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0引言随着我国高速公路的蓬勃发展，沥青路面作为主要的铺装形式得到大面积推广。
由于我国交通运输量不断增加，在环境因素和持续重交通荷载量的作用下，沥青路面往往过早出现松散脱粒、车辙、水损害、开裂等病害现象，而沥青混合料掺入纤维材料后可有效提升其各项性能、防止路面病害的发生，该结论已得到相关文献的证实［1-3］。
纤维材料主要应用于SMA 沥青混合料中，起到减少路面破坏、延长道路使用年限的作用。
目前，纤维材料在SMA 沥青混合料中应用较多的主要是木质素纤维和玄武岩纤维。
刘福军［4］对比分析玄武岩纤维、木质素纤维、聚酯纤维改善AC-16C 、SMA-13两种沥青混合料性能的效果，得出结论：玄武岩纤维改善沥青混合料性能方面优于木质素纤维和聚酯纤维。
对于聚合物化学纤维的研究，也有大量的结论可供参考［5］。
矿物纤维和聚合物化学纤维造价成本较高，木质素纤维大部分取自原木，生长周期慢，并且为积极响应国家退耕还林及绿色生态环境环保的政策，应尽量采用绿色环保材料。
我国具有丰富的竹资源［6］，竹纤维是一种天然环保的有机纤维，具有良好的强度、韧性［7］、较高的耐磨性和良好的染色性。
鉴于竹纤维SMA 沥青混合料路用性能的研究较少，本文以包括竹纤维在内的3种纤维对SMA-13沥青混合料综合性能的影响进行对比分析，优选纤维种类，为工程实践的选择提供参考依据。
1原材料及配合比1.1沥青本文采用SBS 改性沥青作为胶结料，沥青为国产品牌，相关技术指标见表1。
表1SBS 改性沥青技术指标项目指标针入度（25℃，100g ，5s ）/（0.1mm ）软化点（℃）5℃延度（cm ）135℃运动黏度/（Pa·s ）25℃弹性恢复（%）闪点（℃）溶解度（%）密度/（g/cm³）TFOT 加热试验后质量损失（%）针入度比（%）5℃延度（cm ）试验结果5169281.58326099.61.0300.26920规范要求40~60≥60≥20≤3≥75≥230≥99实测±1≥65≥151.2矿料采用的集料来自广西来宾市某石场，粗集料为辉绿岩、细集料为石灰石石屑，矿粉为磨细石灰石粉，性能均满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40—2004）的要求。
沥青路面的新材料与新技术沥青路面是我们日常出行中最常见的路面形式之一，它的主要构成是沥青和石子，通过混合、铺设、压实等步骤形成。
在近年来的道路建设中，随着科技的不断进步，沥青路面的新材料和新技术也越来越多，下面我们来看看它们都有哪些。
一、沥青混合料中的新材料1.1 聚烯烃纤维聚烯烃纤维是一种高强度、高弹性的新型材料，它可以提高沥青混合料的抗裂性、抗疲劳性、抗水损性和防碎裂能力，从而延长路面的使用寿命。
同时，聚烯烃纤维还能降低混合料的温度敏感性和收缩性，提高混合料的稳定性和耐久性，进一步改善路面的性能。
1.2 沥青改性剂沥青改性剂是指将某些化学物质或高聚物加入沥青中，以改善其性能的材料。
常见的改性剂有聚合物、橡胶、沥青混合物等。
这些材料可以提高沥青的粘附性、弹性模量、耐久性和抗老化能力，减少路面的龟裂和变形，从而延长路面的使用寿命。
1.3 矿物粉体矿物粉体指的是在石材、煤矸石、铁尾矿等矿物资源的选矿或工业过程中所产生的废弃物，经过加工后能用于沥青混合料中，不仅能够减少废弃物的排放，还能提高混合料的性能。
矿物粉体对沥青混合料具有填充作用，能够填补沥青中不充分反应的细微空洞，提高混合料的致密性和强度性能。
二、沥青路面的新技术2.1 热再生技术热再生技术指的是将旧路面沥青破碎、加热、筛选，再加入新的沥青改性剂进行混合，形成新的混合料后重新铺设新路面的技术。
相比于传统的铺设方式，热再生技术能够节约成本、减少资源浪费，同时还能够改善路面性能，提高路面使用寿命。
在我国，热再生技术正在逐渐得到广泛应用。
