玄武巖纖維對透水瀝青混合料水穩(wěn)定性對比研究

王勝 伏偉俐 吳正光

摘 要：為提高透水瀝青混合料的水穩(wěn)性，對摻加4種不同長度的短切玄武巖纖維和北美孚玄武巖纖維透水瀝青混合料進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，對比分析了不同長度及不同種類的玄武巖纖維對其水穩(wěn)性的影響。研究表明，在PAC-13級配中，短切玄武巖纖維可以提高透水瀝青混合料的水穩(wěn)定性能。

關(guān)鍵詞：玄武巖纖維；透水性瀝青混合料；水穩(wěn)性；凍融劈裂試驗(yàn)；浸水馬歇爾試驗(yàn)

中圖法分類號：U414 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）18-0035-02

Abstract： In order to improve the water stability of permeable asphalt mixture， the immersion Marshall test and freeze-thaw splitting test of four kinds of short cut basalt fiber and North American phaltic basalt fiber permeable asphalt mixture were carried out. The effects of different lengths and types of basalt fibers on its water stability were compared and analyzed. The results show that the chopped basalt fiber can improve the water stability of permeable asphalt mixture in PAC-13 gradation.

Keywords： basalt fiber； permeable asphalt mixture； water stability； freeze-thaw splitting test； immersion Marshall test

1 概述

透水瀝青混合料作為一種具有相互連通空隙的開級配瀝青混合料。纖維對增強(qiáng)瀝青混合料高溫穩(wěn)定性，水穩(wěn)定性，耐久性等方面均有顯著效果。Voskuilen等人通過研究認(rèn)為大空隙透水路面集料的飛散的原因主要是由于瀝青的粘度以及與集料的粘附性不足[1-2]。文湘[3-4]通過室內(nèi)試驗(yàn)與分析，參考國內(nèi)外相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，提出符合透水瀝青混合料耐久性要求的原材料技術(shù)指標(biāo)。本文擬通過設(shè)計(jì)摻加4種不同長度短切玄武巖纖維和北美孚玄武巖纖維的PAC-13透水性瀝青混合料進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)，研究短切玄武巖纖維的長度和不同種類玄武巖纖維對其水穩(wěn)性的影響，并對其水損害進(jìn)行分析，為玄武巖纖維在透水性瀝青路的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

2 材料與級配

2.1 原材料

本文采用江陰寶瀝生產(chǎn)的SBS成品改性瀝青，粗細(xì)集料為鎮(zhèn)江玄武巖，礦粉為磨細(xì)的鎮(zhèn)江石灰?guī)r，各項(xiàng)均滿足規(guī)范要求[5]。選用江蘇天龍短切玄武巖纖維，選用長沙北美孚新材料科技有限公司北美孚玄武巖礦物纖維。

2.2 PAC-13透水性瀝青混合料級配

以現(xiàn)行JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定的級配范圍中值為目標(biāo)級配[6]，PAC-13透水性瀝青混合料級配組成如圖1所示，空隙率為21%左右。

2.3 最佳瀝青用量

采用飛散和析漏試驗(yàn)確定最佳瀝青油石比，并用馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行校核[7]。當(dāng)不摻玄武巖纖維時(shí)，由飛散和析漏試驗(yàn)確定的最佳瀝青油石比為4.6%；摻入0.3%纖維后，最佳油石比為4.8%。

3 試驗(yàn)方案

本文使用瀝青混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)均按JTGE20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》[8]相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。類型A1、A2、A3、A4、A5、A6分別為摻入0mm、3mm、6mm、9mm、12mm短切玄武巖和北美孚玄武巖纖維的透水瀝青混合料，摻量為0.3%。

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果分析

6組透水瀝青混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

由圖2可見：6種透水瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度大小依次為：A5>A4>A3>A2>A1>A6，浸水馬歇爾穩(wěn)定度大小依次為：A4>A5>A3>A2>A1>A6，浸水殘留穩(wěn)定度大小依次為：A6>A2>A1>A4>A5>A3。

4.2 凍融劈裂試驗(yàn)

6組透水瀝青混合料凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

由圖3可見：6種透水瀝青混合料凍融循環(huán)后劈裂度抗拉強(qiáng)度依次為：A6>A4>A1>A3>A5>A2。未凍融循環(huán)的劈裂度抗拉強(qiáng)度大小依次為：A6>A1>A4>A3>A5>A2，凍融劈裂強(qiáng)度比大小依次為：A5>A3>A4>A1>A2>A6。

5 結(jié)束語

通過對摻入短切玄武巖纖維的PAC-13級配透水瀝青混合料水穩(wěn)定性的研究，得出如下結(jié)論：

（1）短切玄武巖纖維可以提高透水瀝青混合料的水穩(wěn)定性能，根據(jù)透水瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比隨摻入的玄武巖纖維的種類的不同而變化，摻入短切玄武巖纖維的透水瀝青混合料凍融劈裂強(qiáng)度比都明顯提高。

（2）北美孚玄武巖纖維雖不能提高透水瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比，但可以提高提高透水瀝青混合料的浸水殘留穩(wěn)定度，所以摻入合適摻量的北美孚玄武巖纖維來提高其水穩(wěn)定性能，有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]Voskuilen， J. L. M. and Verhoef P.N. W. Causes of premature raveling failure in porous asphalt[R]. Sixth International RILEM Symposium on Performance Testing and Evaluation of Bituminous Materials，2003.

[2]Krayushkina， Kateryna， Prentkovskis， Olegas， Bieliatynskyi， Andrii. perspectives on using basalt fiber filaments in the construction and rehabilitation of highway pavements and airport runways. Baltic journal of road and bridge engineering， 2016，11（1）：77-83.

[3]郭黎黎.大空隙排水性瀝青路面耐久性研究[D].長安大學(xué)，2010.

[4]文湘.透水性瀝青混合料耐久性研究[D].長沙理工大學(xué)，2012.

[5]吳幫偉.玄武巖纖維增強(qiáng)瀝青混合料性能試驗(yàn)研究[D].揚(yáng)州大學(xué)，2013.

[6]交通部公路科學(xué)研究所.JTGF40-2004.公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[7]張嶺嶺，吳金榮.聚酯纖維透水性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)[J].中外公路，2015，35（05）：292-295.

[8]交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院.JT GE20-2011.公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S].北京：人民交通出版社，2011.