合成材料老化与应用2023年第52卷第6期95
玄武岩纤维对沥青混合料的路用性能影响分析
洪 渊1，陈国伟1，唐建亚2，王金生1，张韩帅2
1浙江省交通投资集团有限公司Ὃ浙江杭州3100202江苏中路工程技术研究院有限公司Ὃ江苏南京211800Ὀ
摘要：沥青混合料路用性能差异会直接影响路面工程使用寿命、行车舒适度等方面，掺入不同种类纤维能够对沥青混合料路用性能产生不同改良效果。为探究掺入玄武岩纤维后的沥青混合料路用性能变化，通过室内试验与配合比设计，
分析掺入不同掺量玄武岩纤维后SMA-13沥青玛蹄脂混合料的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂能力。试验结果显示：
最佳纤维掺量条件下，玄武岩纤维沥青混合料的高温稳定性显著优于掺入木质素纤维的沥青混合料；沥青混合料的低
温抗裂能力以及抗水损破坏性能在玄武岩纤维掺入后均得到了有效增强；玄武岩纤维掺入的最佳长度为6mm、最佳
掺量为0.3%。
关键词：玄武岩纤维；沥青路面；路用性能；沥青玛蹄脂
中图分类号：U 414
Analysis of the Infl uence of Basalt Fiber on the Road Performance of Asphalt Mixture
HONG Yuan1, CHEN Guo-wei1, TANG Jian-ya2, WANG Jin-sheng1, ZHANG Han-shuai2
(1 Zhejiang Communications Investment Group Co., Ltd., Hangzhou 310020, Zhejiang, China;
2 Jiangsu Zhonglu Engineering Technology Research Institute Co., Ltd., Nanjing 211800, Jiangsu, China)
Abstract: The diff erence in road performance of asphalt mixture directly aff ects the service life and driving comfort of pavement
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5169281.58326099.61.030
0.26920规范要求40~60≥60≥20≤3≥75≥230≥99实测
±1≥65≥15
沥青混合料小梁蠕变试验与数值分析
杨海玲;毛磊
【摘 要】蠕变性能是评价沥青混合料的重要指标之一.利用三分点小梁弯曲试验对沥青混合料的蠕变性能进行研究,探讨加载水平对蠕变曲线的影响.通过对试验蠕变曲线的拟合,获取沥青混合料的粘弹性参数,利用有限元方法对沥青混合料小梁的弯曲蠕变试验进行数值模拟,得出不同温度及不同荷载条件下沥青混合料小梁蠕变规律,并与试验结果进行比较.研究表明,同一温度下,随着应力水平的增大,永久变形会随之增大,且稳定期应变发展速率也会增大；粘弹性数值分析结果与试验结果吻合良好,可以反映沥青混合料蠕变前2个阶段的变形特征.
【期刊名称】《公路交通技术》
【年(卷),期】2013(000)001
【总页数】4页(P27-30)
【关键词】沥青混合料;蠕变;粘弹性;广义Maxwell模型;数值分析
【作 者】杨海玲;毛磊
【作者单位】广东交通集团检测中心,广州510550;广东省长大公路工程有限公司,广州511431
【正文语种】中 文
【中图分类】U414
长期以来，沥青混合料作为一种路面材料，被广泛应用于道路建设中。蠕变性能是评价沥青混合料路用品质的重要指标之一。近年来国内外开展了大量关于沥青混合料蠕变性能的试验研究，在用蠕变寿命及流动变形评价混合料的蠕变性能方面取得了一定成果。本文从沥青混合料小梁弯曲蠕变试验入手，对沥青混合料的蠕变性能进行研究。根据沥青混合料的材料特征，选用较为准确的广义Maxwell模型作为沥青混合料的粘弹性结构模型，通过对试验所得的弯曲蠕变曲线的模拟来确定Maxwell模型参数，进而对沥青混合料小梁的弯曲蠕变试验进行数值模拟。比较并分析试验和数值模拟之间的关系，且通过数值模拟来预测试验中未考虑的因素，从而实现沥青混合料蠕变性能的预估。
1 沥青混合料小梁弯曲蠕变试验
沥青是一种复杂的高分子碳氢化合物，具有很强的感温性，因此，沥青混合料路用性能受荷载大小、荷载作用时间、温度条件影响很大。蠕变是粘弹性材料的主要力学行为，也是对粘弹性材料进行试验研究的主要标准试验之一。蠕变是指沥青混合料在固定应力作用下，变形随时间而发展的过程［1］。Andrade指出典型的蠕变曲线可分为3个阶段［2］，如图1所示。
I 摘 要
随着我国交通事业的飞速发展，交通量的急剧增加，受限于路面材料性能低下以
及养护不及时等综合因素，沥青路面在服役期间出现了大量的早期病害。掺入纤维已
经成为了综合改善沥青混合料各项性能的重要途径之一，从微观上看来，玄武岩纤维
的掺入对沥青的性质起到了改善的作用；从宏观上看来，玄武岩纤维的掺入对沥青混
凝土的整体力学性能起到了明显的改善作用。目前，我国在纤维加强沥青混凝土性能
方面的研究还处于探索阶段，对于符合我国道路工程建设实际情况的具体纤维种类以
及完整的设计方法体系还未建立起来，而国外生产的纤维造价昂贵，大大增加了建设
投资成本，考虑到生产玄武岩纤维的主要材料即玄武岩在我国分布广泛，储量丰富，
所生产出的玄武岩纤维完全可以满足道路建设的需要，因此，采用在沥青混合料中掺
加玄武岩纤维的方法来改善沥青混合料的路用性能，以期避免沥青路面的早期损害，
论文开展了以下的研究工作：
（1）通过引入复合材料理论和界面化学理论对纤维增强沥青混合料的机理进行分
析，阐述纤维的吸附、稳定、加筋、增粘、阻裂、增韧以及增加自愈能力作用，探讨
采用纤维增强沥青混合料各项性能的可行性。
（2）选取玄武岩纤维、聚酯纤维和木质素纤维进行对比分析，考查三种纤维的力
学性能、热稳定性、吸湿性以及吸油性，结果表明，玄武岩纤维的吸湿率最小，力学
性能和热稳定性优于聚酯纤维和木质素纤维。
（3）将三种纤维以不同掺量掺加到沥青当中，进行沥青三大指标试验、弯曲梁流
变试验和动态剪切试验，探讨纤维沥青胶浆的各项性能，试验结果表明，纤维掺入以
后，沥青胶浆的高温性能有明显改善，但低温性能却有所降低。综合三种沥青胶浆性
能试验结果来看，玄武岩纤维相较于聚酯纤维和木质素纤维是最理想的选择。
（4）以AC-13作为玄武岩纤维沥青混合料级配并进行配合比设计，确定不同玄武
岩纤维掺量沥青混合料的最佳沥青用量，并在此基础上进行马歇尔试验，探讨沥青混
合料各项马歇尔指标的变化情况，试验结果表明，纤维掺量每增加0.1%，沥青混合料
