玄武岩纤维掺量对可卷曲沥青路面路用性能的影响研究

N E W B U I L D I N G M A T E R I A L S
0前言
预制可卷曲沥青路面最早由荷兰提出，将可卷曲的沥青路面铺装层在工厂内预制完成后卷曲在特定卷轴上，运输到现场后像地毯一样铺装完成，并迅速开放交通[1]。

由于预制可
卷曲沥青路面具有环境污染小、施工速度快、施工质量易保证、造价低、对环境影响小、且在铺装施工时能有效地缓解交通，避免造成污染等优势，在国内外目前被视为具有巨大发展前景的一种道路形式。

继荷兰之后德国、中国及美国等均借鉴了荷兰rollpave 的研究思路，并在其研究基础上加以改进[2-3]。

但由于材料限制，路用性能不理想，致使该项技术一度进展缓慢。

近年来，由于高性能的玄武岩纤维的出现，辅以玄武骨料高强、高耐磨、高耐腐蚀性能及二者性能的相匹配性，为突破预制可卷曲沥青路面路用性能差的瓶颈提供了技术支持。

本文通过以玄武岩级配碎石为基料配以复合改性沥青，通过添加不同比例的玄武岩纤维，对可卷曲沥青路面的路用性能进行研究。

玄武岩纤维掺量对可卷曲沥青路面
路用性能的影响研究
代书凝1，呙润华1，2
，高晓通1，代学灵3
（1.新疆大学建筑与土木工程学院，新疆乌鲁木齐830046；
2.清华大学土木水利学院，北京
100084；3.福建江夏学院，福建福州
350108）
摘要：以SBS 改性沥青加10%岩沥青和15%橡胶粉为基料，分别掺加0、0.1%、0.3%、0.5%玄武岩纤维和适量玄武岩级配碎石配
制成可卷曲沥青路面混合料，研究了玄武岩纤维掺量对沥青路面混合料路用性能的影响。

结果表明，随着玄武岩纤维掺量由0、0.1%、0.3%、0.5%依次增加，沥青路面混合料的车辙试验动稳定度、低温弯曲破坏应变和浸水马歇尔残留稳定度先提高后降低，常温弯曲破坏应变逐渐增大。

掺加适量玄武岩纤维能有效改善预制可卷曲沥青混合料的路用性能。

关键词：预制可卷曲沥青路面；路用性能；玄武岩纤维；复合改性沥青；岩沥青中图分类号：TU528.42
文献标识码：A
文章编号：1001-702X （2019）04-0137-03
Study on the influence of basalt fiber content on the road performance of rollable pavement
DAI Shuning 1，GUO Runhua 1，2
，GAO Xiaotong 1，DAI Xueling 3
（1.College of Architecture and Civil Engineering ，Xinjiang University ，Urumchi 830046，China ；
2.School of Civil and Water Conservancy ，Tsinghua University ，Beijing 100084，China ；
3.Fujian Jiangxia University ，Fuzhou 350108，China ）
Abstract ：Add SBS modified asphalt with 10%rock asphalt and 15%rubber powder as base material,and mix 0，0.1%，
0.3%，0.5%basalt fiber and appropriate basalt grade gravel to make asphalt flexible pavement mixture.The effect of basalt fiber
content on road performance of pavement asphalt mixture was studied.The results show that with the increase of basalt fiber con -tent by 0，0.1%，0.3%，0.5%，the rutting test dynamic stability ，low temperature bending failure strain and water immersion Marshall residual stability of pavement asphalt mixture increase first and then decrease ，normal temperature bending failure strain is gradually increased.Adding appropriate amount of basalt fiber can effectively improve the road performance of the prefabricated curable as -phalt mixture.
Key words ：prefabricated rollable asphalt pavement ，pavement performance ，basalt fiber ，composite modified asphalt ，rock asphalt
基金项目：国家自然科学基金项目（51568063）；
福建省自然科学基金项目（2016J01728）
收稿日期：2019-03-15
作者简介：代书凝，女，1993年生，河南焦作人，硕士研究生，从事道路结构与材料专业研究。

