玄武巖纖維瀝青混合料疲勞性能試驗研究

陸鵬程 顧倩儷 吳宇浩 夏炎 施雨 袁益進(jìn) 王天

摘要：受到日益增大的重載交通量的影響，我國瀝青路面更容易出現(xiàn)疲勞開裂等病害，因此，提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)來提高瀝青路面的疲勞性能。通過對玄武巖纖維吸油性能的分析，在瀝青混合料中摻入長度為6mm玄武巖纖維，同時控制其摻入量為0.3%。摻加玄武巖纖維后的混合料，采用四點彎曲疲勞試驗來分析其疲勞性能。通過研究結(jié)果可知，摻加玄武巖纖維后的瀝青混合料，其疲勞性能顯著提高，同時用該混合料鋪筑的路面的高溫穩(wěn)定性也獲得了明顯的提升。不同的級配類型對其疲勞性能的提高幅度存在較大差異，其中玄武巖纖維對SMA-13級配的疲勞性能提升效果最明顯。

Abstract： Affected by the increasing heavy traffic volume， asphalt pavement in China is more prone to fatigue cracking and other diseases. Therefore， a higher standard is proposed to improve the fatigue performance of asphalt pavement. Based on the analysis of oil absorption performance of basalt fibers， 6 mm basalt fibers were added into asphalt mixtures and 0.3% of basalt fibers were controlled at the same time. Four-point bending fatigue test was used to analyze the fatigue properties of the mixture mixed with basalt fibers. The results show that the fatigue performance of asphalt mixture with basalt fiber is significantly improved， and the high temperature stability of the pavement paved with the mixture is also significantly improved. Different aggregate gradation will affect the fatigue performance of asphalt mixture improved by basalt fibers. Among them， SMA-13 graded asphalt mixture has the greatest improvement because of basalt fibers.

關(guān)鍵詞：玄武巖纖維;瀝青混合料;疲勞性能

Key words： basalt fiber;asphalt mixture;fatigue performance

中圖分類號：U414? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）17-0263-03

0? 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，瀝青路面也得到進(jìn)一步的推廣應(yīng)用，其具有力學(xué)性質(zhì)和路用性能。但是由于其屬于柔性路面，當(dāng)其受到重載交通的持續(xù)反復(fù)作用及高溫環(huán)境的影響，路面會出現(xiàn)疲勞開裂、車轍等嚴(yán)重病害，路面使用年限急劇降低，行車舒適性也無法得到有效保證[1-2]。因此，對于如何進(jìn)一步提高瀝青路面路用性能還需要深入研究。迄今為止，國內(nèi)外研究人員大多采用纖維實現(xiàn)瀝青路面抗疲勞開裂的最終目的。李慧萍等對纖維瀝青混合料的室內(nèi)試驗的相關(guān)性能進(jìn)行了分析，纖維材料的不同對其性能的影響很大。盧輝等人通過對試驗路段及室內(nèi)試驗的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析[4-6]，發(fā)現(xiàn)在實際道路使用中，摻加纖維材料的瀝青路面車轍和裂縫等病害明顯減少。借鑒國內(nèi)外相關(guān)研究學(xué)者的前期成果，發(fā)現(xiàn)纖維材料的摻入其室內(nèi)試驗的相關(guān)性能可以得到明顯提高，路面使用質(zhì)量及壽命也可以得到有效改善[7-8]。作為一種新型環(huán)保材料，玄武巖纖維耐高低溫性能優(yōu)異[9-10]，因而在瀝青路面中得到使用。因此基于上述的研究成果，本文通過改變混合料的級配類型采用UTM-25試驗機(jī)分別進(jìn)行四點彎曲疲勞試驗，對其疲勞性能進(jìn)行分析，驗證通過短切玄武巖纖維的摻入可以有效改善重載交通下高速公路瀝青路面的抗疲勞開裂性能明顯提高瀝青路面疲勞壽命，大幅度延緩疲勞裂縫的出現(xiàn)，以期為該材料的深入研究提供一定的借鑒。

1? 試驗材料與礦料級配

1.1 試驗材料

根據(jù)高速公路工程實踐經(jīng)驗，選用SBS改性瀝青、短切玄武巖纖維、石灰?guī)r粗細(xì)集料、磨細(xì)石灰?guī)r礦粉，相關(guān)檢測數(shù)據(jù)如表1-表4所示。

1.2 礦料級配

所選級配的各篩孔通過率見表5-表7。

2? 玄武巖纖維瀝青混合料疲勞性能研究

2.1 試驗方法

根據(jù)JTG E20-2011規(guī)范對瀝青混合料進(jìn)行四點彎曲疲勞試驗，采用的尺寸大小為的小梁試件進(jìn)行試驗，試驗過程如圖1-圖2所示。

2.2 試驗結(jié)果

分析試驗數(shù)據(jù)（表8、圖3-圖5）可知：在這幾種級配類型中，SMA-13級配具有最高的疲勞作用次數(shù)，與SUP-20瀝青混合料相比，疲勞作用次數(shù)有16%的提高幅度;與SUP-25瀝青混合料相比，疲勞作用次數(shù)提升幅度更大。分析其原因，SMA級配屬于骨架密實性結(jié)構(gòu)，兼具較好的嵌鎖能力和瀝青粘聚力，因而提升幅度最大。

3? 結(jié)論

①玄武巖纖維對其疲勞性能提高幅度明顯，而且可以有效改善重載交通下高速公路瀝青路面的抗疲勞開裂性能。②不同的級配類型對其疲勞性能的提高幅度存在較大差異，其中玄武巖纖維對SMA-13級配的疲勞性能提升效果最明顯。③通過短切玄武巖纖維的摻入可以明顯提高瀝青路面疲勞壽命及使用年限，大幅度延緩疲勞裂縫的出現(xiàn)。

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課題項目：2018年揚(yáng)州大學(xué)研究生實踐創(chuàng)新計劃項目（XSJCX18_052）;2018年省級科創(chuàng)項目（201811117057Y）。

作者簡介：陸鵬程（1995-），男，江蘇南通人，碩士研究生，研究方向為建筑與土木工程。