李永花

摘要 SMA瀝青混合料路面是常用的一種路面層，比較容易出現(xiàn)裂縫、車轍等病害問題，對行車舒適、安全等影響較大。文章對在瀝青混合料中摻入玄武巖纖維和木質纖維，與未摻入纖維的瀝青混合料進行室內試驗的檢測，得出摻入玄武巖纖維能提升路用性能，有效減少裂縫、車轍等病害問題，使瀝青路面耐久性提高，減少維修費用。

關鍵詞 瀝青混合料;玄武巖纖維;路用性能;車轍試驗;低溫彎曲試驗;凍融劈裂試驗

中圖分類號 U416.217 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）10-0178-03

0 引言

近年來我國交通事業(yè)建設高速發(fā)展，隨著公路的加大建設，交通量和交通荷載也急劇增加，而最常用的SMA瀝青混合料路面也面臨著更大的考驗，部分交通流量大的公路路面在比較短的時間內就出現(xiàn)了車轍以及裂縫等早期出現(xiàn)的病害，給人們的出行以及行車安全造成影響，所產生的維修費也是一筆巨大的經濟損失。因此，改善SMA瀝青混合料路面的性能，提高投資效益成為重要的研究課題。

SMA瀝青混合料是以礦粉、改性瀝青等原材料組合而成的瀝青瑪蹄脂結合料[1]。主要的特點包括以下兩方面：①改性瀝青、礦粉和細集料的結合能將瀝青瑪蹄脂的骨架進行膠結，使骨架之間的空隙得到填充，使混合料具有較好的耐久性以及柔性[2];②粗集料的含量多造成彼此之間嵌鎖而形成高穩(wěn)定性骨架結構[2]。改性瀝青瑪蹄脂混合料的結構為三多：瀝青、礦粉、粗集料多，一少：細集料少[3]。是目前瀝青路面使用比較多的混合料，它的耐久性好，抗變形的能力強，有著較好的水穩(wěn)定性能以及低溫抗變形的能力及高溫抗車轍的能力[4]。而在摻入纖維后，能使瀝青混合料的粘度有很大程度上的提高，在路面施工中有更好的攤鋪以及壓實效果。常用的纖維種類比較多，如聚酯纖維、玄武巖纖維、木質纖維、玻璃纖維等，而玄武巖纖維屬于無機非金屬纖維，優(yōu)點有：①較高的彈性模量;②穩(wěn)定的化學性能;③導熱系數低;④與瀝青結合效果更好;⑤抗老化。因此得到了廣泛的使用。

1 原材料技術指標及級配設計

1.1 SBS改性瀝青

該文選用SBS I-D改性瀝青，嚴格依照相關技術規(guī)范中的試驗規(guī)程，檢測瀝青的各項指標，結果如表1所示。

1.2 集料與礦粉

針片狀的含量是檢測粗集料性能關鍵的指標，對混合料穩(wěn)定性有很大的影響，而且粗集料在使用的時候要維持干凈及干燥的狀態(tài)。細集料需無風化、無雜質，干凈及干燥狀態(tài)。礦粉選擇使用石灰石礦粉，在摻入混合料時，需要保證礦粉本身的干燥度以及干凈無雜物。在瀝青混合料中摻入礦粉，能增加粘附性、增強其強度。集料與礦粉的指標嚴格依照相關技術規(guī)范中的要求進行檢測。結果如表2、表3所示。

1.3 纖維穩(wěn)定劑選取

試驗選用摻入木質纖維和玄武巖纖維兩種纖維原材料。木質纖維是植物纖維，也稱為惰性纖維，顏色為灰色，形狀如絮狀，有很好的穩(wěn)定性和抗腐蝕性。玄武巖纖維是一種褐色纖維，是將玄武巖礦石通過一定的高溫進行融化后，然后對其抽絲，以特殊的方法處理表面而得到。具有耐高溫的特性，比較環(huán)保，抗拉強度高，耐堿性和化學性能穩(wěn)定，在瀝青混合料中加入玄武巖纖維，能提升混合料的高溫性能和低溫性能。指標檢測結果如表4、表5所示。

1.4 礦料的設計級配

該次選用設計級配的結構為SMA-13型，設計級配如表6所示。

2 混合料的性能試驗

2.1 水穩(wěn)定性能

瀝青路面的水損害是常見的病害之一，容易出現(xiàn)瀝青路面的松散、坑槽、麻面、網裂、坑洞以及路基的破壞等病害問題，因此水穩(wěn)定性能成為瀝青路面的路用性能的重要檢驗指標之一。水穩(wěn)定性不但與外界因素息息相關，與混合料性能也有很大關系。預防因水穩(wěn)定性能帶來早期病害的問題，須提高瀝青混合料的性能。該文選用凍融劈裂試驗，對瀝青混合料未摻入纖維、摻入木質纖維、摻入玄武巖纖維的各3組試件進行水穩(wěn)定性能的試驗檢測，結果如表7所示。

