1、1矿物纤维在车辙处治中的应用冯伟利（河南省交通科学技术研究院有限公司 河南 郑州 450000）摘要：实践证明，将矿物纤维 加入到沥青混合料中，可以明显改善沥青路面的综合路用性能，尤其在增强抗车辙能力效果突出。关键词：矿物纤维沥青混合料；路用性能， 车辙，路面大修0.引言京珠国道主干线某路段在通车仅一年多的时间，路面出现了严重的车辙，见图 1。该路段是京珠路段的一重要组成部分，而车辙的出现严重影响了路面的使用品质，故采用合适的大修方案对确保改公路使用品质显得十分迫切。为了成立了专门的研究小组，对此进行分析，并选取了试验路段。该路段的原路面结构如图 2。图 1 路面车辙调查图 2 原路面结构4c
2、m AC13I (改性沥青)6cm AC20I 7cm AC25I36cm 水稳碎石（设计强度6MPa）21.试验段方案对该路段取芯样断面分析表明，车辙产生的主要层次在中面层；另外，研究小组在各层材料和厚度相同的情况下，对沥青面层进行了力学分析，分析结果也表明，中面层剪应力最大，上面层次之，下面层最小，即中面层是最易产生车辙的部位。为了研究不同层位对车辙性能的影响，此次试验路铺筑有以下三种试验段铺筑方案，详见表 1及图 3。表 1 试验段铺筑方案中上面层混合料类型试验段序号上面层 中面层1 FAC-13C AC-20C2 AC-13C FAC-20C2 FAC-13C FAC-20C 三种类型
3、试验段类型组合图示如图 1。 a）试验段一 b）试验段二 c）试验段三图 3 试验段方案2.原材料要求及配合比确定2.1 原材料要求1、矿料及沥青试验段要求与室内试验采用的矿料相同。上面层使用玄武岩 1#（10mm15mm） 、玄武岩2#（5mm10mm） 、石灰岩石屑（05mm） 、玄武岩石屑（03mm）和石灰岩矿粉；中面层使用石灰岩 1#（10mm20mm） 、石灰岩 2#（5mm10mm） 、石灰岩石屑（05mm） 、玄武岩石屑（03mm）和石灰岩矿粉；沥青采用 SBSID 改性沥青。2、纤维纤维要求采用用矿物纤维，技术应要求满足表 2要求。表 2 纤维技术性质试验项目 吸油率（） PH
4、 值 灰份含量（） 最大长度（mm) 含水率(%)试验结果 6.24 6.2 0 2.4 0.4中面层（AC-20C） 上面层（F AC-13C） 下面层中面层（F AC-20C） 上面层（AC-13C） 下面层面中面层（F AC-20C） 上面层（F AC-13C） 下面层32.2 沥青混合料级配的确定上面层目标配和比的设计结果为：9.5mm13.2mm 碎石：4.75mm9.5mm 碎石：2.36mm4.75mm 碎石：石屑：矿粉=26%：30%：14%：25%：5%。采用的振动筛号为20mm，10mm，5mm，3mm 四级，筛分后在热料仓取样确定比例为：1号仓：1 号仓：3 号仓：4 号
5、仓：矿粉18:32:10:33:7上面层目标配和比的设计结果为：10mm20mm 石灰岩碎石：5mm10mm 石灰岩碎石： 石灰岩石屑（0mm5mm）：玄武岩石屑（0mm3mm）：矿粉=35%：27%：23%：12% :3%，20mm，15mm，10mm，5mm 四级，筛分后在热料仓取样确定比例为：1 号仓：1 号仓：3号仓：4 号仓：矿粉27:23:16:27:73.最佳沥青用量的确定课题组在详细论证试验方案的基础上，确定出三个不同的纤维剂量采用马歇尔试验确定出各个纤维剂量下的最佳沥青用量。同时，为了对比，也对不掺加纤维的普通沥青混合料进行了试验研究。各纤维掺量与相应最佳沥青用量的关系图如图
6、 4。a）FAC-13C b）FAC-20C图 4 最佳油石比随纤维剂量变化曲线在各种纤维掺量对应的最佳沥青用量下，测定纤维沥青混合料的各种马歇尔指标。试验结果表明：纤维的加入使得混合料的最佳沥青用量增加，而且纤维掺量越大最佳沥青用量增加越多；加入纤维后混合料密度均有所下降，空隙率和矿料间隙率 VMA都增大，而且纤维含量的越大越明显；加入纤维后混合料的稳定度提高、流值增大。4.纤维掺量的确定确定各纤维剂量对应的最佳沥青用量后，课题组在各纤维剂量对应最佳沥青用量下进行了车辙试验、冻融劈裂、小梁低温弯曲破坏等试验。部分试验结果如表 3、4。4.74.84.955.10 0.2 0.4 0.6 0.
