2 通過各篩孔的質(zhì)量百分比

1.2.2 油石比

采用傳統(tǒng)的馬歇爾試驗方法.首先確定出普通密級配瀝青混凝土AC－13的最佳油石.然后以AC－13的最佳油石比為基礎(chǔ)，確定出摻入1%，2%，3%的鋼纖維后最佳油石比的范圍.仍采用馬歇爾方法確定不同鋼纖維摻量的瀝青混凝土的最佳油石比.

按照馬歇爾試驗方法確定油石比時，首先以經(jīng)驗預(yù)估的油石比為基準，再以0.5%的間隔上下變化瀝青用量制備馬歇爾試件，試件數(shù)量不少于5組.不同油石比Pa對應(yīng)的毛體積密度γf、穩(wěn)定度S、流值FL、空隙率VV、礦料間隙率VMA和瀝青飽和度VFA見表3.

表3 AC瀝青混凝土馬歇爾試驗結(jié)果

對改性瀝青及SMA等難以分散的混合料，按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40—2004)計算得:合成礦料的毛體積相對密度γsb=2.674 g/cm3，表觀相對密度 γsa=2.876 g/cm3，吸水率 Wx=2.602%，瀝青吸收系數(shù) C=0.393，有效相對密度γse=2.755 g/cm3.

由馬歇爾試驗結(jié)果繪制油石比與各物理、力學(xué)指標的關(guān)系曲線如圖1所示.

圖1 油石比與各指標的關(guān)系

因此，可確定普通密級配瀝青混凝土AC－13的最佳油石比為Pa=6.81%.

按同樣的方法，可確定鋼纖維摻量為0%，1%，2%，3%的密級配瀝青混凝土的最佳油石比分別為6.81%，6.88%，7.37%，7.60%.

1.3 試驗方法

這里主要對不同鋼纖維摻量的密級配瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和水穩(wěn)定性進行評價，分別采用我國《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTJ 052—2000)規(guī)定的車轍試驗、小梁彎曲試驗和凍融劈裂試驗方法進行.

2 結(jié)果與分析

2.1 鋼纖維對高溫性能的影響

不同類型和摻量的纖維瀝青混凝土車轍試驗結(jié)果見表4.

表4 車轍試驗結(jié)果

鋼纖維摻量與瀝青混凝土動穩(wěn)定度的對應(yīng)關(guān)系如圖2所示.由圖2可知，鋼纖維的加入對瀝青混凝土的動穩(wěn)定度有一定影響.鋼纖維摻量在1% ～3%范圍內(nèi)時，均能提高瀝青混凝土的動穩(wěn)定度，只是提高幅度不同;隨著鋼纖維摻量的增大，動穩(wěn)定度出現(xiàn)先升高后降低的趨勢.

圖2 鋼纖維摻量對動穩(wěn)定度的影響

當鋼纖維摻量為1%時瀝青混凝土動穩(wěn)定度提高了37.2%;當摻量增加至2%時動穩(wěn)定度提高了9.1%;摻量為3%時動穩(wěn)定度提高了10.4%.照此分析，鋼纖維摻量越高，對瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性越不利.這是由于纖維瀝青混凝土是一種組成結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜的黏彈性復(fù)合材料，其高溫穩(wěn)定性取決于多種因素，除受纖維摻量的影響外，還受瀝青的性質(zhì)和含量、礦料的特性(巖石種類、級配組成、顆粒形狀、表面粗糙度等)、瀝青與礦料的交互作用、礦料比表面、壓實瀝青混凝土的結(jié)構(gòu)特性等因素的影響.在本文試驗條件下，瀝青和礦料性質(zhì)一定，兩者間的交互作用也一定，由于壓實瀝青混凝土的設(shè)計空隙率也接近，因此，決定鋼纖維瀝青混凝土高溫性能的關(guān)鍵因素是鋼纖維摻量和瀝青含量.

