摘 要：改性瀝青SMA、環(huán)氧瀝青混凝土、瀝青瑪碲脂混合料、澆注式瀝青混凝土等橋面鋪裝材料和技術(shù)，雖然它們具有較好的性能，但或者需要采用特殊設(shè)備，或者是有一定的施工難度，或者造價(jià)比較高，一時(shí)還難以大面積推廣。針對揚(yáng)州西北繞城高速公路的具體工程情況，文章選擇了纖維瀝青混合料作為橋面鋪裝材料。
關(guān)鍵詞：瀝青；纖維瀝青混合料
1．纖維瀝青混合料的路用性能研究
本研究首先通過揚(yáng)州西北繞城高速公路橋面鋪裝上層及下層2 種級配類型瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性等路用性能試驗(yàn), 來綜合評價(jià)瀝青混合料的各項(xiàng)性能以及纖維的增強(qiáng)作用。
1.1瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)
試驗(yàn)結(jié)果表明：加入纖維后，瀝青混合料的抗車轍性能得到改善。這是因?yàn)檐囖H的形成主要是由于試驗(yàn)初期瀝青混合料本身的壓密，以及隨后瀝青混合料的側(cè)向流動(dòng)變形。加入纖維與未加纖維對混合料的初期壓密變形影響不大，但是對后期的側(cè)向流動(dòng)變形有較大的影響。加入纖維后，纖維吸附及穩(wěn)定瀝青，使瀝青的粘稠度和粘聚力增大，同時(shí)由于縱橫交錯(cuò)的纖維加筋作用，使瀝青混合料的整體性、抗剪性及抗車轍能力增強(qiáng)。從動(dòng)穩(wěn)定度結(jié)果可以看出，纖維可顯著改善瀝青混合料的高溫抗車轍性能。
1.2瀝青混合料低溫性能試驗(yàn)
低溫主要是影響瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度和變形能力，從而造成瀝青混合料的低溫開裂。本研究通過試驗(yàn)測定瀝青混合料在-10 ℃時(shí)彎曲破壞的力學(xué)性質(zhì)來評價(jià)瀝青混合料的低溫抗裂性能。
從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，纖維的加入有效地提高了鋪裝層材料低溫時(shí)的柔韌性，這樣使得鋪裝層在低溫季節(jié)能更好地適應(yīng)橋面板的變形，減少在低溫季節(jié)容易出現(xiàn)的橋面溫縮裂縫和疲勞裂縫。這對于改善橋面鋪裝低溫時(shí)的使用性能具有重要意義。
1.3瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)
首先進(jìn)行了浸水馬歇爾試驗(yàn)，結(jié)果表明不同級配、不同瀝青混合料的浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于規(guī)范要求。雖然該試驗(yàn)方法操作比較簡單，但不能較好地反映實(shí)際瀝青混凝土路面早期的水損情況。為了更有效地評價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性能，又進(jìn)行了凍融劈裂試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，加入纖維對瀝青混合料的水穩(wěn)性有改善作用，且纖維對普通瀝青混合料的改善作用相對較大。這主要是因?yàn)槔w維可以吸附部分瀝青，從而增大瀝青用量，提高瀝青飽和度；并且使粘附在礦料上的結(jié)構(gòu)瀝青膜變厚，降低了水對瀝青膠漿的侵蝕破壞作用，增強(qiáng)了瀝青膠漿抵抗自然環(huán)境破壞的能力，使混合料抗水損害能力增強(qiáng)。而改性瀝青混合料本身就具有較強(qiáng)的水穩(wěn)定性，所以，纖維對其的改善作用并不明顯。
另外，對于采用相同瀝青基質(zhì)的混合料，纖維對A K213A 型改性瀝青混合料水穩(wěn)定性的改善作用要優(yōu)于AC220 I 型改性瀝青混合料。這是由于礦料級配越細(xì)，細(xì)礦料比表面積越大，與瀝青及纖維的相互作用越強(qiáng)，瀝青混合料水穩(wěn)性的改善幅度就越大。
2．纖維瀝青混合料的力學(xué)性能研究
2.1瀝青混合料劈裂試驗(yàn)
本試驗(yàn)測定熱拌瀝青混合料在15 ℃下的劈裂抗拉強(qiáng)度和破壞勁度模量。
