收稿日期：2024-01-12

作者簡介：高澤倩（1988—），女 ，本科，工程師，從事道路設(shè)計、監(jiān)理工作。

摘要 為了解玄武巖纖維對瀝青混合料性能的影響，文章借助室內(nèi)馬歇爾試驗，在玄武巖纖維摻量0.0%、0.3%條件下對AC-16C型SBS改性瀝青混合料的路用性能實施檢測分析。結(jié)果顯示：（1）玄武巖纖維摻量0.0%、0.3%條件下AC-16C型最優(yōu)瀝青摻量分別為4.6%和4.9%，充分表明玄武巖纖維可有效吸附瀝青，使得瀝青摻量增大。（2）相較于玄武巖纖維摻量0.0%、0.3%條件下AC-16C型SBS改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度、殘留強度比、破壞應(yīng)變依次增加了34.9%、5.28%、6.6%、22.5%。

關(guān)鍵詞 公路項目；玄武巖纖維；AC-16C型；路用性能

中圖分類號 U414文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）09-0062-03

0 引言

瀝青路面作為公路工程中常用的路面類型，具有行車舒適、環(huán)保耐用、抗滑性強、平整度高、可再生利用等諸多優(yōu)點[1]，在公路建設(shè)中應(yīng)用廣泛，但隨著交通環(huán)境的不斷惡化及重載交通的持續(xù)增大，早期采用的瀝青混合料路用性能顯著降低。為有效提升瀝青路面路用性能，業(yè)界專業(yè)人士通過在瀝青混合料中摻加纖維對其性能實施優(yōu)化，纖維主要包括碳纖維、木質(zhì)素纖維及礦物纖維等[2]。而玄武巖纖維作為典型的礦物纖維，主要采用玄武巖加工而成，具有較強的高溫穩(wěn)定性及抗氧化能力，在諸多領(lǐng)域得到了成功運用。因此，該文針對玄武巖纖維對AC-16C型SBS改性瀝青混合料路用性能的影響展開綜合研究，對玄武巖纖維在路面工程中的推廣應(yīng)用具有重要意義[3]。

1 原材料及礦料級配

1.1 礦料

該試驗選用的粗集料為花崗閃長巖，細集料為瀝青混合料用天然砂，礦粉為石灰?guī)r磨細礦粉。礦料相關(guān)技術(shù)指標的檢測數(shù)據(jù)見表1，完全符合標準要求。各種礦料的通篩率數(shù)據(jù)見表2。

1.2 改性瀝青

該試驗瀝青材料選用SBS改性瀝青，通過試驗檢測，其相關(guān)技術(shù)指標均符合標準要求。

1.3 玄武巖纖維

該試驗玄武巖纖維摻量為0.3%，纖維質(zhì)地優(yōu)良，色澤成灰褐色。主要技術(shù)參數(shù)為：粒徑為13.0 μm，長為

9 mm，彈性模量為102.0 GPa，斷裂強度為2 520.0 MPa，其斷裂伸長率、耐熱性、吸油率等指標均符合標準要求。

1.4 設(shè)計級配

該文通過相關(guān)試驗對AC-16C型SBS改性瀝青混合料實施級配設(shè)計，按照表2得到的篩分試驗數(shù)據(jù)，礦料連續(xù)級配粒徑分別為0～2.36 mm、2.36～4.75 mm、4.75～

9.5 mm、9.5～16.0 mm，其配比依次為，礦料配比依次為2.5%、34.5%、9.0%、20.0%、34.0%。其合成級配數(shù)據(jù)見表3。

2 玄武巖纖維對AC-16C型SBS改性瀝青混合料技術(shù)指標的影響

該文分別選取玄武巖纖維摻量為0.0%、0.3%條件下，對AC-16C型SBS改性瀝青混合料實施馬歇爾試驗，對兩種玄武巖纖維摻量條件下的混合料空隙率、穩(wěn)定度、流值及飽和度進行比較分析[4]。

根據(jù)馬歇爾試驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析，分別獲得玄武巖纖維摻量0.0%、0.3%條件下AC-16C各項性能指標變化圖，如圖1、圖2所示。混合料最優(yōu)瀝青摻量OAC按照OAC1與OAC2均值進行取值，OAC1按照目標空隙5.0%條件下的瀝青摻量進行取值。通過數(shù)值計算分析得到：玄武巖纖維摻量0.0%、0.3%條件下AC-16C型SBS改性瀝青混合料最優(yōu)瀝青摻量分別為4.6%和4.9%，相較于纖維摻量0.0%，纖維摻量0.3%的混合料瀝青用量更大，充分表明玄武巖纖維可有效吸附瀝青，使得瀝青摻量增大。此外，根據(jù)瀝青穩(wěn)定度試驗檢測結(jié)果能夠看出，當瀝青摻量相同時，玄武巖纖維摻量0.3%條件下AC-16C型SBS改性瀝青混合料穩(wěn)定度更高，進一步表明玄武巖纖維能有效增強AC-16C型SBS改性瀝青混合料的強度和抗變形能力[5]。

3 玄武巖纖維對AC-16C型SBS改性瀝青混合料路用性能的影響

瀝青混合料的路用性能主要用高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、低溫抗裂性等三個指標進行評價。

3.1 高溫穩(wěn)定性

瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性通過車轍試驗進行評價。選取玄武巖纖維摻量為0.0%、0.3%，瀝青摻量為4.6%，按照相關(guān)標準要求制備、養(yǎng)護試件，然后脫模進行試驗檢測，檢測結(jié)果見表4。

