陳昌宇

摘? 要：針對目前AC級配瀝青混合料性能不足，采用摻加0.4%玄武巖纖維增強AC-13C瀝青混合料性能，通過馬歇爾試驗方法，分別確定了未添加玄武巖纖維AC-13C的最佳油石比4.9%，添加0.4%玄武巖纖維AC-13C的最佳油石比為5.2%;采用車轍試驗、低溫彎曲梁試驗、浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗等，分析了添加玄武巖纖維對AC-13C瀝青高溫性能、低溫抗裂性能和水穩(wěn)定性的影響。結果表明：添加玄武巖纖維可有效提高AC-13C瀝青混合料的抗車轍性能、彎拉應變、殘留穩(wěn)定度和殘留強度比，說明玄武巖纖維的加筋、橋接、增韌等增強作用可顯著提升AC-13C的路用性能，并提升其耐久性。

關鍵詞：道路工程? 玄武巖纖維? AC-13C瀝青混合料? 油石比? 路用性能

中圖分類號：U414? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）03（c）-0116-05

Research on Performance of Basalt Fiber Reinforced

AC-13C Asphalt Mixture

CHEN Changyu

（Hunan Xiangping Road and Bridge Construction Co.， Ltd.， Changsha， Hunan Province， 410114 China）

Abstract： In view of the performance of AC-13C asphalt mixture is insufficient at present， the performance of AC-13C asphalt mixture is enhanced by adding 0.4% basalt fiber， and the optimal asphalt to stone ratio of 4.9% without adding basalt fiber and 5.2% with adding 0.4% basalt fiber AC-13C are determined by Marshall test method. The influence of basalt fiber on the high temperature performance， low temperature crack resistance and water stability of AC-13C asphalt was analyzed by rutting test， low temperature bending beam test， soaking Marshall test and freeze-thaw split test. The results show that the addition of basalt fiber can effectively improve the rutting resistance， bending strain， residual stability and residual strength ratio of AC-13C asphalt mixture， which indicates that the reinforcement， bridging and toughening of basalt fiber can significantly improve the road performance and durability of AC-13C asphalt mixture.

Key Words： Road engineering; Basalt fiber; AC-13C asphalt mixture; Asphalt-aggregate ratio; Road performance

密級配瀝青混凝土混合料AC結構是目前使用最廣泛的瀝青路面結構，一般不摻加纖維，但AC結構的瀝青路面車轍性能普遍較差，且經(jīng)常產(chǎn)生水穩(wěn)定性不足的情況，特別在湖南地區(qū)，高溫重載相當嚴重，且常年雨水較多，提高混合料AC結構的路用性能相當重要。因此，通過研究摻玄武巖纖維AC結構瀝青混合料的路用性能，改善懸浮—密實結構現(xiàn)有的不足，提升南方高溫多雨地區(qū)瀝青路面質(zhì)量具有重要意義。

袁玉卿等人研究在不同玄武巖纖維摻量下的透水瀝青混凝土的性能，認為PAC的最佳玄武巖纖維摻量為0.3%～0.4%。王子楓等人通過多種室內(nèi)試驗對摻加玄武巖纖維的PAC-13混合料性能進行研究，發(fā)現(xiàn)纖維的摻入提高了PAC-13混合料滲水的有效空隙率和滲水系數(shù)。楊程程等人運用極差分析法和方差分析法，分析了玄武巖纖維摻量、纖維長徑比和纖維模量對瀝青混合料彎拉性能影響的敏感性，并對玄武巖纖維參數(shù)進行了單因素分析。羅倩研究了玄武巖纖維對大空隙瀝青混合料路用性能的影響。錢振東等人分析了2%～10%短切玄武巖纖維摻量對改性環(huán)氧瀝青及其混合料性能的影響，認為與普通環(huán)氧瀝青混合料相比，摻2%、4%和6%短切玄武巖纖維的改性環(huán)氧瀝青混合料依然保持良好的高溫性能。顧倩儷等人研究了玄武巖纖維長度對瀝青混合料性能的影響，發(fā)現(xiàn)與單摻6 mm玄武巖纖維相比，混合長度玄武巖纖維對瀝青混合料的抗疲勞性能和抗開裂性能改善最為明顯。盧祎苗等人分析了高溫-水浴耦合作用下，玄武巖纖維對瀝青混合料抗車轍形變能力和抗水損傷衰變性能的影響。

論文通過馬歇爾試驗確定最佳油石比，并通過車轍試驗、低溫彎曲試驗、浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗等，評價玄武巖纖維對AC-13C瀝青混合料性能的影響。

