相变沥青混合料研究现状（矿质纤维沥青混合料抗车辙实验分析）

相变沥青混合料研究现状（矿质纤维沥青混合料抗车辙实验分析）高温车辙性能试验稳定度也随矿物纤维的用量呈递增关系。从复合材料的角度分析:在一定程度上提升混合料整体强度是矿物纤维的加筋作用的体现;在加筋作用的影响下，沥青和集料之间的界面力有所增强。体现矿物纤维本身在混合料中起一定的结构性作用。但流值却呈现不同的规律，其原因在于流值同沥青用量的多少具有十分密切的联系。矿物纤维改性沥青混合料马歇尔试验结果与分析纤维用量指纤维占全部混合料的质量的百分比。按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052－2000)中的沥青混合料马歇尔试验方法(T0709－2000)，进行了AK－13A矿物纤维改性沥青混合料在掺入不同比例的纤维下的马歇尔试验。保持空隙率相差不大即马歇尔件体积相近，纤维的不同用量对最佳沥青的用量影响较大，两者在一定程度上成正比关系。从未掺入纤维到纤维用量0．3%，每多掺入0．1%的纤维用量，其最佳沥青用量依次增加0．1%。这是因为更多纤维的加

在沥青或沥青混合料中掺入外加剂(橡胶，纤维等)以改善其使用性能已成为解决沥青路面各种病害的主要技术手段之一。在20世纪60年代，参考钢筋在混凝土中的应用，纤维作为一种质轻、高强、耐久的增强材料被引入沥青和沥青混合料的研究和应用，其最初的目的是用于预防路面的反射裂缝。近年来，用纤维独有的特性来改善和提高沥青混合料的各种性能得到很大程度的关注。“纤维 沥青”(所谓的复合材料)的物理合成叠加，使二者完全以独立的物质形态存在，因此这种复合材料不但可以把纤维材料和沥青材料的各自优点叠加起来以达到提高沥青弹性、强度和韧性等目的，而且还可以通过控制纤维加入量来调整材料的性能，以满足不同的使用要求——阻止沥青路面裂缝的扩展、减少高温车辙的出现、弥补低温脆性大等性能上的不足以及减小路面的水损害程度等。在我国，沥青路面绝大部分均采用半刚性基层，路面车辙病害普遍发生，且以失稳型车载最为严重——因沥青混合料面层材料不同程度的侧向流动变形而导致。

本文基于广东省某高速公路铺筑矿物纤维沥青混合料试验路段实验数据，分析相关材料性能及抗车辙效果。

技术指标

调查分析得出该高速公路的实际交通量大，车辆超重情况严重。为增强路面在抵抗车辙和水损害方面的能力，本试验路段的中、上面层的路面材料选用改性沥青混合料并添加一定量的矿物纤维。采用满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2004)中“I—D类SBS改性沥青技术要求”的SBS改性沥青。

矿物纤维改性沥青混合料马歇尔试验结果与分析

纤维用量指纤维占全部混合料的质量的百分比。按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052－2000)中的沥青混合料马歇尔试验方法(T0709－2000)，进行了AK－13A矿物纤维改性沥青混合料在掺入不同比例的纤维下的马歇尔试验。

保持空隙率相差不大即马歇尔件体积相近，纤维的不同用量对最佳沥青的用量影响较大，两者在一定程度上成正比关系。从未掺入纤维到纤维用量0．3%，每多掺入0．1%的纤维用量，其最佳沥青用量依次增加0．1%。这是因为更多纤维的加入，纤维的表面积相对增加，包裹纤维所需的沥青则增多，故最佳沥青含量变大。同时纤维还具有一定的吸油性，最佳沥青用量也会有相应小幅度上升。另外纤维的密度相对集料而言较小，故纤维的掺入所占用混合料的空间多，在同样的能量下击实，其密实程度下降，所以保持试验参数不变，掺入的纤维越多，混合料的空隙率则较高。

稳定度也随矿物纤维的用量呈递增关系。从复合材料的角度分析:在一定程度上提升混合料整体强度是矿物纤维的加筋作用的体现;在加筋作用的影响下，沥青和集料之间的界面力有所增强。体现矿物纤维本身在混合料中起一定的结构性作用。但流值却呈现不同的规律，其原因在于流值同沥青用量的多少具有十分密切的联系。