E-mail ：
selindai@ 。

通讯作者：代学灵，地址：福州大学城福建江夏学院工程学院，E-mail ：916845858@。

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137··
新型建筑材料
2019.4
1
技术原理和路径
1.1
技术原理
有研究表明[4]，玄武岩纤维可以较大程度地提高沥青混合料的弯拉强度，且玄武岩碎石和玄武岩纤维及改性沥青具有极高的匹配性和兼容性。

1.2
技术路径
确定路面骨架型式→试配改性复合沥青→选择合理级配碎石→选择不同掺量玄武岩纤维对卷曲路面混合料的路用性能进行试验分析。

2
试
验
2.1
原材料
沥青：山东某化工厂生产的SBS 改性沥青，主要性能指
标见表1；玄武岩纤维为深圳天之途厂家生产，主要性能指标见表2；粗细集料：福鼎玄武岩矿石，主要性能指标见表3；岩沥青：印尼布敦岩沥青；橡胶粉：粒径40目。

表1
SBS 改性沥青的技术指标
注：①JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》。

表2
玄武岩纤维的技术指标
表3
玄武岩碎石的级配组成
2.2
复合改性沥青的制备
参考现有复合改性沥青制备方式[5-7]，确定本试验复合改
性沥青的制备方法为：将SBS 改性沥青加热至150~160℃，然后边搅拌边加入占SBS 改性沥青质量10%的布敦岩沥青，在保持150℃的条件下，选用高速剪切机以500~2000r/min 高速剪切25min ，之后放入烘箱25min 发育完成，再加入占SBS 改性沥青质量15%橡胶粉用高速剪切机以1500~2000r/min 进行高速剪切25min ，最后分别按0、0.1%、0.3%、0.5%加入玄武岩纤维（掺量按占沥青质量计）用高速机搅拌机以1500r/min 的速度搅拌15min ，使布敦岩沥青和玄武岩纤维在复合改性沥青中分散均匀。

2.3
路面用沥青混合料级配确定
本方案采用弯曲性能最好的骨架密实型降噪沥青路面
（以下简称SDQP ），以保证预制卷曲路面有良好的抗弯曲性能和路用性能，其级配按SMA 级配确定，级配状况如表3所示。

2.4
试验方案
按SBS 改性沥青加10%岩沥青和15%橡胶粉为基料，分别掺入0、0.1%、0.3%、0.5%玄武岩纤维和适量玄武岩级配碎石，配制成沥青可卷曲路面混合料，使用SDQP-10级配确定最佳油石比，针对预制可卷曲沥青路面在试件底部加铺专用的自制基底，并按现行标准做成相应的试件。

依据JTG E20—
2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》，采用高温车辙试验评价试件的高温性能，采用低温小梁试验评价其低温性能，采用浸水马歇尔试验评价其水稳定性能，采用小梁弯曲试验评价其弯曲性能。

3
试验结果及分析
3.1
试验结果
玄武岩纤维掺量对路面用沥青混合料路用性能的影响见
表4。

表4
玄武岩纤维掺量对路面用沥青混合料路用性能的影响
3.2
结果分析
3.2.1
玄武岩纤维掺量对车辙试验动稳定度的影响
由表4可见，当玄武岩纤维掺量分别为0.1%、0.3%、0.5%
时，沥青混合料的动稳定度较未掺玄武岩纤维的分别提高了22.1%、40.7%、31.5%，玄武岩纤维的掺入能显著提高预制可卷曲沥青混合料车辙试验动稳定度（即高温稳定性）。