1? 原材料性能

1.1 瀝青

瀝青采用泰普克SBS改性瀝青，性能指標具體見表1。

1.2 集料

輝綠巖粗集料性能指標具體見表2。

1.3 玄武巖纖維

玄武巖纖維長度為6 mm，性能要求具體見表3。

2? 玄武巖纖維增強AC-13C瀝青混合料組成設計

2.1 AC-13C級配組成

玄武巖纖維增強AC-13C級配曲線圖見圖1。

2.2 最佳油石比確定

對不摻加玄武巖纖維和摻0.4%玄武巖纖維的瀝青混合料進行馬歇爾試驗[1]，試驗結果分別見表4和表5。

由表4和表5的結果計算得出：不加玄武巖纖維AC-13C最佳油石比為4.9%，添加0.4%纖維摻量AC-13C的最佳油石比為5.2%，說明在玄武巖纖維具有一定的吸油能力，可增加瀝青混合料的瀝青用量。

3? 玄武巖纖維增強AC-13C瀝青混合料路用性能

3.1 高溫穩(wěn)定性

釆用車轍試驗方法評價摻0.4%玄武巖纖維對AC-13C瀝青混合料高溫性能的影響[2-3]，車轍試驗結果見表6。

由表6可知，玄武巖纖維加入后，AC-13C改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度提高4 802次/mm，永久變形減小1.521 mm，表明玄武巖纖維可以有效地改善SBS改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。瀝青混合料摻加玄武巖纖維后，其抗車轍性能顯著提高，主要原應是三維隨機分布的玄武巖纖維吸附瀝青后，形成了三維網(wǎng)絡結構，從而瀝青膠漿性能增強，瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性得到提高。

3.2 低溫抗裂性

采用低溫彎曲試驗評價其低溫抗開裂性能，試驗溫度為（-10±0.5）℃[4-5]，試驗結果見表7。

由表7可知，玄武巖纖維加入后，瀝青混合料的彎拉強度提高了10.8%，彎拉應變提高了24.9%，勁度模量降低了11.3%，說明摻加玄武巖纖維的瀝青混合料低溫抗裂性有所改善，主要因為玄武巖纖維能吸附自由瀝青，從而增大混合料內(nèi)部粘結力，且玄武巖纖維對瀝青混合料的“橋接”和“加筋”作用能防止瀝青路面產(chǎn)生裂縫。

3.3 水穩(wěn)定性

釆用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗評價玄武巖纖維增強AC-13C的水穩(wěn)定性[6-7]，結果見表8。

從表8中試驗結果可以得知，添加和未添加玄武巖纖維的AC-13C瀝青混合料的水穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求，但摻玄武巖纖維混合料的殘留穩(wěn)定度和殘留強度比均有所提高，表明瀝青混合料中加入玄武巖纖維后，其抗水損害性能得到增強，其原因主要是：玄武巖纖維被瀝青吸附后，瀝青混合料的飽和度增大，孔隙率減小，密實性加強，瀝青路面壓實后，水不易滲透至瀝青和礦料界面上，從而瀝青路面水穩(wěn)定性能增強。

4? 結語

（1）通過馬歇爾試驗，確定了未摻玄武巖纖維和0.4%玄武巖纖維摻量的AC-13C的最佳油石比分別為4.9%和5.2%。

（2）加入玄武巖纖維后，瀝青混合料的動穩(wěn)定度和彎拉應變有所提高，永久變形減小，說明玄武巖纖維科提升AC-13C高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性。

（3）摻加0.4%玄武巖纖維比未摻加纖維的AC-13C殘留穩(wěn)定度和殘留強度比均有提高，表明玄武巖纖維可有效改善AC-13C的水穩(wěn)定性。

參考文獻

[1] 袁玉卿，周婧，劉文利，等.玄武巖纖維透水瀝青混凝土性能試驗[J].公路，2020，65（8）：312-316.

[2] 王子楓，董元帥，侯蕓.玄武巖纖維透水瀝青混凝土力學性能試驗研究[J].公路，2020，65（8）：323-327.

[3] 楊程程，劉朝暉，柳力，等.玄武巖纖維增強瀝青混合料彎拉性能多參數(shù)敏感性分析[J].公路交通科技，2020，37（11）：1-7.

[4] 羅倩.玄武巖纖維對大空隙高黏瀝青混合料路用性能的影響[J].公路，2020，65（10）：286-292.

[5] 錢振東，劉長波，唐宗鑫，等.短切玄武巖纖維對環(huán)氧瀝青及其混合料性能的影響[J].公路交通科技，2015，32（6）：1-5.

[6] 顧倩儷，寇長江，康愛紅，等.混合長度玄武巖纖維瀝青混合料性能試驗研究[J].中國科技論文，2020，15（12）：1429-1434，1446.

[7] 盧祎苗，肖鵬，夏炎，等.玄武巖纖維瀝青混合料水損傷衰變規(guī)律分析[J].公路工程，2020，45（2）：55-60，85.