張志強(qiáng) 陳冬 段鑫明 李志宏 羅要飛

摘 要：針對(duì)高模量瀝青混合料低溫抗裂性差的問(wèn)題，提出通過(guò)柔韌性改善的方法研究玄武巖纖維對(duì)高模量瀝青混合料的影響。室內(nèi)采用混合料和易性試驗(yàn)儀、低溫彎曲試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)、漢堡車轍試驗(yàn)和單軸壓縮動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)等研究玄武巖纖維參數(shù)對(duì)高模量瀝青混合料性能的影響，通過(guò)方差分析確定影響因素的顯著性，并對(duì)比分析不同纖維對(duì)高模量瀝青混合料性能改善效果的差異，闡明玄武巖纖維對(duì)高模量瀝青混合料性能影響特征。結(jié)果表明，玄武巖纖維摻入高模量瀝青混合料中，可明顯改善混合料的柔韌性、路用性能和動(dòng)態(tài)模量，改善效果與纖維摻量和纖維長(zhǎng)度密切相關(guān)，其中纖維摻量的影響相對(duì)較大;AC-13型高模量瀝青混合料摻加玄武巖纖維，建議摻量為3.0‰、長(zhǎng)度為6 mm，相應(yīng)混合料的不同性能變化更為均衡;相比聚酯纖維和木質(zhì)素纖維，摻有玄武巖纖維的AC-13型高模量瀝青混合料具有更好的抗裂性能、抗變形能力、高溫性能和水穩(wěn)性能，且拌和與壓實(shí)施工難度較低，應(yīng)用范圍擴(kuò)大。研究成果為玄武巖纖維在高模量瀝青混合料中的應(yīng)用及對(duì)其性能影響的認(rèn)識(shí)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：道路工程;高模量瀝青混合料;柔韌性;玄武巖纖維;纖維摻量

中圖分類號(hào)：U414??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1006-8023（2022）03-0153-010

Technique Research on Performance of High Modulus Asphalt

Mixture with Fiber Based on Flexibility

ZHANG Zhiqiang1，2， CHEN Dong1，2， DUAN Xinming1，2， LI Zhihong3， LUO Yaofei4*

（1.Road & Bridge International Co.， Ltd.， Beijing 100027， China; 2.China Communication North Road & Bridge Co.，

Ltd.， Beijing 100027， China; 3.Hebei Traffic Planning Design Institute， Shijiazhuang 050000， China;

4.School of Civil Engineering and Architecture， Zhengzhou University of Aeronautics， Zhengzhou 450046， China）

Abstract：Aiming at the problem of poor low-temperature crack resistance of high modules asphalt mixtures， a method of improving flexibility was proposed to study the effect of basalt fiber on high modules asphalt mixtures. The workability tester， low-temperature bending test， fatigue test， Hamburg wheel tracking test and dynamic modulus test were used to study the influence of fiber on high modulus asphalt mixture performance， and the significance of factors was also determined by variance analysis. The differences in the performance improvement effects of different fibers on high modules asphalt mixtures were compared and analyzed， and the characteristics of the effects of basalt fibers on the performance of high modules asphalt mixtures were clarified. The results showed that the addition of basalt fiber to high modulus asphalt mixture can significantly improve the flexibility， road performance and dynamic modulus of mixture. The improvement effect was closely related to content and length of fiber， and the influence of fiber content was more obvious. Adding basalt fiber into AC-13 high modulus asphalt mixture， the optimum content and length of fiber were recommended as 3.0‰ and 6 mm， the different performance changes of corresponding mixtures were more balanced. Compared to polyester fiber and lignin fiber， AC-13 high modulus asphalt mixture with basalt fiber had better crack resistance， deformation resistance， high temperature performance and water stability， and it was easy to be mixing and compacting. And the application range is expanded. The research results provided a reference for the further application of basalt fiber in high modulus asphalt mixture and the understanding of its performance.