當瀝青混凝土中的瀝青含量較少時，瀝青不足以完全敷裹礦料顆粒表面，礦料顆粒間缺乏足夠的黏聚力，瀝青混凝土整體強度較低.隨著瀝青用量增加，瀝青逐漸敷裹礦料表面，使得結(jié)構(gòu)瀝青用量增加，礦料間的黏結(jié)力增強，瀝青混凝土整體強度提高，直到整個礦料表面被“結(jié)構(gòu)瀝青”所敷裹.當瀝青用量進一步增加，此時過多的瀝青形成“自由瀝青”，這部分瀝青在礦料間主要起潤滑作用，并將礦料“推開”，從而使瀝青混合料的整體強度下降.另外，“結(jié)構(gòu)瀝青”的存在對礦料起到約束作用，使得礦料間的內(nèi)摩阻力增大，當瀝青用量太多時，“自由瀝青”的潤滑作用反而使礦料間容易相互滑移，內(nèi)摩阻力下降.纖維添加到瀝青混凝土中時可認為一種特殊的集料，其能改善瀝青混凝土高溫穩(wěn)定性的原理在于一定類型的纖維具有特定的體積特征和表面紋理構(gòu)造，從而一定程度上擴大了礦料比表面積，對瀝青具有一定的吸附和穩(wěn)定作用，提高了瀝青混凝土中“結(jié)構(gòu)瀝青”的比例.另外，亂向隨機分布于礦料顆粒間的纖維形成的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對礦料顆粒間的相對位置關(guān)系具有加強作用，限制了礦料顆粒相對滑移.纖維的這兩方面的作用有利于提高瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性，但還受制于瀝青含量的影響.過少的瀝青含量增加不了“結(jié)構(gòu)瀝青”，也形不成穩(wěn)固的空間纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);過多的瀝青含量又增加了“自由瀝青”，也使空間纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)遭到破壞.因此，纖維摻入基體瀝青混凝土后，纖維的摻量必須和瀝青增加量相匹配，否則，起不到應(yīng)有的增強和穩(wěn)定瀝青的效果.

由于單根鋼纖維相對于其它類型的纖維具有更大的體積，單位體積瀝青混凝土混合料中摻入的鋼纖維根數(shù)就較少，而相對于其它類型的纖維，鋼纖維表面又不很粗糙，紋理也不太豐富，因此增加的比表面積相對不大，對瀝青的吸附穩(wěn)定作用也相對有限.

對于鋼纖維摻量為2%和3%的瀝青混凝土，實際中通過馬歇爾試驗方法確定的最佳油石比有可能偏大，這或許是導(dǎo)致瀝青混凝土動穩(wěn)定度的提高幅度隨鋼纖維摻量的增大而減小的主要原因.將3種鋼纖維摻量的瀝青混凝土對應(yīng)的油石比增量與相應(yīng)的動穩(wěn)定度之間的關(guān)系繪制成柱狀圖，如圖3所示.顯然，油石比的增加量越大，動穩(wěn)定度越低.由于油石比的增加是由于鋼纖維的增加引起，只不過油石比的增加量相對高于鋼纖維的增加量，也就是瀝青量的增加相對于摻入的鋼纖維有些過剩，即“自由瀝青”量過多，致使鋼纖維對動穩(wěn)定度提高幅度不及“自由瀝青”對動穩(wěn)定度的降低幅度.所以從表面看來，瀝青混凝土的動穩(wěn)定度隨鋼纖維摻量的提高而呈降低趨勢.因此，在進行纖維瀝青混凝土的配合比設(shè)計時，必須找準最佳瀝青用量.

圖3 油石比增量對動穩(wěn)定度的影響

另外，由于呈棒狀的鋼纖維在瀝青混凝土混合料中的隨機分布，其形成的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在壓實過程中阻礙了集料顆粒的運動，在同樣的擊實功條件下，摻入鋼纖維后礦料的聚集難以達到最穩(wěn)定狀態(tài)，使得壓實瀝青混凝土的剩余空隙率較大，在動穩(wěn)定度試驗過程中有可能由于繼續(xù)壓實使得試件的變形更大.在本文的試驗條件下，盡管隨鋼纖維摻量的增加，試件的剩余空隙率呈增大趨勢(鋼纖維摻量為1%，2%，3%的瀝青混凝土試件的剩余空隙率分別為2.8%，3.4%，4.3%)，但與設(shè)計空隙率(4%)接近.而且，相對來講，剩余空隙率是影響瀝青混凝土高溫穩(wěn)定性的次要因素，在分析中不考慮，而鋼纖維摻量和油石比則是影響瀝青混凝土高溫穩(wěn)定性的主要因素，以下做重點分析.