这是因为，玄武岩纤维能够对混合料起到加筋作用，同时玄武岩纤维的耐高温性能也较好，不易在沥青改性加入时被高温改变其
项
目
标准
要求①测试结果测试方法针入度（25℃，5s ，100g ）/0.1mm
30~6057.1T 0604针入度指数PI ≥00.16T 0604延度（5℃，5cm/min ）/cm
≥2030.6T 0605软化点（T R&B ）/℃≥6079.1T 0606运动粘度（135℃）/（Pa ·s ）
≤3 2.06T 0625闪点/℃≥230253T 0611溶解度/%≥9999.4T 0607弹性恢复（25℃）/%
≥7589T 0662≤1.00.63T 0610≥6571
T 0604≥15
15.8T 0605
TFOT （或
RTFOT ）后
质量变化/%
残留针入度比（25℃）/%
延度（5℃）/cm
抗拉伸强度/MPa 弹性模量
/GPa 断裂伸长率
/%
密度/（g/cm 3）线膨胀系数
/（×10-6/K ）
3578
95.5
2.45
2.72
5.56
孔径/mm 0.0750.150.300.60 1.18 2.36 4.759.5013.2通过率/%10.5
12.0
13.5
17.5
21.530.5
49.5
90.5
100
玄武岩纤维掺量/%
车辙试验
动稳定度DS /mm 低温弯曲破坏应变/με浸水马歇尔残留稳定度MS 0/%
常温弯曲破坏应变/με0
3288613885.79735
0.14016741787.8123760.34625827591.2146290.5
4323
7956
90.8
15174代书凝，等：玄武岩纤维掺量对可卷曲沥青路面路用性能的影响研究
138··
（上接第127页）
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物理性能，使沥青在高温时抵抗变形能力得到很好的提升。

3.2.2玄武岩纤维掺量对低温弯曲破坏应变的影响
由表4可见，当玄武岩纤维掺量由0增加到0.1%、0.3%时，沥青混合料的低温弯曲小梁破坏应变由6138με分别升高到7417με、8275με，当掺量继续增加到0.5%时，破坏应变又降为7956με，但仍高于未添加玄武岩纤维时的应变值。

试验表明，掺入玄武岩纤维对预制可卷曲沥青混合料的低温性能有明显的改善，玄武岩纤维在低温下仍然能形成网络状来阻止裂缝的发展，具有较好的抗应变性能。

但玄武岩纤维的掺量并非越多越好，当掺量增到0.5%时，可能由于纤维过多，造成纤维分散不均匀，形成结团而影响沥青混合料的低温抗裂性能。

3.2.3玄武岩纤维掺量对浸水马歇尔残留稳定度的
影响
由表4可见，当玄武岩纤维掺量分别为0.1%、0.3%、0.5%时，沥青混合料的浸水马歇尔残留稳定度较未掺玄武岩纤维的分别提高了2.5%、6.4%、5.9%，表明玄武岩纤维掺入可以改善预制可卷曲沥青混合料的水稳定性。

这可能因为纤维与沥青相互吸附，从而使混合料抵抗荷载的能力增强[8-9]，但纤维过多时，又会造成纤维结团，从而影响混合料的水稳定性。

3.2.4玄武岩纤维掺量对常温弯曲破坏应变的影响
由表4可见，在未掺加玄武岩纤维时，该混合料在15℃时的弯曲应变仅为9735με；当掺加0.1%、0.3%、0.5%的玄武岩纤维后，沥青混合料的弯曲应变明显提高，较未掺玄武岩纤维的分别提高了27.1%、50.3%、55.9%。

试验表明，掺加适量的玄武岩纤维对预制可卷曲沥青混合料的弯曲性能提升效果明显。

4结论
在岩沥青掺量为10%，橡胶粉掺量为15%时，随着玄武岩纤维掺量由0、0.1%、0.3%、0.5%依次递增时，路面沥青混合料车辙试验动稳定度、低温弯曲破坏应变和浸水马歇尔残留稳定度先提高后降低，常温弯曲破坏应变逐渐提高。

掺加适量玄武岩纤维能有效改善预制可卷曲沥青混合料的路用性能。

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139··
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