Keywords：Road engineering; high modulus asphalt mixture; flexibility; basalt fiber; fiber content

0 引言

高模量瀝青混合料是指采用適宜的技術(shù)，使混合料在15 ℃、10 Hz條件下的復(fù)數(shù)模量不小于14 000 MPa，其在法國(guó)應(yīng)用最為普遍;主題思想是旨在通過(guò)提高瀝青混合料的模量，減少路面在車輛荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)變和不可恢復(fù)殘余變形，以改善瀝青路面的抗車轍能力，延長(zhǎng)路面的服務(wù)壽命，并減薄路面的厚度[1-4]。研究及實(shí)踐表明，高模量瀝青混合料適用于高速公路的中、下面層，其他等級(jí)公路重載交通瀝青混凝土路面以及長(zhǎng)大縱坡路段瀝青混凝土路面[5-6]。目前實(shí)現(xiàn)瀝青混合料高模量的有效途徑為3種：采用低標(biāo)號(hào)硬質(zhì)瀝青結(jié)合料、添加高模量外摻劑、摻加高熔點(diǎn)天然瀝青[7-8]。然而上述技術(shù)在提高瀝青混合料模量的同時(shí)會(huì)降低其柔韌性，導(dǎo)致混合料的變形協(xié)調(diào)能力差，存在發(fā)生開(kāi)裂的隱患;另外較少關(guān)注高模量瀝青混合料的低溫抗裂性能，忽略氣候差異對(duì)高模量瀝青混合料性能產(chǎn)生的影響;由于我國(guó)氣候類型多樣且多數(shù)地區(qū)冬季寒冷，這就要求高模量瀝青混合料同樣應(yīng)具備較好的低溫抗裂性能。趙錫娟[9]研究發(fā)現(xiàn)，采用高模量劑和巖瀝青制備的高模量瀝青混合料低溫彎拉應(yīng)變均低于70#基質(zhì)瀝青混合料，且外摻劑劑量越大，高模量瀝青混合料的低溫抗裂性能越差。Judycki等[10]通過(guò)調(diào)研和室內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，波蘭獨(dú)特的氣候條件使高模量瀝青混合料更容易發(fā)生低溫開(kāi)裂破壞，且低標(biāo)號(hào)瀝青的使用導(dǎo)致高模量瀝青混合料的低溫抗裂性能降低。黃新顏等[11]通過(guò)研究高模量瀝青混合料的性能及適用場(chǎng)合發(fā)現(xiàn)，采用高模量劑制備的混合料低溫性能較差，僅適用于冬季氣溫較高及冬溫地區(qū)。王朝輝等[12]研究指出，不同工藝制備的高模量瀝青混合料低溫性能普遍較差，易產(chǎn)生低溫開(kāi)裂病害，其中采用低標(biāo)號(hào)瀝青和外摻劑制備的高模量瀝青混合料低溫性能劣于自調(diào)和瀝青制備的高模量瀝青混合料。

針對(duì)高模量瀝青混合料低溫抗裂性能差的弊端，研究者嘗試采用纖維、乙烯-乙酸乙烯酯和橡膠粉等柔韌性添加劑的方法進(jìn)行改善[13-18]，其中纖維添加劑具有添加方便、基本無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)。呂陽(yáng)[16]、謝石[17]研究發(fā)現(xiàn)，高模量瀝青混合料中摻加玄武巖纖維后，高溫性能進(jìn)一步增強(qiáng)，抗裂和抗疲勞性能均得到改善，而水穩(wěn)性能有所下降。馬立杰等[18]研究指出，木質(zhì)素纖維、聚酯纖維和玄武巖纖維均能改善巖瀝青改性高模量瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和水穩(wěn)性能，不足的是纖維摻量方案較少。以上關(guān)于纖維對(duì)高模量瀝青混合料性能的研究多是驗(yàn)證改善效果，尚未對(duì)纖維參數(shù)影響高模量瀝青混合料施工和易性及路用性能的顯著性進(jìn)行研究;同時(shí)研究中采用的多數(shù)試驗(yàn)方法與實(shí)際路用性能的相關(guān)性較低，不利于準(zhǔn)確評(píng)價(jià)纖維對(duì)高模量瀝青混合料性能的影響。

