玄武岩纤维对透水沥青混合料水稳定性对比研究

王胜 伏伟俐 吴正光

摘 要：为提高透水沥青混合料的水稳性，对掺加4种不同长度的短切玄武岩纤维和北美孚玄武岩纤维透水沥青混合料进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，对比分析了不同长度及不同种类的玄武岩纤维对其水稳性的影响。研究表明，在PAC-13级配中，短切玄武岩纤维可以提高透水沥青混合料的水稳定性能。

关键词：玄武岩纤维；透水性沥青混合料；水稳性；冻融劈裂试验；浸水马歇尔试验

中图法分类号：U414 文献标志码：A 文章编号：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

透水沥青混合料作为一种具有相互连通空隙的开级配沥青混合料。纤维对增强沥青混合料高温稳定性，水稳定性，耐久性等方面均有显著效果。Voskuilen等人通过研究认为大空隙透水路面集料的飞散的原因主要是由于沥青的粘度以及与集料的粘附性不足[1-2]。文湘[3-4]通过室内试验与分析，参考国内外相关的规范标准和技术要求，提出符合透水沥青混合料耐久性要求的原材料技术指标。本文拟通过设计掺加4种不同长度短切玄武岩纤维和北美孚玄武岩纤维的PAC-13透水性沥青混合料进行浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验，研究短切玄武岩纤维的长度和不同种类玄武岩纤维对其水稳性的影响，并对其水损害进行分析，为玄武岩纤维在透水性沥青路的推广应用提供理论依据。

2 材料与级配

2.1 原材料

本文采用江阴宝沥生产的SBS成品改性沥青，粗细集料为镇江玄武岩，矿粉为磨细的镇江石灰岩，各项均满足规范要求[5]。选用江苏天龙短切玄武岩纤维，选用长沙北美孚新材料科技有限公司北美孚玄武岩矿物纤维。

2.2 PAC-13透水性沥青混合料级配

以现行JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中规定的级配范围中值为目标级配[6]，PAC-13透水性沥青混合料级配组成如图1所示，空隙率为21%左右。

2.3 最佳沥青用量

采用飞散和析漏试验确定最佳沥青油石比，并用马歇尔试验进行校核[7]。当不掺玄武岩纤维时，由飞散和析漏试验确定的最佳沥青油石比为4.6%；掺入0.3%纤维后，最佳油石比为4.8%。

3 试验方案

本文使用沥青混合料浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验均按JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》[8]相关规定进行。类型A1、A2、A3、A4、A5、A6分别为掺入0mm、3mm、6mm、9mm、12mm短切玄武岩和北美孚玄武岩纤维的透水沥青混合料，掺量为0.3%。

4 试验结果与分析

4.1 浸水马歇尔试验结果分析

6组透水沥青混合料浸水马歇尔试验结果如图2所示。

由图2可见：6种透水沥青混合料马歇尔稳定度大小依次为：A5>A4>A3>A2>A1>A6，浸水马歇尔稳定度大小依次为：A4>A5>A3>A2>A1>A6，浸水残留稳定度大小依次为：A6>A2>A1>A4>A5>A3。

4.2 冻融劈裂试验

6组透水沥青混合料冻融劈裂试验结果如图3所示。

由图3可见：6种透水沥青混合料冻融循环后劈裂度抗拉强度依次为：A6>A4>A1>A3>A5>A2。未冻融循环的劈裂度抗拉强度大小依次为：A6>A1>A4>A3>A5>A2，冻融劈裂强度比大小依次为：A5>A3>A4>A1>A2>A6。

5 结束语

通过对掺入短切玄武岩纤维的PAC-13级配透水沥青混合料水稳定性的研究，得出如下结论：

（1）短切玄武岩纤维可以提高透水沥青混合料的水稳定性能，根据透水沥青混合料的冻融劈裂强度比随掺入的玄武岩纤维的种类的不同而变化，掺入短切玄武岩纤维的透水沥青混合料冻融劈裂强度比都明显提高。

（2）北美孚玄武岩纤维虽不能提高透水沥青混合料的冻融劈裂强度比，但可以提高提高透水沥青混合料的浸水残留稳定度，所以掺入合适掺量的北美孚玄武岩纤维来提高其水稳定性能，有待进一步研究。

参考文献：

[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.大空隙排水性沥青路面耐久性研究[D].长安大学，2010.

[4]文湘.透水性沥青混合料耐久性研究[D].长沙理工大学，2012.

[5]吴帮伟.玄武岩纤维增强沥青混合料性能试验研究[D].揚州大学，2013.

[6]交通部公路科学研究所.JTGF40-2004.公路沥青路面施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[7]张岭岭，吴金荣.聚酯纤维透水性沥青混合料配合比设计[J].中外公路，2015，35（05）：292-295.

[8]交通运输部公路科学研究院.JT GE20-2011.公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].北京：人民交通出版社，2011.