由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在A K213A 中摻加增強(qiáng)纖維，增加了瀝青混合料的劈裂抗拉強(qiáng)度。這主要是由于在劈裂的條件下，試件內(nèi)部呈受拉狀態(tài)，試件的破壞主要是由于內(nèi)部的粘結(jié)力不足以抵抗外荷載的作用，而纖維增加了瀝青與礦料間的粘附性，提高了集料之間的粘結(jié)力，進(jìn)而提高了瀝青混合料的抗劈裂能力。
2.2瀝青混合料單軸壓縮試驗(yàn)
文章測定瀝青混合料在15 ℃條件下的抗壓強(qiáng)度和抗壓回彈模量。
試驗(yàn)結(jié)果表明：
(1) 鋪裝上層瀝青混合料的抗壓強(qiáng)度有了明顯提高，而抗壓回彈模量卻降低了，說明加入聚合物有機(jī)纖維后，瀝青混合料的柔韌性增加了；
(2) 瀝青混合料中摻加纖維后，無論是普通瀝青混合料還是改性瀝青混合料，抗壓性能都有所改善，但對普通瀝青混合料抗壓性能的改善作用更明顯；
(3) 纖維對A K213A 型瀝青混合料抗壓性能的改善作用要優(yōu)于AC220 I 型瀝青混合料。
3．纖維瀝青混合料的應(yīng)用
3.1纖維瀝青混合料的施工
纖維瀝青混合料的施工須注意的是其拌和與碾壓。在本次施工中，纖維采用專用添加設(shè)備投入到瀝青混合料拌和機(jī)。為了保證纖維在瀝青混合料中分布均勻，同時(shí)避免干拌時(shí)間過長造成集料過多磨損，本研究對混合料進(jìn)行了試拌：選擇干拌的時(shí)間分別為14 s、17 s及20 s，觀察纖維在混合料中的拌和效果；對混合料做抽提試驗(yàn)，驗(yàn)證油石比、級配；比較不同拌和時(shí)間下集料中粒徑小于0.075 mm 的顆粒含量。通過試拌，得到了以下結(jié)論：
(1) 通過觀測不同干拌時(shí)間下瀝青混合料外觀狀況，發(fā)現(xiàn)干拌時(shí)間為17s及20s 的瀝青混合料中纖維分散均勻，未見纖維成團(tuán)現(xiàn)象。在干拌時(shí)間為14s的瀝青混合料中，纖維分散比較均勻，偶見纖維粘連現(xiàn)象。
(2) 通過抽提試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)3 種干拌時(shí)間下瀝青混合料中粒徑小于01075 mm 的顆粒含量均接近于設(shè)計(jì)中值，沒有因?yàn)楦砂钑r(shí)間的增加而造成集料的過多磨損。3 種干拌時(shí)間下的瀝青混合料中2.36 mm顆粒含量與設(shè)計(jì)中值偏差較大，但也在要求的范圍內(nèi)。
3.2纖維瀝青混合料質(zhì)量檢測
混合料的配合比檢測主要是通過抽提試驗(yàn)，測定混合料的級配和瀝青用量。測試結(jié)果表明，混合料級配未出現(xiàn)異常情況，油石比接近設(shè)計(jì)的最佳油石比。取樣保溫，到規(guī)定的馬歇爾成型溫度后成型馬歇爾試件，并檢測其穩(wěn)定度、流值、空隙率、飽和度等指標(biāo)，結(jié)果各指標(biāo)都比較正常。
橋面鋪裝施工結(jié)束后，在橋面取芯，檢測鋪裝層的壓實(shí)度，同時(shí)進(jìn)行滲水試驗(yàn)，檢測滲水系數(shù)。從試驗(yàn)結(jié)果看，現(xiàn)場取芯試樣按理論最大密度計(jì)算得到的壓實(shí)度平均值為94.8% ，最小壓實(shí)度為94.1%，按馬歇爾密度計(jì)算得到的壓實(shí)度平均值為98.9% ，皆滿足相應(yīng)技術(shù)要求。
4．結(jié)語
文章研究了纖維瀝青混合料的各項(xiàng)路用性能及力學(xué)性能，并針對揚(yáng)州西北繞城高速公路橋面特點(diǎn)，考慮其施工及質(zhì)量檢測結(jié)果，得出以下結(jié)論：
(1) 添加纖維能顯著提高瀝青混合料的高溫抗車轍性能，有效增加了鋪裝層材料低溫時(shí)的柔韌性，改善了瀝青混合料的水穩(wěn)定性，適用于南方多雨、重載地區(qū)的高等級公路橋面鋪裝層。
(2) 纖維瀝青混凝土力學(xué)性能的研究表明，在瀝青混合料中添加一定量的有機(jī)纖維，可有效增加混合料的整體性與柔韌性，提高其抗劈裂及抗壓縮強(qiáng)度。但其劈裂與抗壓模量增加緩慢，使纖維瀝青混合料適應(yīng)變形性能增強(qiáng)。