因此，基于提升高模量瀝青混合料抗裂性能的考慮，根據(jù)不同纖維添加劑的優(yōu)勢(shì)，研究玄武巖纖維作為柔韌性添加劑應(yīng)用于高模量瀝青混合料中的效果;通過(guò)和易性試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)、彎曲疲勞試驗(yàn)、漢堡車轍試驗(yàn)和單軸壓縮動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)等測(cè)試玄武巖纖維對(duì)高模量瀝青混合料性能的影響，并采用SPSS軟件分析纖維參數(shù)（纖維摻量及長(zhǎng)度）對(duì)高模量瀝青混合料性能影響的顯著性。同時(shí)研究高模量瀝青混合料中摻加玄武巖纖維、聚酯纖維和木質(zhì)素纖維后性能的差異，闡明玄武巖纖維應(yīng)用于高模量瀝青混合料中的優(yōu)勢(shì)。

1 材料與方法

1.1 材料選取

瀝青結(jié)合料采用70#A級(jí)基質(zhì)瀝青，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，其中關(guān)鍵技術(shù)為：針入度76.0（25 ℃）、軟化點(diǎn)48.0 ℃、延度>100 cm（15 ℃）。

粗細(xì)集料均采用輝綠巖石料，礦粉為磨細(xì)的石灰?guī)r，經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。礦料級(jí)配選用AC-13型密級(jí)配，級(jí)配組成詳見(jiàn)表1。

高模量劑選用GMZ100型產(chǎn)品，由北京某公司提供，技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2;摻量為瀝青混合料總質(zhì)量的0.30%，高模量劑直接添加于礦料中，拌和均勻后再加入瀝青結(jié)合料。高模量瀝青混合料的最佳油石比采用馬歇爾試驗(yàn)方法確定，通過(guò)材料選取、混合料拌和、試件成型與測(cè)試等流程，確定上述高模量瀝青混合料的最佳油石比為5.0%;經(jīng)測(cè)試，該瀝青混合料的空隙率、飽和度、穩(wěn)定度和流值等指標(biāo)均滿足相關(guān)規(guī)范要求。

纖維穩(wěn)定劑添加到瀝青混合料中，能夠改善瀝青混合料的柔韌性，減少發(fā)生低溫開(kāi)裂和疲勞開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)[19-20]。纖維選用玄武巖纖維、聚酯纖維和木質(zhì)素纖維，摻量以瀝青混合料總量的質(zhì)量百分率計(jì)算，纖維可直接添加于加熱的礦料中，待均勻地分散開(kāi)后再添加結(jié)合料，其中玄武巖纖維摻量分別采用0.20%、0.30%、0.40%和0.50%，纖維長(zhǎng)度選取為3、6、9 mm，由浙江某公司提供，不同纖維技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3。通過(guò)研究玄武巖纖維摻量及長(zhǎng)度對(duì)高模量瀝青混合料性能的影響，確定纖維參數(shù)的影響顯著性及關(guān)鍵指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上選用相同劑量的不同纖維，探討不同纖維改善高模量瀝青混合料性能的差異。

纖維穩(wěn)定劑具有吸附瀝青、穩(wěn)定和增黏等作用，添加于瀝青混合料中勢(shì)必會(huì)影響混合料的最佳瀝青用量;采用馬歇爾試驗(yàn)方法通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)確定不同玄武巖纖維摻量下高模量瀝青混合料的最佳油石比，具體見(jiàn)表4。