將鋼纖維摻量與油石比增加百分率的比值作為反映鋼纖維和瀝青合理含量的綜合影響系數(shù)ISFA，

式中:ρSF為鋼纖維摻量，%;ΔPa為油石比增量，%.繪制鋼纖維瀝青膠漿合理含量綜合影響系數(shù)ISFA與動穩(wěn)定度的關(guān)系如圖4所示.

圖4 鋼纖維摻量和瀝青含量綜合影響系數(shù)對動穩(wěn)定度的影響

由圖4可知，鋼纖維瀝青膠漿合理含量綜合影響系數(shù)ISFA與動穩(wěn)定度呈良好的線性關(guān)系.在鋼纖維摻量滿足文中所指范圍時，對密級配瀝青混凝土AC－13，建立考慮鋼纖維和瀝青含量影響的動穩(wěn)定度預(yù)估模型為

2.2 鋼纖維對低溫性能的影響

不同鋼纖維摻量的瀝青混凝土在不同溫度下的彎曲破壞強度見表5.

表5 不同溫度下，試件破壞時的最大抗彎拉強度 MPa

2.2.1 溫度對彎拉強度的影響

材料的強度表征材料抵抗外部荷載破壞的能力，也是對黏彈性材料破壞進行分類的指標之一，即認為材料的破壞是由于承受的應(yīng)力超過了其強度極限.瀝青混合料的抗拉能力主要取決于瀝青結(jié)合料的抗拉能力.由于瀝青結(jié)合料是一種黏彈性材料，對溫度具有較強的依賴性，所以瀝青混合料的彎曲抗拉強度在不同溫度下便呈現(xiàn)不同的特征.

將不同溫度下不同鋼纖維摻量的密級配瀝青混凝土彎曲破壞強度進行平均，得到彎曲強度隨溫度的變化曲線，如圖5所示.由圖5可知，強度－溫度曲線上出現(xiàn)了兩個變曲點，從60℃降低到30℃，彎曲強度緩慢升高，到達第1個變曲點30℃后，溫度從30℃降低到10℃過程中，彎曲強度又急劇升高，到達第2個變曲點10℃后，彎曲強度隨溫度的降低又緩慢降低.因此，根據(jù)彎曲強度隨溫度的變化特征，可分為3個區(qū)域:10℃以下為低溫區(qū)域，10～30℃為常溫區(qū)域，30℃以上為高溫區(qū)域.可把強度－溫度曲線上強度峰值點對應(yīng)的溫度認為是瀝青混合料的脆化點.脆化點是區(qū)分破壞類型的一個特征點，也是判斷瀝青混合料低溫破壞特性的一個重要指標.較高的脆化點表明瀝青混合料在相同的應(yīng)變速度下能更早地進入脆性破壞區(qū)域，更容易發(fā)生低溫斷裂.而在脆化點以上的溫度區(qū)域，瀝青混合料已具有粘性彈性特性，溫度升高可加劇瀝青內(nèi)部大分子熱運動，周期性的熱運動增加了相鄰大分子間的距離，則保持大分子相互靠近的分子間力削弱.因此，分開大分子和破壞瀝青混合料所需的外力隨溫度升高而減小.但在脆化點以上的溫度區(qū)域可不必擔(dān)心瀝青混合料會因抗彎拉強度不足而產(chǎn)生破壞，即使瀝青路面會產(chǎn)生疲勞開裂或極少情況下產(chǎn)生溫度開裂，也會應(yīng)瀝青本身較大的變形能力而避免裂縫產(chǎn)生，即使產(chǎn)生開裂也會因瀝青自身的自愈能力使裂縫得以修復(fù).因此，研究脆化點以下低溫區(qū)域的抗彎拉強度才更具有實際意義.

