玻璃纖維對瀝青混合料路用性能影響研究

落桑 慈成

西藏自治區(qū)交通勘察設(shè)計研究院

玻璃纖維對瀝青混合料路用性能影響研究

落桑 慈成

西藏自治區(qū)交通勘察設(shè)計研究院

為了探究玻璃纖維對瀝青混合料路用性能的影響，本文在AC-13瀝青混合料中添加不同摻量的玻璃纖維，并進行了車轍試驗、低溫彎曲試驗和凍融劈裂試驗，用以驗證瀝青混合料的高溫性能，低溫性能以及水穩(wěn)性能。試驗結(jié)果表明添加適量玻璃纖維可以有效提高瀝青混合料的路用性能。建議在溫差較大，年均氣溫較高或較低以及降水豐沛地區(qū)，可以通過添加玻璃纖維來減少各種路面病害產(chǎn)生，有效延長瀝青路面使用壽命。

道路工程；瀝青混合料；玻璃纖維；路用性能

1 引言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國瀝青路面面臨著交通量快速提升，車輛軸載增加的巨大壓力，也對瀝青路面提出了更高的安全性，舒適性和耐久性等要求。在溫差較大，年均氣溫較高或較低以及降水豐沛地區(qū)，瀝青路面會出現(xiàn)車轍，坑槽和低溫開裂等病害，路面出現(xiàn)裂縫后，雨水沿裂縫滲透到路面下部結(jié)構(gòu)導致路面發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，大大縮短了瀝青路面的使用壽命[1-4]。

鑒于以上狀況，擬推薦一種玻璃纖維無機材料用以改善瀝青混合料的路用性能，并采用車轍試驗、低溫彎曲和凍融劈裂試驗等室內(nèi)試驗方法，來研究玻璃纖維對不同種類瀝青混合料路用性能的影響。

研究選用的集料為石灰?guī)r，瀝青為SBS改性瀝青，纖維為西藏某廠提供玻璃纖維。

2 試驗方案

玻璃纖維摻配劑量為混合料質(zhì)量的0‰，1‰，2‰，3‰，4‰五種摻量，通過車轍試驗，小梁低溫彎曲試驗和凍融劈裂試驗來對比研究不同玻璃纖維摻量對瀝青混合料高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和低溫抗裂性能的影響。每組試驗進行5個平行試驗，取平均值為最終試驗結(jié)果。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 高溫性能

通過車轍試驗來對比研究玻璃纖維對瀝青混合料的高溫性能影響，試驗結(jié)果如表1所示。

表1 不同玻璃纖維摻量車轍試驗結(jié)果

由表1可知，在車轍試驗中添加玻璃纖維能夠顯著瀝青混合料的動穩(wěn)定度。當玻璃纖維摻量為4‰時，與不添加玻璃纖維相比，車轍穩(wěn)定度提高了112.1%，試驗結(jié)果表明，玻璃纖維可以顯著的提升瀝青混合料的抗車轍能力效果。這是因為摻入玻璃纖維后，在瀝青混合料形成橋接加筋作用，能夠在混合料內(nèi)部形成良好的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在車輛荷載作用下，防止或緩解礦料間的相對滑移，從而提高混合料的高溫穩(wěn)定性。

3.2 低溫性能

選用瀝青混合料彎曲試驗來研究玻璃纖維對瀝青混合料低溫性能的作用效果，試驗結(jié)果如表2所示。

由表2可知，當玻璃纖維摻量為3‰時，與不添加玻璃纖維相比，瀝青混合料最大彎拉應(yīng)變提高了30.5%。表明玻璃纖維對青混合料低溫性能影響較大，青混合料最大彎拉應(yīng)變隨著纖維摻量增加先增大后減少，在3‰時達到最大值，說明適量玻璃纖維可以通過加筋增韌作用提高瀝青混合料的低溫抗裂能力，當纖維摻量過多時，玻璃纖維會減少瀝青膜厚度，反而導致瀝青混合料低溫性能下降。

表2 不同玻璃纖維摻量彎曲破壞試驗結(jié)果

3.3 水穩(wěn)定性

選用凍融劈裂試驗來研究玻璃纖維對瀝青混合料水穩(wěn)定性的作用效果，試驗結(jié)果如表3所示。

表3 不同玻璃纖維摻量凍融劈裂驗結(jié)果

由表3可知，與不添加玻璃纖維相比，添加4‰玻璃纖維瀝青混合料劈裂抗拉強度比提高了14.2%，表明玻璃纖維能夠提高瀝青混合料凍融劈裂抗拉強度。玻璃纖維摻入瀝青混合料后，有效增加了結(jié)構(gòu)瀝青所占的比例，瀝青混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的銜接性和連續(xù)性得到提升，水分對瀝青混合料的滲透作用被削弱，減小了瀝青膠結(jié)料與集料表面的剝離，有效改善了瀝青混合料的抗水損害能力。

4 結(jié)語

（1）通過在AC-13添加適量玻璃纖維，在瀝青混合料形成橋接加筋作用，能夠在混合料內(nèi)部形成良好的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在車輛荷載作用下，纖維空間網(wǎng)絡(luò)能有效緩解結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力集中，防止或緩解礦料間的相對滑移，在凍融循環(huán)中削弱水分對瀝青混合料的滲透作用，減小了瀝青膠結(jié)料與集料表面的剝離，因此可以有效提高高溫穩(wěn)定性，低溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性。當纖維摻量過多時，玻璃纖維會減少瀝青膜厚度，反而導致瀝青混合料低溫性能下降，因此在配合比設(shè)計中應(yīng)選擇適量玻璃纖維。

（2）在溫差較大，年均氣溫較高或較低以及降水豐沛地區(qū)，可以通過添加玻璃纖維來提高瀝青路面的各項路用性能，減少各種路面病害產(chǎn)生，防止瀝青路面出現(xiàn)早期破壞，有效延長瀝青路面使用壽命，具有優(yōu)良的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1] 尚志遠.超載車輛對瀝青混凝土路面的破壞分析[J].公路,2004(5):19～22.

[2] 郭愛國.高速公路瀝青路面早期破壞原因分析[J].巖石力學與工程學報,2004(S1):4634～4638.

[3] 沙慶林.高速公路瀝青混凝土路面的早期破壞[J].公路,2004(11):76～82.

[4] 彭賽恒，姚勇，陳健，等.云南省瀝青混凝土路面早期破壞原因及對策[J].公路,2009(4):81～84.