1.2 測(cè)試方法

1.2.1 施工和易性

瀝青混合料施工和易性是表征混合料拌和與

壓實(shí)難易程度的重要指標(biāo)，通常采用瀝青結(jié)合料的高溫黏度指標(biāo)間接反映，但對(duì)于采用相同瀝青結(jié)合料的不同混合料而言，高溫黏度指標(biāo)將無(wú)法評(píng)價(jià)瀝青混合料的施工和易性。高模量瀝青混合料摻加不同類型及劑量的纖維后，混合料的施工和易性勢(shì)必會(huì)發(fā)生變化，采用合適的試驗(yàn)方法對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)，則可定量說(shuō)明纖維參數(shù)對(duì)高模量瀝青混合料拌和與壓實(shí)難易程度的影響。因此，參考現(xiàn)有研究成果采用和易性試驗(yàn)儀對(duì)摻有纖維的高模量瀝青混合料進(jìn)行和易性測(cè)試，利用攪拌過(guò)程中測(cè)得的扭矩大小來(lái)分析混合料的和易性，實(shí)驗(yàn)儀測(cè)試溫度及攪拌速率分別為165 ℃和30 Hz。

1.2.2 柔韌性評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法

根據(jù)現(xiàn)有研究結(jié)果，選取低溫彎曲試驗(yàn)和彎曲疲勞試驗(yàn)評(píng)價(jià)不同高模量瀝青混合料的柔韌性，其中，材料在加載力的作用下產(chǎn)生變形能力的大小即為柔性，韌性是表征材料遭受反復(fù)變形而不發(fā)生斷裂的能力。

（1）低溫彎曲試驗(yàn)

高模量瀝青混合料的柔性性能采用低溫彎曲試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)，考慮到破壞應(yīng)變和勁度模量在評(píng)價(jià)性能時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)互為矛盾的現(xiàn)象，該部分引入應(yīng)變能密度來(lái)評(píng)價(jià)不同高模量瀝青混合料的柔性大小。應(yīng)變能密度為圖1中對(duì)應(yīng)的陰影部分面積，可用dW/dV來(lái)表征，具體表達(dá)如公式（1）所示。

dWdV=∫ε00σijdεij。（1）

式中：σij和εij分別為應(yīng)力、應(yīng)變分量;ε0為最大應(yīng)力對(duì)應(yīng)的應(yīng)變值。

低溫彎曲試驗(yàn)采用三分點(diǎn)加載，試件尺寸大小為250 mm×40 mm×40 mm，有效跨徑為200 mm;加載設(shè)備采用MTS萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)溫度和加載速率分別為-10 ℃±0.5 ℃、50 mm/min。

（2）彎曲疲勞試驗(yàn)

彎曲疲勞試驗(yàn)采用應(yīng)力控制模式加載，試件尺寸為250 mm×40 mm×40 mm;試驗(yàn)溫度為15 ℃，加載頻率為10 Hz，加載波形為連續(xù)式正弦波，應(yīng)力水平選取0.4。加載設(shè)備為MTS萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，并采用中點(diǎn)加載方式進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，支點(diǎn)間距為200 mm。

1.2.3 漢堡車轍試驗(yàn)

高模量瀝青混合料的高溫性能和水穩(wěn)性能采用漢堡車轍試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，漢堡車轍試驗(yàn)的評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際路用性能的相關(guān)性能較高;且水穩(wěn)性能測(cè)試時(shí)溫度、水和荷載條件等因素能夠同時(shí)作用于瀝青混合料試件，使其可以有效模擬交通荷載引起的動(dòng)水壓力和高速水流對(duì)瀝青與集料黏附性能產(chǎn)生的破壞效應(yīng)。漢堡車轍試驗(yàn)中試件車轍深度變化如圖2所示，從中可直接獲取試件的最大車轍深度值和失效荷載作用次數(shù)，其他指標(biāo)則需通過(guò)分段擬合試驗(yàn)曲線求得，其中混合料高溫性能通常采用車轍深度和蠕變速率指標(biāo)評(píng)價(jià)，而水穩(wěn)性能往往采用剝落點(diǎn)和剝落斜率指標(biāo)評(píng)價(jià)?；跐h堡車轍試驗(yàn)在瀝青混合料中應(yīng)用現(xiàn)狀及混合料材料特征的考慮，確定高模量瀝青混合料開(kāi)展?jié)h堡車轍試驗(yàn)的條件，具體見(jiàn)表5?；旌狭细邷匦阅芎退€(wěn)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)分別采用車轍變形率、剝落點(diǎn)，車轍變形率指標(biāo)避免了車轍深度發(fā)展較快時(shí)，車轍深度指標(biāo)難以有效區(qū)分不同混合料的高溫性能優(yōu)劣，計(jì)算方法為：