7、8 1纤 维 掺 量 （ ）油石比（）4.64.74.84.90 0.2 0.4 0.6 0.8 1纤 维 掺 量 （ ）油石比（）4表 3 AC-13C 不同纤维掺量的试验结果试验项目 0 0.4 0.6 0.9 技术要求 试验方法车辙试验（次/mm） 8564.3 9441.6 10457.5 8782.9 2800 T 0719-1993冻融劈裂（%） 84 88 92 93 80 T 0729-2000弯曲破坏应变（ ）3325 3954 3815 3304 2500 T 0715-1993表 4 AC-20C 不同纤维掺量的试验结果试验项目 0 0.4 0.6 0.9 技术要求 试验
8、方法车辙试验（次/mm） 8754.9 10300.7 12676.2 8828.58 2800 T 0719-1993冻融劈裂（%） 82.4 86.9 85.4 82 80 T 0729-2000弯曲破坏应变（）3109 3752 3619 3216 2500 T 0715-199380009000100001100012000130000 0.2 0.4 0.6 0.8 1纤 维 用 量 （ ）动稳定度（次/mm）图 5 FAC-13C 不同纤维用量下的动稳定度图 图 6 FAC-20C 不同纤维用量下的动稳定度图 250030003500400045000 0.2 0.4 0.6 0.
9、8 1纤 维 用 量 （ ）弯曲破坏应变（）25003000350040000 0.2 0.4 0.6 0.8 1纤 维 用 量 （ ）弯曲破坏应变（）图 7 FAC-13C 不同纤维用量下的弯曲破坏应变图 图 8 FAC-20C 不同纤维用量下的弯曲破坏应变图 70008000900010000110000 0.2 0.4 0.6 0.8 1纤 维 用 量 （ ）动稳定度（次/mm）5根据试验结果，综合 FAC各路用性能，论证得出最佳纤维掺量为 5。纤维沥青混合料配比结果见表 5。表 5 纤维掺加量及对应的最佳油石比试验结果纤维沥青混合料类型 最佳纤维掺量（） 最佳油石比（）FAC-13C
10、0.5 4.85FAC-20C 0.5 4.68根据以上配比、纤维掺加量以及最佳沥青用量，所得矿物纤维沥青混合料的试验结果见表 6表 6 纤维沥青混合料试验结果技术指标 FAC-13C FAC-20C击实次数（双面） 75 75稳定度（KN） 14.3 11.2流值（0.1mm） 38 40空隙率（%） 5.0 5.2饱和度（%） 64 66矿料间隙率（%）min 16.7 17.3粉胶比残留稳定度（%）min 93 93冻融劈裂残留强度比（%） 83 93动稳定度（次/mm） 10423 12357低温弯曲破坏应变（） 3432 35855.结束语加入矿物纤维后，混合料的最佳沥青用量提高，在
11、相同的沥青用量纤维混合料的密度减小，空隙率和矿料间隙率增大，饱和度与稳定度有一定程度的降低，流值增加；高温时变形小，动稳定度增大。从试验路的铺筑情况来看，加入纤维后的沥青混合料的抗车辙能力得到明显的提高，路面的使用质量得到改善。从弯曲试验看， 加入纤维的沥青混合料弯拉应变得到了提高， 表明纤维的加入改善了混合料的抗变形能力， 同时纤维沥青混合料的劲度模量明显低于普通混合料， 即加入纤维后，混合料的柔性得到增强；从浸水马歇尔试验结果看， 其残留稳定度明显提高， 说明纤维加入后其抗水害性能提高了。总之，纤维沥青混合料的综合路用性能都得以明显改善， 且从工程实际使用质量看， 纤维混合料的效果明显好于
12、普通混合料， 因此纤维沥青混合料是旧路改造工程中良好的选择。参考文献1张争奇，胡长顺.纤维加强沥青混凝土上几个问题和探讨J .西安公路交通大学学报,2001,21(1)：29-3162李炜光,张争奇,张登良 纤维加强沥青路面的研究J西安公路交通大学学报(B)，1998：18(3) ：235-2383陈华鑫，张争奇，胡 长顺纤维沥青路用性能机理J长安大学学报（ 自然科学版），2002，22(6) ：5-74陈华鑫，张争奇，胡 长顺纤维沥青混合料马歇尔试验J长安大学学报， 2003,23(2):7-105郝猛，陈华鑫，汪 罗英纤维沥青混合料在高速公路大修改造中的应用J.交通标准化，2006，1：3
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