玄武岩纤维沥青混合料疲劳性能试验研究

2019-08-10陆鹏程顾倩俪吴宇浩夏炎施雨袁益进王天

价值工程 2019年17期

陆鹏程顾倩俪吴宇浩夏炎施雨袁益进王天

摘要：受到日益增大的重载交通量的影响，我国沥青路面更容易出现疲劳开裂等病害，因此，提出了更高的标准来提高沥青路面的疲劳性能。通过对玄武岩纤维吸油性能的分析，在沥青混合料中掺入长度为6mm玄武岩纤维，同时控制其掺入量为0.3%。掺加玄武岩纤维后的混合料，采用四点弯曲疲劳试验来分析其疲劳性能。通过研究结果可知，掺加玄武岩纤维后的沥青混合料，其疲劳性能显著提高，同时用该混合料铺筑的路面的高温稳定性也获得了明显的提升。不同的级配类型对其疲劳性能的提高幅度存在较大差异，其中玄武岩纤维对SMA-13级配的疲劳性能提升效果最明显。

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.

關键词：玄武岩纤维;沥青混合料;疲劳性能

Key words： basalt fiber;asphalt mixture;fatigue performance

中图分类号：U414 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）17-0263-03

0 引言

随着我国经济持续稳定的发展，沥青路面也得到进一步的推广应用，其具有力学性质和路用性能。但是由于其属于柔性路面，当其受到重载交通的持续反复作用及高温环境的影响，路面会出现疲劳开裂、车辙等严重病害，路面使用年限急剧降低，行车舒适性也无法得到有效保证[1-2]。因此，对于如何进一步提高沥青路面路用性能还需要深入研究。迄今为止，国内外研究人员大多采用纤维实现沥青路面抗疲劳开裂的最终目的。李慧萍等对纤维沥青混合料的室内试验的相关性能进行了分析，纤维材料的不同对其性能的影响很大。卢辉等人通过对试验路段及室内试验的相关数据进行比较分析[4-6]，发现在实际道路使用中，掺加纤维材料的沥青路面车辙和裂缝等病害明显减少。借鉴国内外相关研究学者的前期成果，发现纤维材料的掺入其室内试验的相关性能可以得到明显提高，路面使用质量及寿命也可以得到有效改善[7-8]。作为一种新型环保材料，玄武岩纤维耐高低温性能优异[9-10]，因而在沥青路面中得到使用。因此基于上述的研究成果，本文通过改变混合料的级配类型采用UTM-25试验机分别进行四点弯曲疲劳试验，对其疲劳性能进行分析，验证通过短切玄武岩纤维的掺入可以有效改善重载交通下高速公路沥青路面的抗疲劳开裂性能明显提高沥青路面疲劳寿命，大幅度延缓疲劳裂缝的出现，以期为该材料的深入研究提供一定的借鉴。

1 试验材料与矿料级配

1.1 试验材料

根据高速公路工程实践经验，选用SBS改性沥青、短切玄武岩纤维、石灰岩粗细集料、磨细石灰岩矿粉，相关检测数据如表1-表4所示。

1.2 矿料级配

所选级配的各筛孔通过率见表5-表7。

2 玄武岩纤维沥青混合料疲劳性能研究

2.1 试验方法

根据JTG E20-2011规范对沥青混合料进行四点弯曲疲劳试验，采用的尺寸大小为的小梁试件进行试验，试验过程如图1-图2所示。

2.2 试验结果

分析试验数据（表8、图3-图5）可知：在这几种级配类型中，SMA-13级配具有最高的疲劳作用次数，与SUP-20沥青混合料相比，疲劳作用次数有16%的提高幅度;与SUP-25沥青混合料相比，疲劳作用次数提升幅度更大。分析其原因，SMA级配属于骨架密实性结构，兼具较好的嵌锁能力和沥青粘聚力，因而提升幅度最大。

3 结论

①玄武岩纤维对其疲劳性能提高幅度明显，而且可以有效改善重载交通下高速公路沥青路面的抗疲劳开裂性能。②不同的级配类型对其疲劳性能的提高幅度存在较大差异，其中玄武岩纤维对SMA-13级配的疲劳性能提升效果最明显。③通过短切玄武岩纤维的掺入可以明显提高沥青路面疲劳寿命及使用年限，大幅度延缓疲劳裂缝的出现。

参考文献：

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[11]韩民.玄武岩纤维在沥青路面中的应用研究[J].河南科学，2018，36（09）：1409-1413.