車轍變形率=52×60×最大車轍深度/最終碾壓次數(shù)（mm/h）。

車轍變形率越小則混合料的高溫性能越好，而剝落點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載作用次數(shù)越大則混合料抗水損害性能越好。

1.2.4 單軸壓縮動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)

高模量瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量采用單軸壓縮動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)獲取，試件由旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀成型得到，試件尺寸大小為100 mm×150 mm（直徑×高）。試驗(yàn)采用的加載設(shè)備為MTS多功能材料試驗(yàn)系統(tǒng)，試驗(yàn)溫度和加載頻率分別為15 ℃、10 Hz，加載波形選擇正弦波。

2 玄武巖纖維對(duì)高模量瀝青混合料性能影響的優(yōu)化研究

2.1 玄武巖纖維對(duì)高模量瀝青混合料施工和易性的影響

不同高模量瀝青混合料拌和均勻后進(jìn)行和易性實(shí)驗(yàn)測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。纖維對(duì)高模量瀝青混合料和易性影響的方差分析結(jié)果見(jiàn)表7。

由表6和表7可知：①隨著玄武巖纖維摻量的增加，高模量瀝青混合料的拌和扭矩值逐漸增大，這意味混合料的施工難度增加，當(dāng)摻量超過(guò)0.40%后，混合料的拌和扭矩值變化相對(duì)較小，原因?yàn)榛旌狭现腥菁{纖維的量有限，多余的纖維在混合料中產(chǎn)生結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，失去加筋和增黏等作用，且造成浪費(fèi);②混合料中摻加長(zhǎng)度為6 mm玄武巖纖維時(shí)，混合料的拌和扭矩值相對(duì)較大，即集料與瀝青膠漿之間的黏結(jié)性較高，3 mm的纖維摻加于混合料中，相互橋接形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)相對(duì)不充分，對(duì)集料的約束力較小;而9 mm的纖維，由于纖維長(zhǎng)度過(guò)大，當(dāng)纖維摻加量相同時(shí)，導(dǎo)致纖維數(shù)量較少，其在混合料中分散較稀疏，內(nèi)部形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有限，因此混合料的拌和難度相對(duì)較低;③玄武巖纖維摻量和長(zhǎng)度均對(duì)高模量瀝青混合料的施工和易性有顯著影響，其中纖維摻量產(chǎn)生的影響高于纖維長(zhǎng)度，說(shuō)明纖維摻量的多少直接影響瀝青的增黏作用、瀝青膜厚度等。

2.2 玄武巖纖維對(duì)高模量瀝青混合料柔韌性的影響

2.2.1 玄武巖纖維對(duì)高模量瀝青混合料增柔效果評(píng)價(jià)

摻有玄武巖纖維的高模量瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8，纖維對(duì)高模量瀝青混合料增柔效果影響的方差分析見(jiàn)表9。

從表8和表9中看出：①高模量瀝青混合料摻加玄武巖纖維后，試件應(yīng)變能密度指標(biāo)均有不同程度的增加，這說(shuō)明高模量瀝青混合料的柔性性能得到改善，提高了自身在低溫條件下的抗拉強(qiáng)度，不易發(fā)生低溫開(kāi)裂破壞，且瀝青用量的增加也有助于增強(qiáng)混合料的柔性性能;纖維摻量在0.30%時(shí)，高模量瀝青混合料的柔性性能改善效果相對(duì)最好，摻加過(guò)多的纖維容易使其產(chǎn)生結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，局部吸附較多的瀝青結(jié)合料，導(dǎo)致集料與膠漿的黏附性能降低，形成的薄弱界面會(huì)對(duì)混合料抗裂性能產(chǎn)生損害;②摻有不同玄武巖纖維長(zhǎng)度的高模量瀝青混合料應(yīng)變能密度存在明顯差異，其中6 mm長(zhǎng)度纖維的增柔效果大于3 mm和9 mm纖維，纖維長(zhǎng)度過(guò)大，影響其在混合料中的分散密度，致使纖維的加筋

