玄武巖纖維瀝青混合料低溫抗裂性能試驗(yàn)研究

顧倩儷 陸鵬程 吳宇浩 施雨 袁益進(jìn) 王天

摘要：受到日益增大的重載交通量的影響，我國(guó)瀝青路面更容易出現(xiàn)低溫裂縫等病害，因此，提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)提高瀝青路面的低溫性能。通過(guò)對(duì)玄武巖纖維吸油性能的分析，在瀝青混合料中摻入長(zhǎng)度為6mm玄武巖纖維，同時(shí)控制其摻入量為0.3%。摻加玄武巖纖維后的混合料，采用低溫小梁彎曲試驗(yàn)來(lái)分析其低溫抗裂性能。通過(guò)研究結(jié)果可知，摻加玄武巖纖維后的瀝青混合料，其低溫抗裂性能顯著提高，同時(shí)用該混合料鋪筑的路面的高溫穩(wěn)定性也獲得了明顯的提升。不同的礦料級(jí)配會(huì)影響玄武巖纖維對(duì)瀝青混合料的低溫抗裂性能的提升效果，其中因玄武巖纖維而提高幅度最大的是SMA-13級(jí)配瀝青混合料低溫抗裂性能。

Abstract： Affected by the increasing heavy traffic volume， asphalt pavement in China is more prone to low-temperature cracks and other diseases. Therefore， a higher standard is proposed to improve the low-temperature performance of asphalt pavement. Based on the analysis of oil absorption performance of basalt fibers， 6 mm basalt fibers were added into asphalt mixtures and 0.3% of basalt fibers were controlled at the same time. The low-temperature trabecular bending test was used to analyze the low-temperature crack resistance of the mixture mixed with basalt fibers. The results show that the low temperature crack resistance of asphalt mixture with basalt fiber is significantly improved， and the high temperature stability of the pavement paved with the mixture is also significantly improved. Different aggregate gradations will affect the effect of basalt fibers on the low temperature crack resistance of asphalt mixtures. Among them， SMA-13 graded asphalt mixtures have the greatest improvement because of basalt fibers.

關(guān)鍵詞：玄武巖纖維;瀝青混合料;低溫抗裂性能

Key words： basalt fiber;asphalt mixture;low-temperature crack resistance

中圖分類號(hào)：TU5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）07-0177-03

0 ?引言

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的同時(shí)，也伴隨著越來(lái)越廣泛的瀝青路面的使用，但是由于瀝青路面是一種柔性路面，承受重載交通的反復(fù)作用的同時(shí)，又因?yàn)槭艿礁邷刈饔玫挠绊?，隨之而來(lái)的是車轍和裂縫等路面問(wèn)題，這使得行車安全性大打折扣，同時(shí)也減少了路面使用壽命[1-2]。所以，我國(guó)瀝青路面有了更高的標(biāo)準(zhǔn)。目前，在研究提高瀝青路面的低溫抗裂性能時(shí)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者多使用新材料來(lái)改善瀝青混合料，其中纖維材料的應(yīng)用居多。通過(guò)比較不同纖維材料瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，李慧萍等對(duì)瀝青路面路用性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，纖維材料的不同對(duì)瀝青路面的穩(wěn)定性和耐久性有不同的影響。綜合了室內(nèi)試驗(yàn)和纖維瀝青混合料鋪筑路段的結(jié)果[4-6]。盧輝等發(fā)現(xiàn)在后期使用中，出現(xiàn)的病害較少，尤其是車轍和裂縫的出現(xiàn)較少的是摻加纖維材料的瀝青路面。有了之前的一系列研究作為借鑒依據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)瀝青混合料的路用性能可以通過(guò)加入纖維材料來(lái)有效的提高，這也使得使得路面的使用質(zhì)量和使用壽命得到了顯著提升[7-8]。近年來(lái)，玄武巖纖維在瀝青路面中廣泛使用的原因，是其具有一系列優(yōu)良的物理化學(xué)性能，例如較高的強(qiáng)度、低彈性模量、較好的溫度穩(wěn)定性能[9-10]。因此在基于前人的研究成果上，本文通過(guò)在不同級(jí)配瀝青混合料中混入玄武巖纖維后對(duì)其進(jìn)行低溫小梁彎曲試驗(yàn)，來(lái)對(duì)其低溫抗裂性能進(jìn)行判定，證明瀝青路面低溫開(kāi)裂等病害可以通過(guò)玄武巖纖維的摻入來(lái)有效減少，并提出指導(dǎo)意見(jiàn)給其他后期工程參照使用。

1 ?試驗(yàn)材料與礦料級(jí)配

1.1 試驗(yàn)材料

選擇SBS改性瀝青，粗細(xì)集料為石灰?guī)r，填料為石灰?guī)r磨細(xì)的礦粉，技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1、2。集料密度如表3所示。選用玻璃纖維，均為短切無(wú)堿原絲，技術(shù)指標(biāo)如表4所示。

1.2 礦料級(jí)配

所選級(jí)配的各篩孔通過(guò)率見(jiàn)表5～7。

2 ?玄武巖纖維瀝青混合料低溫抗裂性能試驗(yàn)研究

2.1 試驗(yàn)方法

式中：RB——抗彎拉強(qiáng)度，MPa;？著B(niǎo)——最大彎拉應(yīng)變;SB——彎曲勁度模量，MPa;b——試件跨中斷裂截面寬度，mm;h——試件跨中斷裂截面高度，mm;L——試件跨徑，mm;PB——試件最大荷載，N;d——試件破壞時(shí)跨中撓度，mm。

因此本文使用此方法來(lái)評(píng)價(jià)瀝青混合料的低溫抗裂性。試驗(yàn)在UTM-25試驗(yàn)系統(tǒng)中進(jìn)行，試驗(yàn)過(guò)程如圖1～圖2所示。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果（圖3～圖5）

分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：SMA-13級(jí)配瀝青混合料具有最高的破壞應(yīng)變和最好的低溫抗裂性能，與SUP-20瀝青混合料相比，破壞應(yīng)變有16%的提高幅度，同時(shí)有20%的彎拉勁度模量的提高，兩個(gè)表征混合料低溫抗裂性能的指標(biāo)表現(xiàn)出一致性，當(dāng)瀝青混合料擁有更好的低溫抗裂性能時(shí)，最大破壞應(yīng)變就相應(yīng)的變得更大，勁度模量也變得更低。

3 ?結(jié)論

①玄武巖纖維對(duì)瀝青混合料低溫抗裂性能有明顯提升效果，同時(shí)瀝青路面的高溫穩(wěn)定性得到很大程度上的提高;②礦料級(jí)配的不同，較大的影響了加入玄武巖纖維后瀝青混合料的低溫抗裂性能的提高，其中SMA-13級(jí)配瀝青混合料受玄武巖纖維影響低溫抗裂性能提升幅度最大。

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