温拌纤维沥青混合料性能的试验研究

【摘 要】针对温拌混合料中加入纤维材料可以进一步提高混合料的抗裂性能和稳定性的特点，对温拌纤维沥青混合料的性能进行试验研究，确定了纤维、温拌剂的最佳掺量以及混合料的最佳成型温度，为温拌纤维沥青混合料的实际生产施工提供了一定的依据。

【Abstract】 Given that adding fiber to warm mix asphalt mixture can improve the crack resistance and stability,

so the performance of warm mix asphalt mixture was researched by tests. The optimal contents of fiber and warm mix asphalt additive and the optimal molding temperature of mixture were determined, which can provide basis for the production and construction of warm mix fiber asphalt mixture.

【关键词】温拌沥青；纤维；温拌剂；性能

【Key words】 warm mix asphalt; fiber; warm mix additive; performance

中图分类号：U416.03 文献标志码：B 文章编号：1000-033X(2012)01-0064-03

0 引言

温拌纤维沥青是在温拌沥青的基础上添加了纤维材料，既能实现温拌沥青节能减排的目的，又能提高混合料的抗裂性和稳定性，是结合两种优势技术的新兴课题［1-2］。本文通过对温拌纤维沥青混合料与热拌混合料

的性能进行详细地对比分析，得出了合理的纤维、温拌剂添加量以及混合料的成型温度，为温拌纤维沥青混合料的实际生产提供可靠依据。

1 级配的确定

本次试验采用SAC10级配。它是一种骨架密实型的间断级配，与SMA级配相似，需要控制关键筛孔4.75、7.2 mm的通过率，通过对满足条件的不同级配曲线进行贝雷法分析，获得最佳的石料百分比及级配曲线。表1为SAC10各筛孔的通过率。

2 纤维对混合料性能的影响分析

2.1 纤维对混合料体积指标的影响

本次试验选用的纤维材料为聚酯纤维［3］。通过国内外对纤维的研究，拟定纤维的掺量占混合料质量的0.20%、0.25%、0.30%、0.35%四个比例进行试验，试验均在热拌条件下进行，试验结果如表2所示。纤维掺量与油石比、矿料间隙率、饱和度、稳定值之间的曲线如图1所示。

从图1可以看出，混合料油石比和饱和度随着纤维掺量的增加而增加，这是由纤维在混合料中吸附沥青引起的。矿料间隙率和稳定度均在纤维掺量为0.25%时出现转折点，说明在此掺量下混合料的体积率及形成的空间网状结构的稳定性强，混合料的性能达到最佳。

2.2 添加不同量纤维的混合料路用性能对比分析

取纤维掺量分别为0、0.20%、0.25%、0.30%，在各自最佳沥青用量下进行高温车辙、低温弯曲及水稳定性试验，试验结果见表3～5。

从表3可以看出添加纤维后，混合料的高温稳定性得到了大幅度提高，其中添加0.25%纤维时混合料的稳定度最大，相比没有添加纤维的混合料，高温稳定度提高了113%，比纤维掺量为0.20%时提高13.6%，比纤维掺量为0.30%时提高了3%。从表4可以看出，随着纤维用量的增加，沥青混合料低温弯曲性能逐渐增强，说明纤维的掺量越多，从基体传给纤维的载荷比例越大，混合料抵抗载荷变形的能力越强，即低温抗变形能力越强。

从表5可以看出，添加纤维后，混合料的劈裂强度比和残留稳定度有了一定程度的提高，说明纤维增强了混合料抵抗水损害的能力，同时还可以看出残留稳定度和劈裂强度比随着纤维掺量的增加先增加后减少，说明纤维量的增加对混合料抵抗水损害有一个界限值。纤维掺量为0.25%时，残留稳定度值最大，抵抗水损害的能力最强，这是因为纤维在此掺量下所形成的三维网状结构对增强混合料的稳定性效果最好［5-7］。

3 添加温拌剂后体积指标分析

温拌剂的添加量一般为沥青含量的5%～15%，本次试验选择温拌剂的掺量为7%、10%、13%，试件成型温度选择120 ℃、130 ℃、140 ℃，纤维的掺量按照0.25%选取，混合料油石比为5.2%。对温拌剂掺量和成型温度两个因素进行试验分析，结果如表6所示。

温拌剂的作用机理是提高低温情况下沥青对石料的裹覆能力，而其本身对混合料的性能没有改变，因此，可以通过密度指标来研究沥青和石料的相互作用。密度小，混合料表现为空隙率大，沥青与石料粘结性差，反之亦然。因此，下面通过分析添加温拌剂之后混合料的密度变化和稳定度来分析温拌剂的作用效果。

3.1 添加温拌剂后密度的变化

温拌剂掺量为7%、10%、13%下密度随温度的变化曲线如图2所示。

从图2不难分析出，在相同的温拌剂掺量下，密度随着成型温度的升高而增大，当温拌剂掺量为7%时，密度随着温度升高的增大幅度几乎呈线性关系；掺量为10%、13%时的密度与成型温度之间的线性关系不明显。在掺量为7%时，成型温度的升高有助于增大混合料的密度，而在10%、13%掺量下，成型温度的升高对于混合料密度增大的影响逐渐减小。

同一温度、不同掺量下的密度变化如图3所示。

从图3可以看出，在130 ℃、140 ℃温度下，掺量为10%与掺量为13%的密度相差不大，说明此时温拌剂的增加对混合料密度的增大没有显著的影响。从温拌剂成本和混合料密度两方面综合考虑，掺量为10%时，混合料的成本低、性能好。对于温度的影响，130 ℃、140 ℃下，温拌剂掺量为10%时，混合料密度相差很小。而在同一掺量下，温度为130 ℃时密度要高于120 ℃时，说明混合料成型温度在130 ℃下效果最好。

3.2 添加温拌剂后稳定度的变化

稳定度在不同温度、不同掺量下的变化曲线如图4所示。从图4可以得出，在130 ℃、140 ℃下，稳定度随着温拌剂掺量的增加出现了峰值，这是由于温拌剂的添加工艺引进了水分。温拌剂掺量越多，引入的水分就越多，而混合料性能受水分的影响很大，最终导致稳定值随着掺量的增加反而减小。

在某一温拌剂掺量下，稳定度随成型温度的变化如图5所示。从图5可以得出：在同一掺量下，稳定度随成型温度的升高而增加。在掺量为7%时，稳定度与成型温度呈线性关系，但稳定度较差；而在掺量为10%、温度130 ℃以上时，稳定度均高于掺量为13%时。综合以上各方面的因素，温拌剂添加量为10%，混合料成型温度选择130 ℃。

4 结语

（1） 纤维对混合料的整体路用性能有很大的增强作用，尤其是低温弯曲性能随纤维掺量的增加而增强，而高温车辙动稳定性和水稳定性随着纤维掺量的增加先增加后减少。通过对比纤维各掺量的试验性能，并综合考虑成本等因素，确定温拌纤维沥青混合料中纤维的最佳掺量为混合料质量的0.25%。

（2） 温拌剂能够显著改善较低温度下沥青对石料的裹覆能力。通过对温拌剂掺量和成型温度两个因素进行试验，结合对成本的综合考虑确定温拌剂掺量为10%，混合料的最佳成型温度为130 ℃。

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收稿日期：2011-06-22