阻裂作用不能有效發(fā)揮，因此會(huì)對(duì)增柔效果產(chǎn)生不利影響;③玄武巖纖維對(duì)高模量瀝青混合料增柔效果顯著受纖維長(zhǎng)度和摻量的影響，而其中纖維摻量產(chǎn)生的影響要相對(duì)較大，原因?yàn)槔w維摻量直接影響纖維在混合料中的分散密度和均勻性，若混合料纖維摻量未達(dá)到合適劑量，則纖維的增黏、阻裂和穩(wěn)定作用不足以完全發(fā)揮，所以該因素變化會(huì)對(duì)混合料增柔效果產(chǎn)生明顯的影響。

2.2.2 玄武巖纖維對(duì)高模量瀝青混合料增韌效果評(píng)價(jià)

玄武巖纖維摻量及長(zhǎng)度對(duì)高模量瀝青混合料增韌效果影響及方差分析結(jié)果分別見(jiàn)表10和表11。

由表10和表11可知：①玄武巖纖維摻加對(duì)高模量瀝青混合料疲勞壽命有明顯的改善效果，說(shuō)明該纖維能夠提高高模量瀝青混合料的韌性。原因?yàn)榫鶆蚍稚⒌睦w維在混合料內(nèi)部形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可分擔(dān)并消散變形產(chǎn)生的能量，延緩并阻止裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展，促使其可承受更多更大的撓曲變形，所以高模量瀝青混合料的韌性能夠得到改善;②隨著玄武巖纖維摻量的增加，高模量瀝青混合料的增韌效果先增大后減低，纖維摻量為0.30%時(shí)，高模量瀝青混合料的疲勞壽命最大，但摻加過(guò)多的纖維會(huì)損害混合料的增韌效果，原因未分散的纖維產(chǎn)生結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，在混合料內(nèi)部形成多個(gè)應(yīng)力集中區(qū)域，誘使混合料過(guò)早發(fā)生斷裂破壞;③6 mm長(zhǎng)度玄武巖纖維對(duì)高模量瀝青混合料的增韌效果明顯大于3、9 mm纖維，纖維長(zhǎng)度過(guò)小，其通過(guò)界面作用傳遞給纖維的作用力相對(duì)有限，且對(duì)裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展的阻滯作用也比較低，不足以抵抗荷載的反復(fù)作用;纖維長(zhǎng)度超過(guò)6 mm后，混合料內(nèi)部纖維分散得較稀疏，界面過(guò)渡區(qū)域相對(duì)較大，降低纖維與瀝青的界面黏結(jié)作用，導(dǎo)致出現(xiàn)界面脫黏或滑移等現(xiàn)象，從而混合料的變形能力減弱;④玄武巖纖維摻量及長(zhǎng)度都對(duì)高模量瀝青混合料韌性改善有顯著影響，其中纖維摻量的影響相對(duì)較大，因此選擇合適的纖維摻量有助于發(fā)揮纖維材料對(duì)混合料性能的改善作用。

2.3 基于漢堡車轍試驗(yàn)的不同高模量瀝青混合料性能評(píng)價(jià)

摻玄武巖纖維的高模量瀝青混合料漢堡車轍試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表12和表13，基于漢堡車轍試驗(yàn)的纖維參數(shù)對(duì)高模量瀝青混合料高溫性能和水穩(wěn)性能的方差分析結(jié)果見(jiàn)表14。