(3) 結(jié)合揚(yáng)州西北繞城高速公路橋面鋪裝，研究了纖維瀝青混合料的拌和及壓實(shí)工藝。從鋪筑效果來看：纖維瀝青混凝土路面級配合理，技術(shù)指標(biāo)滿足要求；路面壓實(shí)度在要求的范圍之內(nèi)；路面滲水系數(shù)較小。
關(guān)鍵詞：瀝青；纖維瀝青混合料
1．纖維瀝青混合料的路用性能研究
本研究首先通過揚(yáng)州西北繞城高速公路橋面鋪裝上層及下層2 種級配類型瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性等路用性能試驗(yàn), 來綜合評價(jià)瀝青混合料的各項(xiàng)性能以及纖維的增強(qiáng)作用。
1.1瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)
試驗(yàn)結(jié)果表明：加入纖維后，瀝青混合料的抗車轍性能得到改善。這是因?yàn)檐囖H的形成主要是由于試驗(yàn)初期瀝青混合料本身的壓密，以及隨后瀝青混合料的側(cè)向流動(dòng)變形。加入纖維與未加纖維對混合料的初期壓密變形影響不大，但是對后期的側(cè)向流動(dòng)變形有較大的影響。加入纖維后，纖維吸附及穩(wěn)定瀝青，使瀝青的粘稠度和粘聚力增大，同時(shí)由于縱橫交錯(cuò)的纖維加筋作用，使瀝青混合料的整體性、抗剪性及抗車轍能力增強(qiáng)。從動(dòng)穩(wěn)定度結(jié)果可以看出，纖維可顯著改善瀝青混合料的高溫抗車轍性能。
1.2瀝青混合料低溫性能試驗(yàn)
低溫主要是影響瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度和變形能力，從而造成瀝青混合料的低溫開裂。本研究通過試驗(yàn)測定瀝青混合料在-10 ℃時(shí)彎曲破壞的力學(xué)性質(zhì)來評價(jià)瀝青混合料的低溫抗裂性能。
從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，纖維的加入有效地提高了鋪裝層材料低溫時(shí)的柔韌性，這樣使得鋪裝層在低溫季節(jié)能更好地適應(yīng)橋面板的變形，減少在低溫季節(jié)容易出現(xiàn)的橋面溫縮裂縫和疲勞裂縫。這對于改善橋面鋪裝低溫時(shí)的使用性能具有重要意義。
1.3瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)
首先進(jìn)行了浸水馬歇爾試驗(yàn)，結(jié)果表明不同級配、不同瀝青混合料的浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于規(guī)范要求。雖然該試驗(yàn)方法操作比較簡單，但不能較好地反映實(shí)際瀝青混凝土路面早期的水損情況。為了更有效地評價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性能，又進(jìn)行了凍融劈裂試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，加入纖維對瀝青混合料的水穩(wěn)性有改善作用，且纖維對普通瀝青混合料的改善作用相對較大。這主要是因?yàn)槔w維可以吸附部分瀝青，從而增大瀝青用量，提高瀝青飽和度；并且使粘附在礦料上的結(jié)構(gòu)瀝青膜變厚，降低了水對瀝青膠漿的侵蝕破壞作用，增強(qiáng)了瀝青膠漿抵抗自然環(huán)境破壞的能力，使混合料抗水損害能力增強(qiáng)。而改性瀝青混合料本身就具有較強(qiáng)的水穩(wěn)定性，所以，纖維對其的改善作用并不明顯。
另外，對于采用相同瀝青基質(zhì)的混合料，纖維對A K213A 型改性瀝青混合料水穩(wěn)定性的改善作用要優(yōu)于AC220 I 型改性瀝青混合料。這是由于礦料級配越細(xì)，細(xì)礦料比表面積越大，與瀝青及纖維的相互作用越強(qiáng)，瀝青混合料水穩(wěn)性的改善幅度就越大。
2．纖維瀝青混合料的力學(xué)性能研究
2.1瀝青混合料劈裂試驗(yàn)
本試驗(yàn)測定熱拌瀝青混合料在15 ℃下的劈裂抗拉強(qiáng)度和破壞勁度模量。