從表4可知，玄武巖纖維摻量0.0%、0.3%條件下的車轍板試件變形分別為2.15 mm和1.43 mm，動穩(wěn)定度分別為3 325.0次/mm和4 488.0次/mm；相較于未摻加纖維，摻加纖維后AC-16C型SBS改性瀝青混合料變形量下降0.72 mm，動穩(wěn)定度增加1 163次/mm，動穩(wěn)定度提高34.9%，充分證明玄武巖纖維能在一定程度上提升混合料的高溫穩(wěn)定性能。其根本原因在于玄武巖纖維具有吸附瀝青的作用，能有效降低其流動性，增大各集料間黏附效果及摩擦作用，從而顯著提升抗變形能力。

表4 AC-16C型SBS改性瀝青混合料的車轍檢測結(jié)果

序號 纖維摻量/% 永久變形/mm 動穩(wěn)定度/（次/mm）

01 0.00 2.15 3 325.00

02 0.30 1.43 4 488.00

3.2 水穩(wěn)定性

瀝青混合料的水穩(wěn)定性通過浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗進行評價[6]，選取玄武巖纖維摻量為0.0%、0.3%，瀝青摻量為4.6%，按照相關(guān)標準要求制備AC-16C型SBS改性瀝青混合料試件，通過相關(guān)試驗測定試件浸水馬歇爾試驗的殘留穩(wěn)定度，并根據(jù)試驗結(jié)果對玄武巖纖維增強AC-16C型SBS改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性實施評估，詳細檢測數(shù)據(jù)見表5。

表5 AC-16C型SBS改性瀝青混合料浸水馬歇爾及

凍融劈裂的試驗結(jié)果

序號 纖維摻量/% 殘留穩(wěn)定度/% 殘留強度比/%

01 0.00 92.20 87.68

02 0.30 97.48 94.28

從表5可知，玄武巖纖維摻量0.0%、0.3%條件下，AC-16C型SBS改性瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度分別為92.20%和97.48%，殘留強度比分別為87.68%和94.28%；相較于未摻玄武巖纖維，摻加玄武巖纖維后AC-16C型SBS改性瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度及殘留強度比依次提升5.28%和6.6%，充分證明玄武巖纖維能在一定程度上提升混合料的水穩(wěn)定性能。原因主要是由于玄武巖纖維可有效吸附瀝青，顯著增大瀝青飽和度，并能增強各集料間的結(jié)合效果，進而提高抗水損能力[7]。

3.3 低溫抗裂性

瀝青混合料的低溫抗裂性通過低溫彎曲試驗進行評價，選取玄武巖纖維摻量為0.0%、0.3%，瀝青摻量為4.6%，按照相關(guān)標準要求制備彎曲小梁試件，通過相關(guān)試驗測定試件低溫彎曲試驗的破壞應(yīng)變[8]，并根據(jù)試驗結(jié)果對該混合料的低溫性能實施評估，詳細檢測數(shù)據(jù)見表6。

表6 AC-16C型SBS改性瀝青混合料

低溫彎曲的試驗結(jié)果

序號 纖維摻配量/% 彎曲破壞應(yīng)變/με

01 0.00 2 404.00

02 0.30 2 947.00

從表6可知，玄武巖纖維摻量0.0%、0.3%條件下，AC-16C型SBS改性瀝青混合料試件彎曲試驗破壞應(yīng)變分別為2 404.00 με和2 947.00 με；相較于未摻加玄武巖纖維，摻加玄武巖纖維后AC-16C型SBS改性瀝青混合料試件彎曲試驗的破壞應(yīng)變增大22.5%，充分證明玄武巖纖維能在一定程度上提升混合料的低溫抗變形性能。

4 玄武巖纖維對瀝青混合料的作用機理

摻加玄武巖纖維后，瀝青混合料內(nèi)部比表面積顯著增大，對瀝青具有良好的吸附性能，從而有效增大瀝青配比[9]；并且玄武巖纖維呈細絲狀，摻加至混合料內(nèi)部，經(jīng)攪拌能夠與瀝青、集料等構(gòu)成致密網(wǎng)狀構(gòu)造，顯著降低瀝青流動性，提升混合料整體穩(wěn)定性。同時，玄武巖纖維具有斷裂強度高、彈性模量大等優(yōu)點，所以，玄武巖纖維能夠全面提升該混合料的路用性能[10]。

5 結(jié)語

綜上所述，該文通過相關(guān)試驗系統(tǒng)分析了玄武巖纖維對AC-16C型SBS改性瀝青混合料技術(shù)指標和路用性能的影響。具體結(jié)論如下：

（1）相較于纖維摻量0.0%，纖維摻量0.3%下的AC-16C型SBS改性瀝青混合料瀝青用量更大，充分表明玄武巖纖維可有效吸附瀝青，從而使得瀝青摻量增大；并且在瀝青摻量相同條件下，玄武巖纖維摻量0.3%時瀝青混合料的穩(wěn)定度更高，表明玄武巖纖維能有效增強AC-16C型SBS改性瀝青混合料的抗拉強度。

（2）相較于纖維摻量0.0%，纖維摻量0.3%下的AC-16C型SBS改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度、殘留強度比、破壞應(yīng)變依次增加34.9%、5.28%、6.6%、22.5%，表明摻加玄武巖纖維后，AC-16C型SBS改性瀝青混合料的高溫抗車轍性能、水穩(wěn)定性能、低溫抗變形性能均得到顯著提升。

參考文獻

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