從表12—表14中可以看出：①高模量瀝青混合料摻加玄武巖纖維后，高溫性能和水穩(wěn)性能均得到不同程度的改善，但改善效果與纖維摻量和纖維長(zhǎng)度因素密切相關(guān)，其中纖維摻量對(duì)高模量瀝青混合料上述性能的影響要相對(duì)較大;②高模量瀝青混合料高溫性能和水穩(wěn)性能的改善效果并非與纖維摻量呈正比例關(guān)系，其中纖維摻量在0.30%～0.40%時(shí)混合料的性能改善效果相對(duì)較好，摻加過(guò)量的纖維，導(dǎo)致纖維在混合料中分散不均勻，局部出現(xiàn)集料與膠漿界面黏結(jié)薄弱區(qū)域，誘使水分加速破壞兩者的黏結(jié)性能，宏觀上呈現(xiàn)出試件車轍深度發(fā)展較快的現(xiàn)象;③摻加6 mm玄武巖纖維對(duì)高模量瀝青混合料高溫性能和水穩(wěn)性能的改善效果相對(duì)較好，

原因?yàn)? mm纖維的長(zhǎng)度相對(duì)較短，跨越界面插入膠漿中的尺寸較小，形成的機(jī)械咬合力較弱，對(duì)整體性能的改善效果不足;而9 mm長(zhǎng)的纖維，其在混合料內(nèi)部分散較稀疏，纖維的加筋和穩(wěn)定作用不能夠有效發(fā)揮，混合料中存在的黏結(jié)薄弱區(qū)域容易受到水的侵害。

2.4 玄武巖纖維對(duì)高模量瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量的影響評(píng)價(jià)

玄武巖纖維摻量及長(zhǎng)度參數(shù)對(duì)高模量瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量的影響與方差分析結(jié)果見(jiàn)表15和表16。

由表15—表16可知：①高模量瀝青混合料摻加玄武巖纖維后，動(dòng)態(tài)模量值呈現(xiàn)不同程度的升高，且均滿足高模量瀝青混合料模量指標(biāo)的要求，但纖維摻量達(dá)到0.30%～0.40%后，高模量瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量數(shù)值反而降低，遭到一定程度的損害;②纖維摻量和纖維長(zhǎng)度對(duì)高模量瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量值均有顯著影響，其中纖維摻量的影響相對(duì)較大;同時(shí)不同纖維長(zhǎng)度對(duì)高模量瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量值的提高程度也存在明顯差異，其中高模量瀝青混合料摻加6 mm長(zhǎng)度的纖維后，動(dòng)態(tài)模量值提高幅度相對(duì)最明顯，說(shuō)明該混合料抵抗變形的能力較好。

綜上研究可知，玄武巖纖維摻量和長(zhǎng)度均對(duì)高模量瀝青混合料的施工和易性、柔韌性、高溫性能、水穩(wěn)性能和動(dòng)態(tài)模量值有顯著影響，且纖維摻量的影響相對(duì)較大，其中纖維摻量為0.30%、長(zhǎng)度為6 mm時(shí)，高模量瀝青混合料的柔韌性、高溫性能、水穩(wěn)性能和動(dòng)態(tài)模量值的改善效果相對(duì)較好，但相應(yīng)混合料的拌和扭矩值也略微增大，意味著該高模量瀝青混合料的拌和、壓實(shí)難度增加;結(jié)合纖維摻量及長(zhǎng)度對(duì)高模量瀝青混合料柔韌性、路用性能和模量值的改善效果，選取玄武巖纖維摻量3.0‰、長(zhǎng)度6 mm的摻比方案具有較好的性價(jià)比。

3 不同纖維對(duì)高模量瀝青混合料性能影響的評(píng)價(jià)

選取玄武巖纖維、聚酯纖維和木質(zhì)素纖維添加于AC-13高模量瀝青混合料中，對(duì)比分析3種纖維對(duì)高模量瀝青混合料柔韌性、路用性能、動(dòng)態(tài)模量值和施工和易性的影響差異，揭示不同纖維的改善特性，其中纖維摻量統(tǒng)一為0.30%，玄武巖纖維和聚酯纖維長(zhǎng)度為6 mm，木質(zhì)素纖維為絮狀、長(zhǎng)度規(guī)格為3～5 mm。摻有不同纖維的高模量瀝青混合料性能測(cè)試結(jié)果分別見(jiàn)表17和圖3。

