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玄武岩纤维SMA-13沥青混淆料路用性能研究

宣布日期：

2025-06-27

摘要

SMA是由沥青玛蹄脂填充集料骨架间隙组成的沥青混淆料，具有较好的路用性能，在高品级公路中被普遍运用。玄武岩纤维具有很好的物理、化学性能，且环保节能，批量生产手艺成熟，性价较量高，能够取代SMA沥青混淆料中的木质纤维，改善木质素纤维耐高温性能差、易吸水等弱点。研究纤维在沥青胶浆中的作用以及纤维掺量和长度对沥青胶浆性能的影响，确定沥青混淆料中纤维的掺量及长度。本研究通过对SMA-13沥青混淆料开展高温稳固性试验、低温抗开裂试验、水稳固性试验得出玄武岩纤维的掺入能够改善沥青混淆料的路用性能，其中高温稳固性改善效果较木质素纤维提高了34.9%。

要害词：玄武岩纤维 | 矿料级配 | 油石比 | 沥青混淆料 | 路用性能

沥青玛蹄脂是由沥青、矿粉、纤维及少量细集料组成用于填充粗集料逍遥的混淆料。在我国高品级路面结构层设计历程中，越来越多的选用SMA混淆料作为路面面层。现阶段常见的纤维主要包括:矿物纤维、木质素纤维、聚合物纤维。其中，木质素纤维是zui先应用在SMA沥青混淆料中的，且施工工艺成熟，价钱相宜;聚合物纤维能够较好的吸附沥青，同时对混淆料起到加筋增韧的效果，但其生产工艺重大，本钱太高，因此在工程中应用较少;玄武岩纤维是一种矿物纤维，它兼顾通例纤维的优点，生产工艺成熟，取材利便，对情形污染小，同时与沥青混淆料具有较好的相容性，陪同施工手艺的一直提高，玄武岩纤维徐徐被公路工程研究者所重视。本文通过对玄武岩纤维掺量划分为0%、1%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%以及纤维长度为3mm、6mm、9mm的沥青胶浆开展延度、软化点、弹性恢复等试验，确定纤维的zui佳掺量及长度;zui后研究玄武岩纤维的掺入对SMA-13沥青混淆料路用性能的影响，对延伸沥青路面的使用寿命具有指导意义。

原质料

沥青

SBS改性沥青具有优异的弹性和韧性，能够改善沥青路面的抗老化、水稳固性、承载能力等。因此，本研究选用SBSI-C改性沥青，SBSI-C改性沥青各项指标试验效果见表1。

玄武岩纤维SMA-13沥青混淆料路用性能研究

纤维性能

在混淆料中加入适量的纤维，能够起到加筋效果，增强沥青路面的承载能力，提高路面的整体性能。本研究选用玄武岩纤维和木质素纤维，两种纤维相关手艺指标见表2。

玄武岩纤维SMA-13沥青混淆料路用性能研究

配合比设计及马歇尔试验效果

本研究选用的级配类型为SMA-13型沥青混淆料，粗集料为3-5mm、5-10mm、11-15mm玄武岩碎石、细集料为0-3mm石灰岩机制砂，填料选用石灰岩磨制的矿粉，经检测粗、细集料及矿粉各项指标知足相关规范要求。SMA-13沥青混淆料级配设计效果见表3，SMA-13混淆料zui佳油石比及马歇尔试验效果见表4。

玄武岩纤维SMA-13沥青混淆料路用性能研究

玄武岩纤维SMA-13沥青混淆料路用性能研究

纤维沥青胶浆性能

划分将长度为3mm、6mm、9mm的玄武岩纤维以沥青质量的0%、1%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%掺入到沥青中，由于纤维材质柔软，在沥青中容易结团不易疏散，本研究将纤维掺入到沥青中祖先工用玻璃棒搅拌，让纤维疏散，再选用高速剪切仪，在170℃、6000rad/min转速下剪切15分钟，以确保纤维在疏散匀称。

软化点试验

沥青软化点的崎岖能够反应沥青混淆料高温稳固性能，软化点越高，混淆料高温稳固性能越好。选用软化点试验来剖析纤维沥青胶浆的高温稳固性能，软化点随纤维掺量和长度转变试验效果见图1。

玄武岩纤维SMA-13沥青混淆料路用性能研究

由图1可以得出：差别长度纤维的掺入，沥青胶浆的软化点都获得了改善，且随着纤维掺量的变大，沥青胶浆软化点逐渐增大。

弹性恢复试验

弹性恢复试验是指沥青胶浆试件在伸长一定长度后恢复变形的能力。试验试模为一字形，试验温度25℃，试件拉伸速率5cm/min，当试件被拉伸10cm时，将试件在中部位置剪断，zui终测定沥青胶浆的弹性恢复率。弹性恢复率随纤维掺量及长度转变试验效果见图2。