從表7的試驗結果看出，在瀝青混合料中摻入玄武巖纖維或木質纖維后的抗水害的性能都有很大幅度上的增強，在瀝青混合料中摻入玄武巖纖維的TSR比木質纖維的增強3.7%，比未摻入纖維的增強8.2%[5]。由此可得摻入玄武巖纖維對水穩(wěn)定性能的提升表現(xiàn)更好。分析其主要原因：玄武巖纖維的抗拉拔力強，分散性好，能提升抗劈裂強度。玄武巖纖維吸水率也比較低，也提高了瀝青的總用量，從而增加礦料表面瀝青膜的厚度，遏制瀝青和礦料之間的水流動。

2.2 高溫車轍試驗

瀝青路面出現(xiàn)車轍病害，不僅影響公路的服務水平，也造成了因路面的強度下降而產生的其他公路病害。瀝青混合料通過進行車轍試驗方法，制成（30×30×5）cm混合料標準的試件。在進行試驗前，將制作好的試件放入（60±1）℃的恒溫室中養(yǎng)護至8 h，養(yǎng)護期間需將試件的溫度控制在（60±0.5）℃之間。養(yǎng)護結束后，進行車轍試驗，記錄45 min與60 min的試件變形量，試驗結果如表8所示。

從車轍動穩(wěn)定度試驗表8的結果可以得出，摻入纖維之后的瀝青混合料動穩(wěn)定度都有所增強，能表現(xiàn)出更好的高溫的穩(wěn)定性。摻入玄武巖纖維的SMA瀝青混合料的動穩(wěn)定度比木質纖維的增強了14.4%，比未摻入纖維的增強了44.4%。試驗結果表明：在SMA中摻入玄武巖纖維，高溫穩(wěn)定性能最好。分析其主要原因：玄武巖纖維的抗拉性能比木質纖維的更強，力學及物理性能更好。在瀝青混合料攪拌過程中，纖維讓彼此搭接在一起，使瀝青混合料具有更強的粘結性，有效減少瀝青在混合料中的流動。

2.3 低溫抗裂試驗

瀝青是一種容易隨著溫度變化力學性能產生很大變化的材料，強度、勁度會因為天氣溫度下降而增強[6]，導致瀝青混合料的變形能力極速下降，產生脆性破壞，形成低溫裂縫。為了進行低溫抗裂試驗，該文選用低溫彎曲試驗方法檢測，結果如表9所示。

表9表明：摻入玄武巖纖維比木質纖維的抗彎拉強度增強了8.5%，比未摻入纖維的抗彎拉強度增強了14.6%，而勁度模量都小于摻入木質纖維和未摻入纖維的。由此可得摻入玄武巖纖維的抗拉強度都比摻入木質纖維和未摻入纖維的高。彎拉應變隨著溫度降低而變大，代表混合料在抗變形方面的能力更高，而其彎拉應變越大，代表低溫性能的表現(xiàn)越好;摻入玄武巖纖維比摻入木質纖維的彎拉應變增加16.1%，比未摻入纖維的彎拉應變增加28.7%。分析其主要原因：摻入玄武巖纖維，在低溫情況下，瀝青的筋度比較大;而且玄武巖纖維的抗拉強度與分散的能力都較強，在瀝青混合料中能起到很好的阻裂作用，減少瀝青混合料在低溫時的損害，增強其抗變形的能力，減少擴展瀝青混合料中的裂縫。

3 結論

（1）動穩(wěn)定度：玄武巖纖維5 836次/mm，木質纖維5 100次/mm，未摻纖維4 041次/mm;摻入玄武巖纖維提高高溫穩(wěn)定性能表現(xiàn)的效果最好。

（2）彎拉應變：玄武巖纖維5 021 με，木質纖維4 324 με，未摻纖維3 901 με，摻入玄武巖纖維提高低溫的抗裂性表現(xiàn)最好。

（3）玄武巖纖維的自身抗拉拔力強，分散性好，能提升抗劈裂強度以及水穩(wěn)定性能。

（4）綜上，摻入穩(wěn)定劑能有效提升混合料的路用性能，排序為：玄武巖纖維>木質纖維>未摻入纖維。

參考文獻

[1]馮彥龍. 淺談幾種公路瀝青面層的結構特點[J]. 中小企業(yè)管理與科技， 2011（7）： 210.

[2]劉勇剛， 周超， 王立軍. 幾種高等級公路瀝青面層結構技術特點的對比分析[J]. 森林工程， 2004（1）： 51-52.

[3]李冬. 瀝青混凝土面層分類及施工技術[J]. 民營科技， 2013（5）： 148.

[4]李力新， 王軍. 淺談SMA路面施工的質量控制[J]. 中國科技信息， 2008（1）： 31+33.

[5]陳杰宏， 孔德勝， 李文凱. 基于玄武巖纖維瀝青混合料路用性能研究[J]. 河南科學， 2017（10）： 1677-1682.

[6]史洪軍. 寒冷地區(qū)瀝青路面抗裂性能的研究[D]. 長春：吉林建筑工程學院， 2010.