由表17和圖3可知：①摻有不同纖維的高模量瀝青混合料拌和扭矩值由大到小依次為：木質(zhì)素纖維、聚酯纖維、玄武巖纖維，說(shuō)明摻有玄武巖纖維的高模量瀝青混合料具有較低的拌和與壓實(shí)難度，原因?yàn)樾鋷r纖維的比表面積和吸油率指標(biāo)均相對(duì)較小，在瀝青用量相同的情況下，聚酯纖維和木質(zhì)素纖維會(huì)明顯增加瀝青結(jié)合料的黏度，導(dǎo)致不容易拌和與壓實(shí)施工;②玄武巖纖維對(duì)高模量瀝青混合料增柔增韌的效果基本上與聚酯纖維相當(dāng)，摻有兩者纖維的高模量瀝青混合料應(yīng)變能密度和疲勞壽命

指標(biāo)相差較小、且明顯高于摻木質(zhì)素纖維的高模量瀝青混合料，這是因?yàn)槟举|(zhì)素纖維在混合料中的分散效果相對(duì)較差，導(dǎo)致纖維的加筋、橋接和應(yīng)力分散等作用不明顯;③玄武巖纖維對(duì)高模量瀝青混合料高溫性能和水穩(wěn)性能的改善效果優(yōu)于聚酯纖維、木質(zhì)素纖維，意味著摻有玄武巖纖維的高模量瀝青混合料更能承受高溫、水與荷載耦合作用，摻有木質(zhì)素纖維和聚酯纖維的混合料，由于壓實(shí)難度的增加，導(dǎo)致混合料空隙率相對(duì)較高，這會(huì)加速水環(huán)境對(duì)混合料的侵蝕破壞效應(yīng);④摻有不同纖維的高模量瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量值均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但模量值存在差異，模量值由高到低依次為：玄武巖纖維、聚酯纖維、木質(zhì)素纖維，說(shuō)明摻加玄武巖纖維的高模量瀝青混合料具有相對(duì)更好的抵抗變形能力。

4 結(jié)論

（1）AC-13型高模量瀝青混合料摻加玄武巖纖維，混合料的柔韌性、高溫抗車轍性能、水穩(wěn)性能和動(dòng)態(tài)模量可得到明顯改善，但拌和與壓實(shí)難度會(huì)有相應(yīng)增加，混合料的性能變化與纖維摻量和纖維長(zhǎng)度密切相關(guān)，其中纖維摻量對(duì)混合料不同性能的影響程度較高。

（2）AC-13型高模量瀝青混合料摻加6 mm長(zhǎng)度玄武巖纖維，混合料的柔韌性、高溫性能、水穩(wěn)性能和動(dòng)態(tài)模量改善效果相對(duì)較好，可有效發(fā)揮纖維的增黏、加筋、橋接和穩(wěn)定等作用，綜合高模量瀝青混合料不同性能變化，推薦公稱最大粒徑為13.2 mm的高模量瀝青混合料中玄武巖纖維最佳摻量為0.30%。

（3）玄武巖纖維對(duì)AC-13型高模量瀝青混合料高溫性能、水穩(wěn)性能和動(dòng)態(tài)模量的改善效果優(yōu)于聚酯纖維、木質(zhì)素纖維，且對(duì)混合料增柔增韌的效果基本上與聚酯纖維相當(dāng)，高于木質(zhì)素纖維，而摻玄武巖纖維的高模量瀝青混合料具有較低的拌和與壓實(shí)施工難度。

（4）長(zhǎng)度為6 mm的玄武巖纖維以0.30%的摻量添加到AC-13型高模量瀝青混合料中，柔性指標(biāo)改善約17.1%，韌性指標(biāo)提高了約1.8倍，柔韌性得到明顯改善。

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