玄武岩纤维SMA-13沥青混淆料路用性能研究

由图2可以得出：差别长度纤维的掺入，沥青胶浆弹性恢复率均有所降低，且随着纤维掺量的变大，试验效果逐渐减小，长度为6mm的纤维沥青胶浆降低水平zui大。

抗剪强度试验

本研究选用抗剪强度试验来剖析沥青胶浆的力学性能，长度划分为3mm、6mm、9mm纤维沥青胶浆在25℃、30℃、35℃抗剪强度试验效果详见图3、图4、图5。

玄武岩纤维SMA-13沥青混淆料路用性能研究

玄武岩纤维SMA-13沥青混淆料路用性能研究

由图3、图4、图5可以得出：无论哪种温度条件下，三种长度纤维的沥青胶浆抗剪强度均获得了改善，且随纤维掺量的变大而升高;试验历程中也泛起了异常点:在25℃时，长度为6mm纤维掺量从3.5%升高到4%时试验效果升高幅度突然增大;在差别试验温度下，长度为9mm纤维掺量从3.5%升高到4%时，试验效果升高幅度均突然降低;综合思量玄武岩纤维zui佳长度为6mm。

路用性能

本文选用木质素纤维掺量为混淆料质量的0.3%，玄武岩纤维掺量为0.4%，玄武岩纤维长度为6mm。将木质素纤维SMA-13同玄武岩纤维SMA-13混淆料划分睁开高温性、低温抗裂性、水稳固性试验，比照两种纤维沥青混淆料的路用性能。

高温稳固性

本文选用车辙试验评价差别混淆料的抗车辙能力，在60℃时，来模拟沥青路面在车辆荷载的作用，使试件爆发推移、剪切zui终形成车辙，能够较好的反应沥青路面对抗塑性变形的能力。两种混淆料动稳固度试验效果见图6。

玄武岩纤维SMA-13沥青混淆料路用性能研究

由图6可以得出：两种混淆料动稳固度试验效果都知足相关规范要求，玄武岩纤维混淆料较木质素纤维动稳固度提高了34.9%，批注玄武岩纤维能够更好的改善混淆料的高温稳固性。这主要由于玄武岩纤维的掺入对混淆料不但起到增强、增韧的作用，并且混淆料内部形成了空间骨架结构，对混淆料高温稳固性的增强作用更为显著。

低温抗裂性

用于评价混淆料低温抗开裂能力的要领有多种，本文选用zui常用的低温弯曲破损试验来评价两种纤维沥青混淆料低温抗开裂性能。对混淆料举行低温弯曲破损试验，试验效果见图7所示。

玄武岩纤维SMA-13沥青混淆料路用性能研究

由图7可以得出：两种混淆料zui大弯拉应变试验效果均能知足规范要求，玄武岩纤维混淆料较木质素纤维提高了11.9%，这主要由于玄武岩纤维能够在混淆料内部形成“桥接”和“加筋”作用，增强混淆料的韧性，提高混淆料的低温抗开裂能力，能够降低温缩应力作用时裂痕的形成。

水稳固性

沥青路面在水的作用下导致粘附在矿料外貌的沥青脱落，从而使混淆料的粘结能力降低，泛起松散破损的征象称之为水损害。本文选用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来评价两种纤维混淆料的水稳固性，试验效果划分见图8、图9。

玄武岩纤维SMA-13沥青混淆料路用性能研究

由图8、图9可以得出：两种混淆料浸水马歇尔残留稳固度、冻融劈裂残留强度比试验效果均都知足相关规范要求，玄武岩纤维混淆料较木质素纤维划分提高5.7%、6.0%。这主要由于玄武岩纤维能够改善混淆料中结构沥青的比例，使沥青和矿料之间粘结能力增强，降低了水对混淆料中沥青膜的侵蚀，从而能够更好改善混淆料的抗水毁能力。

结论

本文通过对玄武岩纤维沥青胶浆及SMA-13沥青混淆料路用性能的研究，得出以下结论：

(1)玄武岩纤维的掺入能够增强沥青胶浆的高温稳固性能及抗剪切能力;沥青胶浆的弹性恢复率随纤维掺量及长度的变大而降低，玄武岩纤维zui佳长度为6mm。

(2)玄武岩纤维SMA-13沥青混淆料较木质素纤维的高温稳固性、低温抗裂性和水稳固性方面均有所提高，其中高温稳固性改善效果zui为显著，抵达34.9%。

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全文完宣布于《蹊径工程》2020年第10期

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