玻璃纤维对沥青混合料路用性能影响研究

落桑 慈成

西藏自治区交通勘察设计研究院

玻璃纤维对沥青混合料路用性能影响研究

落桑 慈成

西藏自治区交通勘察设计研究院

为了探究玻璃纤维对沥青混合料路用性能的影响，本文在AC-13沥青混合料中添加不同掺量的玻璃纤维，并进行了车辙试验、低温弯曲试验和冻融劈裂试验，用以验证沥青混合料的高温性能，低温性能以及水稳性能。试验结果表明添加适量玻璃纤维可以有效提高沥青混合料的路用性能。建议在温差较大，年均气温较高或较低以及降水丰沛地区，可以通过添加玻璃纤维来减少各种路面病害产生，有效延长沥青路面使用寿命。

道路工程；沥青混合料；玻璃纤维；路用性能

1 引言

随着经济的快速发展，我国沥青路面面临着交通量快速提升，车辆轴载增加的巨大压力，也对沥青路面提出了更高的安全性，舒适性和耐久性等要求。在温差较大，年均气温较高或较低以及降水丰沛地区，沥青路面会出现车辙，坑槽和低温开裂等病害，路面出现裂缝后，雨水沿裂缝渗透到路面下部结构导致路面发生结构破坏，大大缩短了沥青路面的使用寿命[1-4]。

鉴于以上状况，拟推荐一种玻璃纤维无机材料用以改善沥青混合料的路用性能，并采用车辙试验、低温弯曲和冻融劈裂试验等室内试验方法，来研究玻璃纤维对不同种类沥青混合料路用性能的影响。

研究选用的集料为石灰岩，沥青为SBS改性沥青，纤维为西藏某厂提供玻璃纤维。

2 试验方案

玻璃纤维掺配剂量为混合料质量的0‰，1‰，2‰，3‰，4‰五种掺量，通过车辙试验，小梁低温弯曲试验和冻融劈裂试验来对比研究不同玻璃纤维掺量对沥青混合料高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性能的影响。每组试验进行5个平行试验，取平均值为最终试验结果。

3 试验结果与分析

3.1 高温性能

通过车辙试验来对比研究玻璃纤维对沥青混合料的高温性能影响，试验结果如表1所示。

表1 不同玻璃纤维掺量车辙试验结果

由表1可知，在车辙试验中添加玻璃纤维能够显著沥青混合料的动稳定度。当玻璃纤维掺量为4‰时，与不添加玻璃纤维相比，车辙稳定度提高了112.1%，试验结果表明，玻璃纤维可以显著的提升沥青混合料的抗车辙能力效果。这是因为掺入玻璃纤维后，在沥青混合料形成桥接加筋作用，能够在混合料内部形成良好的空间网状结构，在车辆荷载作用下，防止或缓解矿料间的相对滑移，从而提高混合料的高温稳定性。

3.2 低温性能

选用沥青混合料弯曲试验来研究玻璃纤维对沥青混合料低温性能的作用效果，试验结果如表2所示。

由表2可知，当玻璃纤维掺量为3‰时，与不添加玻璃纤维相比，沥青混合料最大弯拉应变提高了30.5%。表明玻璃纤维对青混合料低温性能影响较大，青混合料最大弯拉应变随着纤维掺量增加先增大后减少，在3‰时达到最大值，说明适量玻璃纤维可以通过加筋增韧作用提高沥青混合料的低温抗裂能力，当纤维掺量过多时，玻璃纤维会减少沥青膜厚度，反而导致沥青混合料低温性能下降。

表2 不同玻璃纤维掺量弯曲破坏试验结果

3.3 水稳定性

选用冻融劈裂试验来研究玻璃纤维对沥青混合料水稳定性的作用效果，试验结果如表3所示。

表3 不同玻璃纤维掺量冻融劈裂验结果

由表3可知，与不添加玻璃纤维相比，添加4‰玻璃纤维沥青混合料劈裂抗拉强度比提高了14.2%，表明玻璃纤维能够提高沥青混合料冻融劈裂抗拉强度。玻璃纤维掺入沥青混合料后，有效增加了结构沥青所占的比例，沥青混合料内部结构的衔接性和连续性得到提升，水分对沥青混合料的渗透作用被削弱，减小了沥青胶结料与集料表面的剥离，有效改善了沥青混合料的抗水损害能力。

4 结语

（1）通过在AC-13添加适量玻璃纤维，在沥青混合料形成桥接加筋作用，能够在混合料内部形成良好的空间网状结构，在车辆荷载作用下，纤维空间网络能有效缓解结构内部应力集中，防止或缓解矿料间的相对滑移，在冻融循环中削弱水分对沥青混合料的渗透作用，减小了沥青胶结料与集料表面的剥离，因此可以有效提高高温稳定性，低温稳定性和水稳定性。当纤维掺量过多时，玻璃纤维会减少沥青膜厚度，反而导致沥青混合料低温性能下降，因此在配合比设计中应选择适量玻璃纤维。

（2）在温差较大，年均气温较高或较低以及降水丰沛地区，可以通过添加玻璃纤维来提高沥青路面的各项路用性能，减少各种路面病害产生，防止沥青路面出现早期破坏，有效延长沥青路面使用寿命，具有优良的经济效益和社会效益。

[1] 尚志远.超载车辆对沥青混凝土路面的破坏分析[J].公路,2004(5):19～22.

[2] 郭爱国.高速公路沥青路面早期破坏原因分析[J].岩石力学与工程学报,2004(S1):4634～4638.

[3] 沙庆林.高速公路沥青混凝土路面的早期破坏[J].公路,2004(11):76～82.

[4] 彭赛恒，姚勇，陈健，等.云南省沥青混凝土路面早期破坏原因及对策[J].公路,2009(4):81～84.