掺加不同纤维高粘弹沥青力学性能影响分析★

王 律 明

(慈溪市建筑安装工程质量监督站，浙江 慈溪 315300)

·建筑材料及应用·

掺加不同纤维高粘弹沥青力学性能影响分析★

王 律 明

(慈溪市建筑安装工程质量监督站，浙江 慈溪 315300)

以慈溪市政水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层，在基层与面层之间设置高粘弹沥青砂应力吸收层为工程背景，研究了不加纤维、掺加木质素纤维与掺加玄武岩纤维对沥青砂力学性能的影响。结果表明，掺加玄武岩纤维的沥青砂力学性能优于不加纤维与掺加木质素纤维两种情况，且玄武岩纤维最佳掺量为0.4%。

沥青砂，木质素纤维，玄武纤维，最佳掺量，最优性能

0 引言

沙庆林在2001年就指出随着我国已规划的公路网络的逐步完善，我国的公路建设将逐步转移到公路维修、改造及养护方面，并且要努力提高路面的使用性能，即追求路面行车平稳、舒适、低噪声，减少对环境和生态的影响及耐久性等方面[1]。

为了获得性能优良的沥青混合料，考虑在其中加入纤维材料以改进其物理、力学性能[2]。木质素纤维、矿物纤维是目前沥青混合料中常用的添加剂[3]。木质素纤维具有较好的温度与化学稳定性，且对环境无害，但其易氧化与大吸水性的特点对沥青性能影响较大[4]；矿物纤维如玄武岩纤维是一种新型的环境友好、寿命长、低成本且高性能的环保材料[5]，是一种值得推广的新材料。本文以慈溪市市政水泥混凝土路面改造，在其上加铺沥青混凝土面层为项目背景。为了抑制基层裂缝反射，该工程在面层与基层之间设置了一层高粘弹沥青砂应力吸收层。本文旨在通过添加纤维材料，分析比较无纤维、掺加木质素纤维与掺加玄武岩纤维三种情况下沥青砂力学性质，获得最佳纤维类型与最佳纤维掺量，将沥青砂性能在原有基础上进一步优化。

1 试验方法

试验采用的高粘弹沥青胶合料由70号沥青、SBS(7%)、SEBS(1%)、芳香烃(5%)、其他助剂(1%)组成。使用矿料为矿料玄武岩，根据慈溪市诚正建设工程检测有限公司提供的《高粘弹沥青砂配合比试验报告》得出沥青砂的配合比为碎石5 mm～10 mm ∶碎石3 mm～5 mm∶石屑0 mm～3 mm∶高粘弹沥青=17∶33∶50∶8.81，孔隙率为1.07%。采用小梁三点弯曲试验评价不同沥青砂强度，试件的尺寸为250 mm(L)×30 mm(b)×35 mm(h)，是由规范(交通公路科学研究院)T0703—2011的碾压法成型，后经过高精度切割机切割而成的，试件的有效跨径为200 mm。

2 最佳纤维掺量

为了确定木质素纤维与玄武岩纤维在沥青砂中的最佳掺量，在25 ℃下，加载速度为10 mm/min进行三点弯曲对比试验，木质素纤维与玄武岩纤维掺量分别为0.3%,0.4%与0.5%。试验结果如图1与图2所示。由图1与图2可知，木质素纤维与玄武岩纤维的掺量在0.4%时，小梁达到最大强度，即最佳掺量均为0.4%。其中，玄武岩纤维的掺量变化引起的小梁强度变化最为明显，且掺量大于或小于0.4%时小梁强度均小于掺量为0.4%时的强度；木质素纤维从0.3%变化至0.5%时，小梁强度变化不明显。

3 温度与应变率的影响

沥青混凝土是一种强度与温度、加载速度高度相关的材料。在纤维最佳掺量为0.4%的条件下，为了比较不掺纤维与掺加不同纤维，沥青砂强度对应变率变化与温度变化的敏感程度，进行对照试验。

3.1 不同温度下

分别在5 ℃,15 ℃和25 ℃下，以1 mm/min的加载速率进行小梁弯曲对照试验，试验结果如图3～图5所示。由图可知：5 ℃下，掺加纤维可提高小梁韧性；掺加纤维可提高小梁在任一温度下的刚度；相对而言，掺加了玄武岩纤维的小梁提高的强度较木质素纤维更大。

3.2 不同加载应变率下

在25 ℃下，分别以1 mm/min，5 mm/min，20 mm/min，50 mm/min进行小梁弯曲对照试验，试验结果如图5～图8所示。由图可知：任一加载速率下，掺加纤维均能够增强小梁强度；掺加纤维，能够增强荷载与位移之间的线性相关性，即更接近线弹性；相较而言，掺加玄武岩纤维对小梁的强度增强效果较木质素纤维更稳定。

4 结语

本文以慈溪水泥混凝土道路加铺沥青混凝土面层改造工程在两层之间设置高粘弹沥青砂为应变吸收层为背景，分析了沥青砂中不掺加纤维与掺加木质素纤维、掺加玄武岩纤维三种情况下的强度变化规律。通过试验研究得出：

1)木质素纤维与玄武岩纤维的最佳掺量均为0.4%。

2)木质素纤维与玄武岩纤维掺量分别为0.4%时，均能提高沥青砂的刚度，且两者对沥青砂强度的提高比例相近。

3)考虑到木质素纤维易氧化即不稳定的特点，玄武岩纤维将具有更广的应用前景。

[1] 沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2] 任 旭.纤维沥青混合料性能室内试验研究[D].长沙：长沙理工大学，2012.

[3] 高春妹.玄武岩纤维沥青混凝土性能研究与增强机理微观分析[D].吉林：吉林大学，2012.

[4] 于雪松.玄武岩纤维沥青混合料目标配合比设计及老化性能研究[D].吉林：吉林大学，2012.

[5] 郭 欢，麻 岩，陈姝娜，等.连续玄武岩纤维的发展及应用前景[J].中国纤检，2010(5):76-79.

Influential analysis on high-viscosity high-elasticity asphalt with different fibers★

Wang Lvming

(CixiBuildingInstallationEngineeringQualitySupervisionStation,Cixi315300,China)

Taking Cixi municipal cement concrete pavement paving asphalt concrete layer and setting high-viscosity high-elasticity asphaltic sand stress absorbing layer between foundation base and surface layer as the engineering background, the thesis studies impact of mixing lignin fiber without mixing fiber and mixing basalt fiber upon mechanical performance of asphaltic sand. Results show that: mechanical performance of asphaltic sand with mixing basalt fiber is better than that of mixing lignin fiber and non-mixing fiber， furthermore, the optimal additive amount of basalt fiber is about 0.4%.

asphaltic sand, lignin fiber, basalt fiber, optimal additive amount, optimal performance

2015-04-02★：宁波市科技计划项目(项目编号：2013C50002);浙江省自然科学基金资助(项目编号：LY13E080006)

王律明(1972- )，男，高级工程师

1009-6825(2015)17-0082-02

TU535

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