2.2 超声波检测技术超声波检测技术可以用于检测路面的厚度、密度和结构等参数，对路面的质量进行评估。
该技术是一种无损检测技术，不需要对路面进行拆卸和破坏性测试，减少了成本和时间浪费。
同时，超声波检测技术还可以用于路面病害的诊断和分析，有助于及时发现和处理路面问题。
2.3 智能路面技术智能路面技术指的是通过将路面与计算机、传感器等技术相结合，来提高路面的管理和维护效率，达到降低成本、提高安全性和舒适性的目的。
沥青混合料的组成结构形式种类及其特点
沥青混合料是一种复合材料，主要由沥青、粗骨料、细骨料、矿粉组成，有的还加入聚合物和木纤维素；由这些不同质量和数量的材料混合形成不同的结构，并具有不同的力学性质。
按级配原则构成的沥青混合料，其结构组成可分为三类，种类及特点具体如下：
一、悬浮-密实结构。
这种由次级集料填充前级集料（较次级集料粒径稍大）空隙的沥青混合料，具有很大的密度，但由于各级集料被次级集料和沥青胶浆所分隔，不能直接互相嵌锁形成骨架，因此该结构的特点是：具有较大的黏聚力，但内摩擦角较小，高温稳定性较差。
二、骨架-空隙结构。
此结构粗集料所占比例大，细集料很少甚至没有。
粗集料可互相嵌锁形成骨架；但细集料过少容易在粗集料之间形成空隙。
这种结构的特点是：内摩擦角较高，但黏聚力也较低。
三、骨架-密实结构。
较多数量的粗集料形成空间骨架，相当数量的细集料填充骨架间的空隙形成连续级配，这种结构的特点是：不仅内摩擦角较高，黏聚力也较高。
三种结构的沥青混合料由于密度、空隙率、矿料间隙率不同，使它们在稳定性上亦有显著差别。
路用纤维在沥青混合料中的应用摘要：路用纤维作为一种高强、耐久、质轻的增强材料，能显著改善沥青路面的力学性能，从而延长路面结构的耐疲劳寿命。
本文分析了路用纤维的特点及作用机理，并结合工程实例着重阐述了木质素纤维和矿物纤维的应用，提出几点看法和体会，供同行探讨参考。
关键词：路用纤维作用机理配合比设计SMA沥青混合料沥青路面的严重早期破坏与长期重载交通、地理气候、施工质量等外部因素有关，即使采用了改性沥青，仍然出现了较为严重的车辙等早期损坏现象，影响车辆正常安全行驶。
而作为内部因素，早期破坏更与沥青混合料本身的材料性能密切相关。
因此在目前严峻的重载交通和气候环境下，如何优化沥青混合料结构、提高沥青混合料性能是解决沥青路面问题的核心和关键。
纤维通常分为硬纤维和软纤维两大类，硬纤维是指经过拉、拔、轧、切工艺制作的钢纤维；软纤维是由合成纤维制成，又分为聚合物化学纤维（如聚酯纤维、聚丙烯腈等）和矿物纤维（石棉纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维等）以及木质素纤维。
目前最常用的路用纤维主要有聚合物纤维、矿物纤维、木质素纤维。
一、不同纤维的特点及作用机理1、聚合物纤维聚合物纤维根据原材料的不同，有淡黄、白色及其它颜色之分，且不得有污迹和杂质。
本文主要介绍聚丙烯腈纤维和聚酯纤维。
聚丙烯腈纤维（腈纶）是由85%以上的丙烯腈与其它第2、第3单体共聚物，经湿法纺丝制得的合成纤维，是一种专用于沥青混凝土“加强、加筋”的纤维。
聚酯纤维（涤纶）是采用石油中提炼出的原材料，加入特种添加剂，采用“旋转-熔化”法生产的纤维。
主要用作沥青混凝土纤维添加剂，与其它纤维添加剂相比，聚酯纤维具有很好的抗风化特性，对酸和其它大多数化学物质具有极强的抵抗力。
聚合物纤维作用机理：聚合物纤维在沥青混合料中纤维主要起吸附、稳定和加筋的作用。
纤维直径一般小于20μm，有相当大的比表面积，纤维分散在沥青中，其巨大的表面积成为浸润界面。
在界面中，沥青和纤维之间会产生物理和化学作用，如吸附、扩散、化学键结合等，在这种作用下，沥青成单分子排列在纤维表面，形成结合力牢固的沥青界面。
沥青混合料中的聚合物纤维
深圳海川工程科技有限公司
广州市启鹏交通材料技术有限公司 何唯平 张继宁
一、概述
