纖維對(duì)瀝青混合料低溫抗裂性能的影響瀝青路面開(kāi)裂是路面破壞的主要病害類型之一，已受到國(guó)內(nèi)外道路工作者的普遍關(guān)注。而瀝青面層溫度開(kāi)裂又是面層開(kāi)裂的主要形式，一般認(rèn)為低溫開(kāi)裂有低溫收縮開(kāi)裂和長(zhǎng)時(shí)間的溫度循環(huán)作用下產(chǎn)生疲勞開(kāi)裂兩種主要形式。自60年代加拿大率先對(duì)瀝青面層的低溫收縮開(kāi)裂進(jìn)行系統(tǒng)研究以來(lái)，各國(guó)在瀝青粘結(jié)料和瀝青混合料低溫性能方面進(jìn)行了大量研究工作。對(duì)瀝青結(jié)合料進(jìn)行改性的同時(shí)，在瀝青混合料中摻入聚合物纖維(如聚酯纖維、聚丙烯纖維和聚丙烯腈纖維等)、木質(zhì)素纖維和玻璃纖維等纖維，以改善瀝青混合料的低溫性能。本研究針對(duì)甘肅省持續(xù)低溫和大溫差的氣候條件，通過(guò)不同纖維和瀝青種類的纖維瀝青混合料的-10℃彎曲破壞試驗(yàn)和0℃彎曲蠕變?cè)囼?yàn)，分析纖維對(duì)瀝青混合料低溫抗裂性能的影響，為大面積推廣應(yīng)用提供依據(jù)。1．原材料與混合料采用90＃普通瀝青和130＃SBR改性揭瀝青性能指某標(biāo)煩臨酸誦表京1試驗(yàn)項(xiàng)目90#瀝青SBR改性瀝青25℃針入度/0.1mm85127軟化點(diǎn)/℃48.245.015℃延度/cm115＞150密度/g·cm-31.01500.9987RTOF后質(zhì)量損失/%0.490.2025℃針入度比/%60.359.0軟化點(diǎn)/℃5053.915℃延度/cm>10066瀝青兩種瀝青對(duì)比研究，瀝青性質(zhì)見(jiàn)表1。石料采用石灰?guī)r，花崗巖河砂，石灰?guī)r礦粉。纖維采用GoodRoad?Ⅱ和Dolanit?AS，纖維摻量均為瀝青混合料總重量的0.225％。礦料級(jí)配分別采用1＃級(jí)配和2＃級(jí)配，經(jīng)逐級(jí)篩分回配后得到。根據(jù)不同纖維及其用量的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果，確定了纖維瀝青混合料的最佳瀝青用量，結(jié)果見(jiàn)表3。試驗(yàn)礦質(zhì)級(jí)配組成表2撓粒徑止(打mm)軍級(jí)配外19喘座犁9.5慕4.75罷2.36習(xí)1.18篇0.6限0.3松0.15芹0.075揉通過(guò)率評(píng)/艦江1非＃級(jí)配膽100豐95牽93畏75吃48爸29義25乞19刺15融10陳5卸2嬌＃級(jí)配尺100思要賞68儲(chǔ)52.5氧41拉29.5揚(yáng)22士16歷11仙6試驗(yàn)混合料最佳瀝青用量表3們混合料全改性瀝心青乞1身＃級(jí)配你9低0君＃瀝梳青徐2鍬＃級(jí)配父纖維類型栽無(wú)纖維硬GoodRo符ad僅?熟II遲Dolani翠t版?脆AS面無(wú)纖維超GoodRo藍(lán)ad稈?啞II藝Dolani血t貴?港AS蹦最佳瀝青用敘量予/%佩5.0貧5.5愁5.5偵4.5蝴5.0裕4.72．-10℃彎曲破壞試驗(yàn)分析在最佳瀝青用量下輪轍成型不同瀝青混合料試件，切割成30mm×35mm×250mm的小梁，試驗(yàn)溫度為-10℃，MTS材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行彎曲破壞試驗(yàn)，結(jié)果如表4所示。纖維瀝青混合料-10℃彎曲破壞試驗(yàn)結(jié)果表4襯混合料輪纖維類型秀抗彎拉強(qiáng)度鉛/MPa紹最大彎拉應(yīng)變晶/10花-2期改性瀝青童1解＃級(jí)配廉無(wú)纖維恢8.50順0.265愛(ài)GoodRo雅ad四?胳II輩9.42離0.335同Dolani他t閘?奸AS洪9.04條0.299設(shè)90方＃瀝青蛋2她＃級(jí)配晉無(wú)纖維延8.81賣0.100顧GoodRo踢ad廈?道II萍9.53形0.104跳Dolani弦t都?