圖5 溫度對彎曲強度的影響

2.2.2 鋼纖維對彎拉強度的影響

不同鋼纖維摻量的瀝青混凝土在不同溫度下的彎曲破壞強度對比如圖6所示.從整體來看，無論是作為對比的普通瀝青混凝土，還是不同鋼纖維摻量的瀝青混凝土，其彎曲破壞強度均隨溫度的降低呈現(xiàn)大致相同的趨勢.30～60℃溫度范圍內(nèi)，彎曲破壞強度隨溫度的降低有小幅提高;10～30℃溫度范圍內(nèi)，彎曲破壞強度隨溫度的降低有大幅的提高，但過了10℃的脆化點溫度以后，彎曲破壞強度又隨溫度的降低而顯著下降，這一變化趨勢由瀝青基體本身的溫度依賴性決定.同時，在相同溫度條件下，加入鋼纖維后瀝青混凝土的抗彎拉強度相比于普通瀝青混凝土均有不同程度的提高，而且抗彎拉強度的提高幅度也隨鋼纖維摻量的提高呈增長的趨勢.這表明鋼纖維對瀝青混凝土的彎拉強度具有顯著增強效果.這是由于鋼纖維加入后，三維隨機分布于瀝青混凝土基體中數(shù)量較多的鋼纖維能形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種由纖維和瀝青膠漿形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提高了對集料顆粒的環(huán)箍力，增加了瀝青與礦料之間的黏結(jié)強度，并能有效限制集料顆粒的空間滑移.在荷載作用下，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能阻止裂縫的形成，通過微筋作用有效傳遞應(yīng)力;微裂縫形成后，橋架于裂縫間的鋼纖維仍能繼續(xù)承擔(dān)荷載;鋼纖維摻量越高，空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越牢固，加筋增強效果越好.同時，鋼纖維是一種高彈性模量纖維，具有類似骨料的作用，不但能傳遞荷載，還能直接承擔(dān)荷載，因此摻入鋼纖維可使瀝青混凝土基體的彎拉強度得到明顯提高.

圖6 不同鋼纖維摻量對彎曲強度的影響

在脆化點以下溫度條件時(－40～0℃)，不同摻量的鋼纖維對瀝青混凝土彎曲破壞強度提高幅度及3種鋼纖維摻量對彎曲強度增強幅度均值隨溫度的變化規(guī)律如圖7所示.

圖7 不同溫度下鋼纖維對彎曲強度增幅的影響

理論上講，由于鋼纖維和瀝青的物理性質(zhì)不同，尤其在溫度收縮系數(shù)上差異較大，通常鋼纖維的溫縮系數(shù)比瀝青的要小，這樣隨著溫度的降低，瀝青膠漿基體對鋼纖維的環(huán)箍力增大，使鋼纖維－瀝青膠漿的界面黏結(jié)力更高，在外力作用下裂縫形成后，鋼纖維的脫黏、拔出及拉斷就需要增加更多的外力.從而，鋼纖維對瀝青混凝土彎曲破壞強度的提高幅度應(yīng)隨溫度的降低而提高.但從試驗結(jié)果來看，并未出現(xiàn)這種現(xiàn)象.3種摻量鋼纖維對彎曲強度增幅均值雖呈現(xiàn)一定的波動(－20℃出現(xiàn)峰值現(xiàn)象)，但峰值前后彎曲強度增大幅值幾乎相等.因此，溫度對鋼纖維的增強效果無明顯影響.可以認為，在低于脆化點溫度條件下，不同摻量的鋼纖維對彎拉強度的提高幅度趨于穩(wěn)定，且鋼纖維對彎曲抗拉強度提高幅度隨鋼纖維摻量增大而增大.

在缺乏試驗數(shù)據(jù)的條件下，為便于實際工程應(yīng)用參考，通過對試驗結(jié)果的統(tǒng)計分析，在本試驗的溫度條件和鋼纖維摻量范圍內(nèi)，建立考慮溫度條件及鋼纖維影響的瀝青混凝土的彎拉強度預(yù)估模型.