伴随经济建设高速发展，现代交通对于公路沥青路面建设质量提出了越来越高的要求，传统的沥青混合料技术有时已经无法满足工程建设的要求，越来越多的新型材料正在进入沥青路面技术领域。
其中，纤维作为一种特殊添加材料，已经普遍用于沥青路面工程。
通常使用的纤维材料主要是木质素纤维，这类纤维作为稳定剂配制SMA混合料，用于增加其沥青用量并保持沥青胶浆具有足够的粘结力。
但是，木质素纤维较短，材质较脆，在沥青混合料中很难发挥增韧作用，作为替代产品，化学纤维引起有关技术人员的广泛注意。
目前已经投放市场的化学纤维主要有聚酯纤维（涤纶）、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纶纤维等品种。
本文重点介绍海川德兰尼特（DOLANIT）聚丙烯腈纶纤维（Acrylic Fibers）产品的技术特点、路用性能和若干国内工程实例，从而推动该产品的正确使用。
二、海川德兰尼特纤维的技术特性
通常认为，材料的纤维增强或增韧效果主要取决于以下要素：
纤维的长纤比，通常纤维长度与截面尺寸比例越大，纤维的增强效果越为明显。
强度与韧性，根据材料增强增韧的要求，纤维的强度与韧性必须显着高于被增强增韧材料。
密度，通常采用重量比例确定纤维增强增韧的用量，因此，在相同的用量下，密度小的纤维具有比较高的分散度。
此外，纤维在材料中分散的取向性和其它物理力学特性也将对于增强增韧效果产生重要影响。
根据上述分析，海川德兰尼特纤维显然具有这些方面的优势。
现将海川德兰尼特纤维主要技术性能与普通木质素纤维进行比较，比较结果列于表1中。
表1海川德兰尼特专用纤维与普通木质素纤维性能比较
海川德兰尼特专用纤维 普通木质素纤维 纤维直径（μm） 13 45
切断长度（mm） 6 1.2
长纤比（10）461 26.7 织物数 （根/g） 870，000
抗拉强度（Mpa） 910 极低
干 20-50 15-30
断裂延伸度（%）
湿 25-60 20-35
根据表1可知，海川德兰尼特纤维的长纤比是普通木质素纤维的17倍，因此，在二者密度大至接近的前提下，每克海川德兰尼特纤维的累积长度高达5220米，木质素纤维仅为305米。
海川德兰尼特纤维的强度远远高于木质素纤维，无论干湿状况，其极限变形能力也优于木质素纤维。
因此，腈纶纤维比木质素纤维更能提高SMA路面强度和疲劳寿命，有效防止路面变形开裂1。
三、海川德兰尼特纤维路用性能
通常认为，纤维在以SMA为代表的沥青混合料中主要具有⑴分散作用，⑵吸附及吸收沥青的作用，⑶增粘作用，⑷稳定作用，⑸加筋作用。
试验研究已经证明，海川德兰尼特纤维在以上方面具有良好的路用性能。
分别使用木质素纤维和海川德兰尼特聚合纤维配制4%和6%纤维用量的沥青胶浆，应用DSR进行动态剪切流变试验进行分析，其结果如图1所示。
分析表明，纤维掺量一定时，随着温度提高G*/sinδ值迅速降低，沥青胶浆具有显着的温度敏感性；温度一定时，随纤维用量增加G*/sinδ值也增加，说明纤维的加入使得沥青胶浆的高温稳定性得以提高。
在110℃时，表1中4种胶浆的G*/sinδ值仍大于1.0kpa，其增粘效果远远高于单纯使用矿粉。
对于木质素纤维，4%和6%的增粘效果具有显着的差距，海川德兰尼特纤维的差距则小到可以忽略不计。
比较4%海川德兰尼特纤维沥青胶浆和6%木质素沥青纤维胶浆的使用效果，在小于80℃的路面使用温度范围内，4%海川德兰尼特纤维沥青胶浆的高温性能略好于6%木质素沥青纤维胶浆，而在100℃以上的施工温度范围内，4%海川德兰尼特纤维沥青胶浆的流动特性优于6%木质素沥青纤维胶浆，预测表明前者更易于摊铺压实。
以煤油作为吸附溶液，按照振动台法进行吸油试验判断纤维的吸油率，得到
的结果表明，通常的木质素纤维吸油率约为4-6倍，海川德兰尼特纤维的测定结果为6.6倍，对于1种聚酯纤维的测定结果则仅为1倍以内。
显然，海川德兰尼特纤维具有相当优良的吸附与吸收沥青中轻质油分的能力。