由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在A K213A 中摻加增強(qiáng)纖維，增加了瀝青混合料的劈裂抗拉強(qiáng)度。這主要是由于在劈裂的條件下，試件內(nèi)部呈受拉狀態(tài)，試件的破壞主要是由于內(nèi)部的粘結(jié)力不足以抵抗外荷載的作用，而纖維增加了瀝青與礦料間的粘附性，提高了集料之間的粘結(jié)力，進(jìn)而提高了瀝青混合料的抗劈裂能力。
2.2瀝青混合料單軸壓縮試驗(yàn)
文章測定瀝青混合料在15 ℃條件下的抗壓強(qiáng)度和抗壓回彈模量。
試驗(yàn)結(jié)果表明：
(1) 鋪裝上層瀝青混合料的抗壓強(qiáng)度有了明顯提高，而抗壓回彈模量卻降低了，說明加入聚合物有機(jī)纖維后，瀝青混合料的柔韌性增加了；
(2) 瀝青混合料中摻加纖維后，無論是普通瀝青混合料還是改性瀝青混合料，抗壓性能都有所改善，但對普通瀝青混合料抗壓性能的改善作用更明顯；
(3) 纖維對A K213A 型瀝青混合料抗壓性能的改善作用要優(yōu)于AC220 I 型瀝青混合料。
3．纖維瀝青混合料的應(yīng)用
3.1纖維瀝青混合料的施工
纖維瀝青混合料的施工須注意的是其拌和與碾壓。在本次施工中，纖維采用專用添加設(shè)備投入到瀝青混合料拌和機(jī)。為了保證纖維在瀝青混合料中分布均勻，同時(shí)避免干拌時(shí)間過長造成集料過多磨損，本研究對混合料進(jìn)行了試拌：選擇干拌的時(shí)間分別為14 s、17 s及20 s，觀察纖維在混合料中的拌和效果；對混合料做抽提試驗(yàn)，驗(yàn)證油石比、級配；比較不同拌和時(shí)間下集料中粒徑小于0.075 mm 的顆粒含量。通過試拌，得到了以下結(jié)論：
(1) 通過觀測不同干拌時(shí)間下瀝青混合料外觀狀況，發(fā)現(xiàn)干拌時(shí)間為17s及20s 的瀝青混合料中纖維分散均勻，未見纖維成團(tuán)現(xiàn)象。在干拌時(shí)間為14s的瀝青混合料中，纖維分散比較均勻，偶見纖維粘連現(xiàn)象。
(2) 通過抽提試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)3 種干拌時(shí)間下瀝青混合料中粒徑小于01075 mm 的顆粒含量均接近于設(shè)計(jì)中值，沒有因?yàn)楦砂钑r(shí)間的增加而造成集料的過多磨損。3 種干拌時(shí)間下的瀝青混合料中2.36 mm顆粒含量與設(shè)計(jì)中值偏差較大，但也在要求的范圍內(nèi)。
3.2纖維瀝青混合料質(zhì)量檢測
混合料的配合比檢測主要是通過抽提試驗(yàn)，測定混合料的級配和瀝青用量。測試結(jié)果表明，混合料級配未出現(xiàn)異常情況，油石比接近設(shè)計(jì)的最佳油石比。取樣保溫，到規(guī)定的馬歇爾成型溫度后成型馬歇爾試件，并檢測其穩(wěn)定度、流值、空隙率、飽和度等指標(biāo)，結(jié)果各指標(biāo)都比較正常。
橋面鋪裝施工結(jié)束后，在橋面取芯，檢測鋪裝層的壓實(shí)度，同時(shí)進(jìn)行滲水試驗(yàn)，檢測滲水系數(shù)。從試驗(yàn)結(jié)果看，現(xiàn)場取芯試樣按理論最大密度計(jì)算得到的壓實(shí)度平均值為94.8% ，最小壓實(shí)度為94.1%，按馬歇爾密度計(jì)算得到的壓實(shí)度平均值為98.9% ，皆滿足相應(yīng)技術(shù)要求。
4．結(jié)語
文章研究了纖維瀝青混合料的各項(xiàng)路用性能及力學(xué)性能，并針對揚(yáng)州西北繞城高速公路橋面特點(diǎn)，考慮其施工及質(zhì)量檢測結(jié)果，得出以下結(jié)論：
(1) 添加纖維能顯著提高瀝青混合料的高溫抗車轍性能，有效增加了鋪裝層材料低溫時(shí)的柔韌性，改善了瀝青混合料的水穩(wěn)定性，適用于南方多雨、重載地區(qū)的高等級公路橋面鋪裝層。
(2) 纖維瀝青混凝土力學(xué)性能的研究表明，在瀝青混合料中添加一定量的有機(jī)纖維，可有效增加混合料的整體性與柔韌性，提高其抗劈裂及抗壓縮強(qiáng)度。但其劈裂與抗壓模量增加緩慢，使纖維瀝青混合料適應(yīng)變形性能增強(qiáng)。
(3) 結(jié)合揚(yáng)州西北繞城高速公路橋面鋪裝，研究了纖維瀝青混合料的拌和及壓實(shí)工藝。從鋪筑效果來看：纖維瀝青混凝土路面級配合理，技術(shù)指標(biāo)滿足要求；路面壓實(shí)度在要求的范圍之內(nèi)；路面滲水系數(shù)較小。