高温车辙性能试验

对矿物纤维用量分别为0%、0．3%、0．4%和0.5%的改性沥青混合料按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052—200)中沥青混合料车辙试验标准(T0719—1993)进行了高温车辙试验。

AK—13A矿物纤维用量从0%逐渐增加到0.5%，其动稳定度也不断得到提升;当矿物纤维掺量在0．5%时，AK—13A的动稳定度可达到8250次/mm，说明矿物纤维改性沥青混合料有良好的高温稳定性能。从复合材料细观力学角度看:纤维沥青混合料的弹性模量与纤维的掺量成正比。矿物纤维的掺入，不但增加了沥青的粘度而且增大了混合料的弹性模量。同时矿物纤维的加入，在集料与集料、集料与沥青胶浆之间增加了侧向约束，从而减少集料间的相对位移，增加了集料的稳定性;另外，矿物纤维在沥青混合料中相互错接，形成类似钢筋搭接的形式，遍布整个混合料，因此极大的提升沥青混合料的高温稳定性。

AC—20沥青混合料中0．6%的矿物纤维量的动稳定度不如矿物纤维量为0．5%的动稳定度。说明纤维用量并不是越多越好，同上面的流值也可得出。因为纤维含量过高时，纤维在混合料中的均匀性下降，出现局部成团，使混合料出现局部弱化情况，分散性下降，引起应力在纤维成团处集中，成为路面的薄弱环节，有使混合料强度下降趋势。

在65℃条件下0．5%掺量的矿物纤维改性沥青混合料的动稳定度相当于60℃条件下未掺矿物纤维的动稳定度;说明在同样的环境下0．5%矿物纤维用量可使路面的抗车辙能力提高5℃，矿物纤维改性沥青混合料在高温下抵抗车辙的能力突出。纤维的性能对温度的敏感性极小，同时其比热容大;在温度升高时，纤维能吸收储存热量，同时在其加筋作用下，矿物纤维沥青混合料的高温稳定性表现突出。温度升高时矿物纤维在沥青混合料弹性模量构成中占的比例随温度升高而升高，从而具有更好的抵抗高温车辙变形的能力。

实际车辙检测结果

为检验矿物纤维沥青路面的实际使用效果，本试验路段为该高速公路部分长陡坡路段，并选取未加矿物纤维的长陡坡路段和平坡路段为对比段。进行车辙检测结果对比分析。

车辙检测采取丹麦产DYNATEST5051MK—IIIRSP第三代激光断面测试系统进行路面车辙检测。并根据激光断面仪所测得的路面横断面各点相对高程描绘出路面横断面图。根据《公路路基路面现场测试规程》(JTJ059－95)的相关规定，采用实测最大车辙最为评定条件。并计算出矿物纤维试验段车辙标准差。

车辙在主车道的情况较超车道严重;这于实际情况也相符合，由于交通管制的原因，主车道车流量远远超出超车道，行车速度却相对较低，因此车辆荷载作用时间长，故车辙相对大。作为对比路面的长陡坡段几乎所有的车辙指标都大于平坡段;当车辆行驶在长陡坡路段时，由于坡陡，行车速度相对下降，车辆作用在路面的时间相比平坡路段而言要大很多，导致了车辙的迅速发展。矿物纤维试验路段车辙相对长陡坡路段来说大大降低，几乎同平坡对比段车辙相近甚至更小，说明矿物纤维在实际使用中抗车辙效果非常明显。

未掺入矿物纤维的普通路面的平坡段和长陡坡路段的车辙分散程度较矿物纤维沥青混合料路段要大很多，再一次体现了矿物纤维在提高和改善沥青混合料的抗车辙性能的优势，保证了沥青路面的均匀性和整体性。

结论

从试验结果和试验路段实际使用情况调查分析得出:矿物纤维的掺入对增进和改善沥青混合料的高温稳定性具有非常突出的效果，并得到矿物纤维的掺入并非越多越好，其掺入量也存在一个最佳值。因此可以在实际情况允许的条件下，可采用矿物纤维沥青混合料减少路面早期车辙的产生，延长道路的使用寿命和提高道路服务水平。本试验和试验路段数据还可进一步完善和深入研究，以便于对矿物沥青混合料性能的再研究。