可以采用沥青混合料路用性能测定方法来评价海川德兰尼特纤维的使用效果。
华南理工大学曾经提出以冲击韧性作为指标评价沥青混合料抵抗反射裂缝能力2。
据此，采用AAPA试验机对于不同级配沥青混合料按照添加纤维和不添加纤维进行对比，分别测定得到图2所示的冲击韧性与AAPA疲劳寿命的相关关系曲线。
由图2可知，在相同混合料类型和同样的冲击韧性条件下，使用海川德兰尼特纤维的沥青混合料具有相当优良的疲劳抵抗能力，说明使用海川德兰尼特纤维可以
显着提高路面的疲劳寿命。
四、工程应用实例
最早使用海川德兰尼特纤维的实体工程是上海市外环线一期工程和4号公路的SMA沥青路面结构。
由上海市政工程研究院提供的试验研究报告表明，使用海川德兰尼特纤维代替木质素纤维配制的SMA-16混合料具有良好的路用性能（参见表2）。
经过3年使用观测，该路段使用性能良好。
表2 SBS改性沥青SMA-16的性能评价结果。
纤维类型与用量 0.2%海川德兰尼特纤维 0.3%木质素纤维
最佳沥青用量(%) 6.2 6.1
马歇尔稳定度（KN）9.5 7.2
流值（0.1mm） 33 27
空隙率（%） 4.5 7.1
饱和度（%） 76 56
密度（g/cm3） 2.34 2.29
2000年，广州市北环高速公路桥面铺装加铺层工程中采用了厚度为5cm，使用海川德兰尼特纤维配制的SMA混合料（纤维用量为0.2%)。
广州市北环高速公路交通量可达80000辆/昼夜，其中重载、超载车辆约占50%以上。
自2002年12月桥面加铺层竣工开放交通以来，该路段承受了大约107标准轴载/车道，经历了广州市50年来相当恶劣的气候条件，至今使用性能良好。
2001年，湖北军山长江大桥钢桥面双层SMA铺装也使用了海川德兰尼特纤维。
该项工程技术难度大，对于桥面铺装的技术要求相当高。
该项工程使用海川德兰尼特纤维进行的SMA沥青混合料配合比试验结果表明，掺加海川德兰尼特纤维后，配制的SMA混合料性能完全达到了该项工程的技术要求（参照表3）。
表3 掺加海川德兰尼特纤维的SMA13混合料性能与技术要求比较
技术要求 测定结果 马歇尔稳定度（KN） 〉6.2 8.9 空隙率（%） 3.5-4.5 3.6 集料间歇率VMA（%） 〉17 19 流值（0.1mm） 20-50 32 动稳定度（70℃0.7MPa） ≥2000 4103
-10℃低温弯曲极限应变 6*10-3 6.85
冻融劈裂强度比（%） 〉80 103.9
使用海川德兰尼特纤维除配制SMA类型的沥青混合料之外，也有一些用于普通沥青混合料的工程实例，如上海市在陆家浜路加铺改造工程中曾经使用海川德兰尼特纤维配制AC-16型沥青混凝土，取得了良好的效果。
在美国，特别强调使用合成纤维作为反射裂缝的控制材料。
这些纤维为聚脂，聚丙烯或尼龙的纺织纤维或无纺纤维，应用于路面罩面以增加抗拉强度，改善罩面防水功能，并减小反射裂缝的严重程度与范围。
联邦公路管理局鼓励试验应用这类材料，美国各州均修过现场试验路来评价其有效性3 。
五、小结
海川德兰尼特纤维是目前国外使用较多的一种合成纤维，在欧洲应用特别广泛。
由于目前国内工程技术人员对这类纤维尚缺乏必要的了解，需要不断对其技术性能进行评价，并通过各地实体工程进行试验验证。
此外，在目前阶段，尽快进行应用海川德兰尼特纤维沥青面层的寿命周期费用分析，也可能是加快推广应用此项技术的关键。
注：海川德兰尼特增强纤维有几种不同的型号，将针对不同用户提供纤维混凝土技术集成参考方案（彩色沥青混合料配合比设计、色彩和表面质感设计、再生沥青混合料配合比设计、复合式路面设计、桥面铺装、机场场道、赛车场路面以及沥青路面的评价等）
1沈金安编着，改性沥青与SMA路面，人民交通出版社，p199，1999.9
2张肖宁邹桂莲，《评价沥青混合料抵抗反射裂缝能力方法的研究》，第1届中日铺面技术研讨会论文集，2001.10
3余叔藩译，《热拌沥青混合料材料、混合料设计与施工》，重庆交通设计研究院，2000。