在溫度為－40～0℃，鋼纖維摻量為0% ～3%時，鋼纖維瀝青混凝土的彎曲強度模型為

式中:T為試驗溫度，－40℃≤T≤0℃;ρSF為鋼纖維的摻量，1%≤ρSF≤3%.

2.3 鋼纖維對水穩(wěn)定性的影響

不同鋼纖維摻量的瀝青混凝土凍融劈裂試驗結(jié)果見表6.

表6 凍融劈裂試驗結(jié)果 %

凍融劈裂試驗是評價瀝青混合料水穩(wěn)定性最嚴苛的方法，要求試件要遭受凍融循環(huán)的環(huán)境模擬過程，致使有時設(shè)計的瀝青混合料即使能滿足規(guī)范規(guī)定的浸水馬歇爾試驗指標的要求，卻滿足不了凍融劈裂抗拉強度比的要求.由表6可知，無論是普通的密級配瀝青混凝土AC－13，還是摻入不同摻量鋼纖維的密級配瀝青混凝土，凍融劈裂強度比均高于規(guī)范規(guī)定的要求值(75%).

瀝青路面產(chǎn)生水損害破壞的原因是水分穿過包裹在集料周圍的瀝青膜上的裂縫進入瀝青膜和集料的界面之間和集料內(nèi)部，一般情況下，由于水分與集料間的表面張力大于瀝青與集料間的表面張力，黏附于集料表面的瀝青膜會逐漸被水分所置換，導(dǎo)致瀝青膜從集料表面脫落，造成集料顆粒的松散、掉粒，進而形成較大的坑槽等現(xiàn)象.瀝青膜上裂縫的形成主要有兩個原因:一是施工過程中集料表面未完全被瀝青結(jié)合料包裹形成的原生缺陷，二是低溫或反復(fù)的溫度升降循環(huán)使瀝青混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的溫度縮裂裂縫.產(chǎn)生第一種裂縫的概率相對較小，多數(shù)裂縫由溫度循環(huán)產(chǎn)生.而溫度裂縫的大小和數(shù)量與瀝青的品質(zhì)和瀝青膜厚度密切相關(guān).溫度敏感性大的瀝青產(chǎn)生溫度裂縫的概率也越大，瀝青膜厚度越小產(chǎn)生裂縫的概率也越大.本研究中集料均為多孔玄武巖碎石，這種集料表面有豐富的表面紋理構(gòu)造和較多的開口孔隙，從而集料的比表面積就很大，用這種集料配制的瀝青混凝土就需要較高的瀝青用量.普通密級配瀝青混凝土 AC－13的油石比高達6.81%，遠高于用其他類型集料配制的瀝青混凝土的瀝青用量.因此，形成的集料周圍瀝青膜的厚度也越大，抗水損害能力就越強.同時，該種玄武巖集料屬于堿性集料，呈堿性的集料與瀝青中具有表面活性的酸性樹脂組分產(chǎn)生較強的物理和化學(xué)吸附作用，以及形成結(jié)合力很強的化學(xué)鍵作用，從而使瀝青膜能牢固地黏附在粒料表面而不剝落.由試驗結(jié)果可見，由于鋼纖維摻量越高，瀝青混凝土的油石比也越高，凍融劈裂抗拉強度比與油石比顯示了較好的正線性相關(guān)性，如圖8所示.

圖8 油石比增量對凍融劈裂抗拉強度比的影響

前面提到，瀝青混凝土中摻入的鋼纖維可被當作一種特殊的集料.鋼纖維表面也具有一定的紋理構(gòu)造，能形成一定的比表面積，具有一定的吸附和穩(wěn)定瀝青的能力，使裹覆礦料的瀝青膜厚度增厚，更不易被水浸蝕滲透，由鋼纖維和瀝青膠漿形成的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)裹覆在礦料周圍，使礦料間形成了更加穩(wěn)固密實的整體，能承受更大的凍脹外力作用.同等條件下，如本文中瀝青混凝土試件和鋼纖維瀝青混凝土試件在相同的空隙率條件下經(jīng)受凍融循環(huán)作用，承受空隙中因水的凍融循環(huán)產(chǎn)生的相同凍脹壓力，但鋼纖維瀝青混凝土顯示更高的凍融劈拉強度和凍融劈裂抗拉強度比.由試驗結(jié)果還可看出，隨著鋼纖維摻量的提高，瀝青混凝土的凍融劈裂抗拉強度比也呈良好的線性提高趨勢，如圖9所示.

