基于玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

高 亮

（中交二公局第三工程有限公司，陕西 西安 710000）

近年来，社会经济和科学技术的进步极大地促进了我国道路交通的发展，公路交通的运量在不断增长，同时有越来越多的重轴载车辆上路行使，这些都对沥青路面的承载能力提出了极高的要求，很多沥青路面在投入使用后不久就发生了病害问题，道路路面的使用寿命以及质量性能都无法满足现代社会的公路运输需要，因此必须加大对新型沥青混合料路用性能的研究力度。目前主要采用的是在沥青混合料中添加纤维作为加筋稳定外掺剂的方式来对路面的质量性能加以改善。特别是基于玄武岩纤维的沥青混合料在高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性等方面与传统的沥青混合料相比都具有明显的优势，同时其施工操作也较为便捷，施工单位以及相关的研究人员应深入研究分析玄武岩纤维混合料的路用性能，并扩大新型材料的推广应用范围，从而全面提高我国道路交通设施的质量和性能。

1 基于玄武岩纤维沥青混合料的级配和油石比研究

首先合理选择沥青混合料的级配，本文在研究试验中采用的沥青混合料为AC-16型，其级配应严格遵守相关的技术规范要求。此外，还应科学确定沥青混合料的油石比和玄武岩纤维的掺加量。在本文的研究中将玄武岩纤维掺量确定为0.3%，同时将油石比确定为4.6%。

2 基于玄武岩纤维沥青混合料的相关路用性能研究

2.1 沥青混合料中掺加玄武岩纤维的高温性能研究

沥青路面处于高温环境下时，其稳定性会受到一定的影响，特别是当路面承载的交通量比较大以及重轴载时，推移、隆起、泛油以及车辙等各种病害的发生概率都会相应地增加，因此需要通过相关试验来研究沥青混合料在高温条件下的动稳定度等路用性能。在本文中选择通过车辙试验方式来研究沥青混合料在掺入玄武岩纤维前后的高温稳定性变化。

在试验过程中使用的了长宽均为300 mm，高度为50 mm规格的试件，并将试验温度控制在60 ℃。在试验时应首先先在常温环境下放置试件一天，并在恒温环境下进行5～24 h的养生，然后再开始碾压试验，其中试验轮的轮压控制在0.7 MPa，碾压速度为42 次/min。在试验的碾压初期阶段中，两个试件的变形在压实作用下基本保持了相同的变形发展。但碾压时间的达到30 min以上后，掺加了玄武岩纤维与未掺加的试件出现了差异较大的车辙发展。在碾压次数完全一致的情况下，掺加了玄武岩纤维的试件所产生的车辙深度以及形变量都要比未掺加试件低一些，说明基于玄武岩纤维的沥青混合料具有更强的抗高温性能，使沥青混合料的路用性能得到了明显的改善[1]。此外，在试验中还发现当玄武岩纤维掺量为0.3%时，沥青混合料在高温稳定性方面的改善最为明显，因此在向沥青混合料中掺加玄武岩纤维时，应将纤维掺量控制在0.3%左右。

2.2 沥青混合料中掺加玄武岩纤维的低温抗裂能力研究

我国沥青路面经常会出现坑槽、裂缝以及车辙等病害问题，特别是路面的开裂问题严重破坏了沥青路面的完好性和使用寿命。造成路面开裂问题的主要原因之一是路面在低温条件下变硬或者变脆，使得路面的抗变形性能下降，加之路面结构长时间承受荷载，因此出现开裂现象，降低了路面的使用性能，因此需要对基于玄武岩纤维沥青混合料的低温抗裂性能进行研究。

本文根据相关的试验操作规程，首先采用轮碾成型方式来完成车辙试件的制作，并将按照30×35×250的规格将其切割成棱柱体，并将试验温度控制在-10 ℃左右，同时将加载速率设定为每分钟50 mm。经过试验发现，掺入0.3%玄武岩纤维的沥青混合料具有更大的应变弯拉性能，说明沥青混合料在低温抗裂能力方面得到了有效的改善。

这主要是由于沥青混合料在掺入了玄武岩纤维后，玄武岩纤维有效的吸附了混合料中多余的沥青，加大了沥青混合里的劲度以及内部的黏结力，从而提高了沥青混合料在低温条件下的抗裂性能[2]。此外，在掺加了玄武岩纤维后，沥青混合料中形成了更大的加筋以及桥接效应，同时沥青混合料在柔性方面也得到了明显的改善，从而降低了路面出现裂缝的概率，有效地提高了路面的低温抗裂能力。

2.3 沥青混合料中掺加玄武岩纤维的水稳性能研究

沥青路面在重轴载以及动水作用的影响下，其水稳定性会降低，混合料中的自由水在孔隙中形成较大的动水压力，从而使沥青路面上出现裂缝，并造成沥青路面产生蜂窝麻面以及集料松散或剥落等问题，因此，需要通过冻融劈裂以及浸水马歇尔等试验来对基于玄武岩纤维沥青混合料的水稳性能进行研究。

2.3.1 通过浸水马歇尔试验研究沥青混合料的水稳定性

在浸水马歇尔试验中，应分别设置浸水组以及对照不浸水组。其中浸水试件应在恒温为60 ℃的水中保持48 h以上再测试相关参数[3]。同时在试验中稳定度仪可以将其加载速率设定为每分钟50 mm。经试验研究分析发现，基于玄武岩纤维沥青混合料在水稳定度方面得到了明显的提高。

这主要是由于沥青混合料中掺入了玄武岩纤维后，沥青被玄武岩纤维有效吸附，减少了混合料中的孔隙，提高了密实性和饱和度，因此在对沥青路面进行压实作业后，沥青以及矿料与水的接触面积减小。此外由于玄武岩纤维的掺入，增强了混合料中的加筋效益，提高了沥青路面的载荷能力，降低了冻循环以及水循环对沥青路面结构的影响，减少了路面发生形变的概率，改善了沥青路面的抗水毁能力。

2.3.2 通过冻融劈裂试验研究沥青混合料的水稳定性

在冻融劈裂试验中，应将试验温度控制在25 ℃左右，并对试件两面分别进行50次击实。此外加载速率应设置为每分钟50 mm。试验时应将冻融组试件在真空环境下进行15 min饱水，并在恒温为-18 ℃条件下放置16 h，然后依次进行恒温为60和25 ℃的水浴以及浸泡，最后再测定相关参数[4]。通过该试验可以发现，基于玄武岩纤维沥青混合料具有更高的冻融劈裂强度，玄武岩纤维在沥青混合料中发挥了较大的阻裂作用，从而使沥青混合料增强了低温抗裂能力。

3 结语

经过一系列的试验研究发现，基于玄武岩纤维沥青混合料在高温稳定性、低温抗裂、抗疲劳以及水稳定性等路用性能与传统纤维沥青混合料相比都具有比较明显的优势，沥青混合料的强度、黏韧性以及抗变形能力等得到了有效的改善。当掺入0.3%的玄武岩纤维后，沥青路面在高温下具有了更好的稳定性，其抗水毁能力提高，同时由于沥青混合料中加入了玄武岩纤维，产生了明显的加筋和阻裂效应，使沥青混合料具备了更好的低温抗水毁性能。公路工程的施工单位以及相关研究人员还应进一步加大对玄武岩纤维路用性能的研究，以促进我国道路施工质量的全面提高。