足AS大9.38常0.102由表4可得，-10℃下纖維瀝青混合料的抗彎拉強(qiáng)度比未摻纖維瀝青混合料高，破壞應(yīng)變也相應(yīng)增大，提高幅度與纖維種類、瀝青種類和礦料級(jí)配相關(guān)。兩種纖維的摻入均明顯提高了混合料的抗彎拉強(qiáng)度，兩種纖維的差別不太大，其中GoodRoad?II纖維的提高幅度略大。瀝青混合料棱柱體小梁在彎曲破壞中主要是沿著顆粒間的界面產(chǎn)生拉裂破壞，在裂縫擴(kuò)展中可能遇到大顆粒而使這些大顆粒產(chǎn)生擠壓和剪切，使之產(chǎn)生壓剪破壞，因此低溫下瀝青的界面強(qiáng)度起十分重要作用。纖維加入后瀝青用量增加，且瀝青稠度隨輕組分物質(zhì)被吸附而變硬，在低溫下瀝青勁度增大，瀝青與礦料間的界面強(qiáng)度相應(yīng)增加，因此纖維瀝青混合料的強(qiáng)度比未摻混合料的要高。摻入纖維后，瀝青混合料的破壞彎拉應(yīng)變有不同程度的提高，這主要在于纖維加入后除了增大了瀝青用量和瀝青稠度與勁度外，還對(duì)混合料有一定的“橋接”與“加筋”作用，對(duì)裂縫的產(chǎn)生有不同程度的阻礙，延緩了破壞過(guò)程，造成一種“藕斷絲連”的現(xiàn)象，使纖維瀝青混合料的破壞應(yīng)變有所增大。對(duì)于不同瀝青種類和礦料級(jí)配組成的混合料而言，抗彎拉強(qiáng)度比較接近，纖維摻入后的提高作用也差異不大，但破壞彎拉應(yīng)變卻明顯不同。使用改性瀝青后的混合料的彎拉應(yīng)變明顯大于普通瀝青混合料，而且纖維的改善效果明顯提高。一方面是改性瀝青本身提高了混合料的低溫抗裂性能，另一方面與礦料級(jí)配組成有關(guān)。由此可見(jiàn)，使用改性瀝青，合理調(diào)整礦料級(jí)配組成，可以更加充分地發(fā)揮纖維對(duì)瀝青混合料低溫抗裂性能的改善作用。3．0℃彎曲蠕變?cè)囼?yàn)分析摻入纖維后瀝青混合料的彎曲蠕變速率有不同程度的增大，其中使用普通瀝青的2＃級(jí)配混合料更為明顯，兩種纖維的影響程度基本相同。纖維加入混合料后，一方面增大了瀝青用量，同時(shí)也使孔隙率有微略的增加。瀝青用量增大使混合料柔性增大，而且纖維的混雜加強(qiáng)作用下對(duì)應(yīng)力具有一定的分散和擴(kuò)散作用，因此纖維混合料的蠕變速率比未摻混合料的要大。結(jié)合-10℃彎曲試驗(yàn)結(jié)果可得，兩種試驗(yàn)結(jié)果均表明纖維可以改善瀝青混合料的低溫抗裂性能，但對(duì)于不同瀝青種類和級(jí)配組成混合料的評(píng)價(jià)結(jié)果卻不同。就彎拉強(qiáng)度和彎拉應(yīng)變而言，采用改性瀝青和1＃級(jí)配時(shí)，纖維對(duì)混合料低溫抗裂性能的改善效果好，而彎曲蠕變速率的變化卻不大。這可能與兩種試驗(yàn)分別反映了瀝青混合料的低溫強(qiáng)度或抗變形能力和應(yīng)力松弛能力有關(guān)。瀝青路面的低溫縮裂是由于溫度應(yīng)力超過(guò)了混合料抗拉強(qiáng)度而導(dǎo)致面層開(kāi)裂的，因此若混合料具有較高強(qiáng)度或在低溫下有較好的抗變形能力和較強(qiáng)的應(yīng)力松弛能力，溫度應(yīng)力則不會(huì)過(guò)大累積，混合料均會(huì)有較好的低溫抗裂性能。對(duì)相同的溫度應(yīng)力曲線，若材料的抗彎拉強(qiáng)度曲線越高，則材料在溫度應(yīng)力作用下開(kāi)裂溫度越低；對(duì)不同的材料，盡管其強(qiáng)度曲線一樣，但其應(yīng)力松弛性能越好，溫度應(yīng)力越低，則在溫度應(yīng)力作用下其開(kāi)裂時(shí)的溫度也越低。因此，從提高瀝青混合料的低溫抗裂性能出發(fā)，合理選擇纖維種類、瀝青和礦料級(jí)配時(shí)，應(yīng)綜合考慮兩種試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，若單一采用其中一個(gè)試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)，可能會(huì)顧此失彼，無(wú)法達(dá)到最優(yōu)。4．結(jié)論（1）摻