圖9 鋼纖維摻量對凍融劈裂抗拉強度比的影響

由以上分析可見，在影響瀝青混凝土水穩(wěn)定性方面，瀝青用量和鋼纖維摻量是兩個重要因素，二者與瀝青混凝土的凍融劈裂抗拉強度比均呈良好的線性關(guān)系.由于鋼纖維摻量與相應(yīng)油石比的增加量之間存在一最佳比值，不妨將鋼纖維摻量和相應(yīng)油石比增加量作為一個統(tǒng)一的影響瀝青混凝土水穩(wěn)定性的綜合參數(shù)，定義為鋼纖維瀝青膠漿增量，計作ΔPSFA.圖10反映了鋼纖維瀝青膠漿增量對瀝青混凝土凍融劈裂抗拉強度比的影響.顯然，凍融劈裂抗拉強度比TSR隨鋼纖維瀝青膠漿增量ΔPSFA的提高也呈線性增長.

圖10 鋼纖維和瀝青膠漿增量對凍融劈裂抗拉強度比的影響

因此，在文中試驗的條件下，可建立考慮鋼纖維及相應(yīng)瀝青增加量影響的密級配瀝青混凝土凍融劈裂抗拉強度比的經(jīng)驗?zāi)Ｐ蜑?/p>

式中:TSRSF為鋼纖維瀝青混凝土的凍融劈裂抗拉強度比;TSRAC為普通密級配瀝青混凝土的凍融劈裂抗拉強度比;ΔPSFA為鋼纖維和瀝青膠漿增量.

3 結(jié)語

通過對不同鋼纖維摻量的密級配瀝青混凝土高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和水穩(wěn)定性能的系列試驗研究，可得到以下結(jié)論.

1)鋼纖維對瀝青混凝土高溫穩(wěn)定性的改善效果還受其他因素的制約，尤其受瀝青含量的制約.纖維的摻量必須和瀝青增加量相匹配，否則起不到應(yīng)有的增強和穩(wěn)定瀝青的效果.

2)在進行纖維瀝青混凝土的配合比設(shè)計時，必須找準最佳瀝青用量.

3)由試驗結(jié)果可建立考慮鋼纖維和瀝青含量綜合影響的動穩(wěn)定度預(yù)估模型.

4)根據(jù)彎曲強度－溫度變化曲線，可劃分密級配瀝青混凝土的破壞特征區(qū)域.

5)彎曲強度－溫度曲線上強度峰值點對應(yīng)的溫度可認為是瀝青混凝土的脆化點溫度.研究脆化點以下低溫區(qū)域的抗彎拉強度具有更實際的意義.

6)隨著鋼纖維摻量的提高，抗彎拉強度的提高幅度也呈增長的趨勢.

7)溫度對鋼纖維的增強效果無明顯影響.低于脆化點以下溫度，不同摻量的鋼纖維對彎拉強度的提高幅度趨于穩(wěn)定.

8)在本試驗的溫度條件和鋼纖維摻量范圍內(nèi)，可建立考慮溫度及鋼纖維影響的瀝青混凝土的彎拉強度預(yù)估模型.

9)玄武巖碎石配制的各種鋼纖維摻量的密級配瀝青混凝土凍融劈裂強度比均高于規(guī)范規(guī)定值.

10)凍融劈裂抗拉強度比與油石比和鋼纖維摻量均顯示了較好的正線性相關(guān)性.

11)凍融劈裂抗拉強度比隨鋼纖維瀝青膠漿增量的提高也呈線性增長，據(jù)此可建立考慮鋼纖維及相應(yīng)瀝青增加量影響的密級配瀝青混凝土凍融劈裂抗拉強度比的經(jīng)驗?zāi)Ｐ?

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