項(xiàng)思齊

(上海市政工程設(shè)計研究總院(集團(tuán))有限公司,上海 200092)

瀝青路面因其具有行車舒適性、后期維護(hù)簡便、工程造價低等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛推廣應(yīng)用[1]。然而,瀝青路面在長期服役過程中,會遭受各種形式的水侵害,極大地影響了路面的使用壽命和維護(hù)成本[2-3]。目前,公路學(xué)者對瀝青路面的水損害問題作出了很多探索,而常用的解決就是增強(qiáng)瀝青混合料的抗水剝離能力,玄武巖纖維的摻加能顯著提高瀝青膠漿與礦料間的粘附性,進(jìn)而增強(qiáng)混合料的抗裂能力。

基于此,本文根據(jù)現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)方法,采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)分別評價玄武巖纖維對瀝青混合料水穩(wěn)性的影響效果,進(jìn)而探究玄武巖纖維與瀝青混合料的作用機(jī)理,以期對玄武巖纖維的工程應(yīng)用提供參考。

1 原材料性質(zhì)及配合比設(shè)計

1.1 原材料性質(zhì)

本文采用70#基質(zhì)瀝青,技術(shù)性能如下：針入度(25 ℃,100g,5s)/10-1mm∶67.2；軟化點(diǎn)/℃：46.1；延度(15 ℃)/mm： 1217；玄武巖纖維：該纖維與瀝青有很好的兼容性,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,具有優(yōu)良的的分散性,相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

1.2 配合比設(shè)計

本文根據(jù)規(guī)范要求,對瀝青混合料進(jìn)行AC-13型配合比設(shè)計,在大部分情況下,配合比曲線應(yīng)盡量接近設(shè)計級配中線范圍,尤其應(yīng)使0.075mm、2.36mm、4.75mm篩孔的通過量接近設(shè)計級配范圍的中限,不得有過多的犬牙交錯。本次試驗(yàn)最佳油石比皆為5.1%。礦料級配如表2所示。

表2 AC-13型瀝青混合料級配

2 結(jié)果與討論

2.1 浸水馬歇爾試驗(yàn)

浸水馬歇爾試驗(yàn)操作比較簡單,是我國主要的評價瀝青混合料水穩(wěn)定性的方法。按規(guī)范要求,成型兩組馬歇爾試件,每組4個,一組置于室溫環(huán)境,一組置于60℃水循環(huán)箱內(nèi)保溫48h,按式(1)計算試件浸水殘留穩(wěn)定度。

(1)

式中：MS0為試件的浸水殘留穩(wěn)定度,%；MS為試件的穩(wěn)定度,kN；MS1為試件浸水48h后的穩(wěn)定度,kN。

不同玄武巖纖維摻量的瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度和浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3和圖1所示。由表3與圖1可知,玄武巖纖維可顯著提高瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度與浸水馬歇爾穩(wěn)定度。這主要是因?yàn)槔w維具有較大的比表面積,可吸附瀝青中的油分,增大瀝青飽和度；同時,在纖維的作用下,會形成較厚的瀝青膜,裹覆在集料表面,從而提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

表3 瀝青混合料的浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

圖1 瀝青混合料的浸水殘留穩(wěn)定度

2.2 凍融劈裂試驗(yàn)

凍融劈裂試驗(yàn)也是常用的評價瀝青混合料水穩(wěn)性的方法,按式(2)、(3)計算劈裂抗拉強(qiáng)度及凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比。

(2)

(3)

式中：RT1、RT2分別為未經(jīng)受凍融的第一組試件和經(jīng)受凍融的第二組試件的劈裂抗拉強(qiáng)度MPa；h1、h2分別為第一組試件和第二組的試件高度,mm

凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比按式(4)計算。

(4)

式中：TSR為凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比,%。

不同玄武巖纖維瀝青混合料的凍融劈裂試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4和圖2所示。由表4可知,經(jīng)受凍融的試件與未經(jīng)凍融的試件,在相同壓實(shí)條件下,玄武巖纖維的摻加均可明顯明顯改善瀝青混合料的劈裂抗拉強(qiáng)度。這主要是纖維具有“加筋”作用,可增加瀝青與礦料間的粘結(jié)力,從而提升瀝青混合料的抗劈裂能力。

表4 瀝青混合料的凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

圖2 瀝青混合料凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比

4 結(jié)語

玄武巖纖維的摻加顯著提升了試件的浸水馬歇爾穩(wěn)定度和凍融劈裂抗拉強(qiáng)度,且改善效果隨著玄武巖纖維的摻量而增強(qiáng)；纖維的最佳摻量為0.6%。這說明,玄武巖纖維能有效改善瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

在最佳纖維含量下,玄武巖纖維的摻入對瀝青混合料的浸水馬歇爾穩(wěn)定度和凍融劈裂抗拉強(qiáng)度均有提高,且隨著摻量的增大,改善效果也隨之增強(qiáng)。但隨著摻量的進(jìn)一步增大,浸水馬歇爾穩(wěn)定度和凍融劈裂抗拉強(qiáng)度的改善效果并不明顯。