1、纖維瀝青混合料的路用性能研究

　　本研究首先通過(guò)揚(yáng)州西北繞城高速公路橋面鋪裝上層及下層2 種級(jí)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)[ 6 ] ， 來(lái)綜合評(píng)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)

　　由于瀝青混凝土路面的強(qiáng)度和剛度（模量） 隨溫度升高而顯著下降， 為了保證瀝青混凝土鋪裝層在高溫季節(jié)行車荷載反復(fù)作用下， 不至于產(chǎn)生諸如波浪、推移、車轍和擁包等病害， 鋪裝層應(yīng)具有良好的高溫穩(wěn)定性， 即在荷載的作用下具有抵抗永久變形的能力。車轍試驗(yàn)因能較好地反映車轍的形成過(guò)程，得到世界各國(guó)的廣泛認(rèn)可與采用， 本研究即采用車轍試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)纖維瀝青混凝土的高溫抗車轍能力，試驗(yàn)結(jié)果。

　　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(duì)混合料的初期壓密變形影響不大， 但是對(duì)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)

　　瀝青混合料是一種溫度敏感性材料， 環(huán)境溫度的變化會(huì)使其使用性能發(fā)生很大的變化。隨著溫度的降低， 瀝青混合料的強(qiáng)度和勁度都會(huì)明顯增大， 但其變形能力卻會(huì)顯著下降， 并可能會(huì)出現(xiàn)脆性破壞。

　　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(guò)試驗(yàn)測(cè)定瀝青混合料在- 10 ℃時(shí)彎曲破壞的力學(xué)性質(zhì)來(lái)評(píng)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(duì)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)

　　瀝青混凝土鋪裝層中若有水分存在， 則在汽車車輪動(dòng)態(tài)荷載的作用下， 進(jìn)入路面空隙中的水會(huì)不斷產(chǎn)生動(dòng)水壓力及真空負(fù)壓抽吸的反復(fù)循環(huán)作用，使瀝青粘附性降低并逐漸喪失粘結(jié)力。繼而， 瀝青膜從集料表面脫落， 瀝青混合料出現(xiàn)掉粒、松散， 形成瀝青混凝土路面的坑槽、松散等損壞現(xiàn)象。因而， 必須重視瀝青混合料自身抗水損壞能力的好壞。

　　本文首先進(jìn)行了浸水馬歇爾試驗(yàn)， 結(jié)果表明不同級(jí)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(jiǎn)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(píng)價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性能， 本研究又進(jìn)行了凍融劈裂試驗(yàn)。

　　試驗(yàn)結(jié)果表明， 加入纖維對(duì)瀝青混合料的水穩(wěn)性有改善作用， 且纖維對(duì)普通瀝青混合料的改善作用相對(duì)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(duì)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(duì)其的改善作用并不明顯。

　　另外， 對(duì)于采用相同瀝青基質(zhì)的混合料， 纖維對(duì)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(jí)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

　　橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層瀝青混凝土力學(xué)性能計(jì)算參數(shù)， 包括劈裂抗拉強(qiáng)度和抗壓回彈模量。本研究測(cè)得了揚(yáng)州西北繞城高速公路橋面鋪裝上層及下層2 種級(jí)配類型條件下， 各鋪裝層材料的力學(xué)性能。

　　2.1、瀝青混合料劈裂試驗(yàn)

　　本試驗(yàn)測(cè)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。

　　同時(shí)，當(dāng)瀝青混合料中摻加增強(qiáng)纖維后，瀝青混合料的破壞勁度模量也有所增大。但破壞勁度模量增大速率較緩慢，說(shuō)明纖維增強(qiáng)瀝青混合料具有更大變形能力（柔韌性），更能適應(yīng)橋面板的變形。

　　另外，纖維對(duì)普通瀝青混合料的增強(qiáng)作用較之改性瀝青混合料更為明顯。這主要是由于改性瀝青本身就具有較強(qiáng)的粘結(jié)性，纖維的作用無(wú)法充分體現(xiàn)。

　　2.2、瀝青混合料單軸壓縮試驗(yàn)

　　本文測(cè)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：

　?。?） 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(shuō)明加入聚合物有機(jī)纖維后， 瀝青混合料的柔韌性增加了；

　?。?） 瀝青混合料中摻加纖維后， 無(wú)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(duì)普通瀝青混合料抗壓性能的改善作用更明顯；

　　（3） 纖維對(duì)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。