簡介：聚合物纖維加筋瀝青砼是一種新型的高等級公路道面材料. 本文從理論和實(shí)踐出發(fā)，論述了聚合物加筋材料的作用機(jī)理，聚合物加筋瀝青砼的配合比設(shè)計(jì)及施工工藝等相關(guān)技術(shù)問題. 
關(guān)鍵字：聚合物纖維；加筋；瀝青砼 


　目前，我國公路建設(shè)進(jìn)入了一個以高等級公路為代表的新的發(fā)展時期，瀝青砼作為高級路面材料在其中起著極其重要作用. 近年來，隨著我國高等級公路的迅猛發(fā)展，汽車運(yùn)輸也進(jìn)入一個快速發(fā)展的新時期，特別是現(xiàn)代渠化交通及重型車輛的日益增多，瀝青砼路面正面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，有些高等級公路僅通車1-2年，就出現(xiàn)了明顯的早期損壞，在坑槽、開裂、車轍等損壞嚴(yán)重地段，不得不進(jìn)行重新修復(fù). 因此，不斷地改進(jìn)瀝青砼的使用品質(zhì)，研究應(yīng)用新型的瀝青砼道面材料是我們當(dāng)前的首要任務(wù)。

　　纖維加筋瀝青砼是一種新型的高等級公路路面材料，它是將纖維摻入瀝青砼中，使纖維起到加強(qiáng)筋作用，防止路面產(chǎn)生非結(jié)構(gòu)性開裂，達(dá)到綜合提高路面物理力學(xué)性能的目的. 常用的纖維有鋼纖維和軟纖維兩種，鋼纖維是由金屬制成，雖然具有高強(qiáng)、高彎曲彈性和耐高溫等路用性能，但由于鋼纖維易產(chǎn)生銹蝕，且不易與砼相融，粘附性、握裹力較差，同時由于金屬的磨損系數(shù)較小，路面使用后期易產(chǎn)生“凸尖現(xiàn)象”，對輪胎磨損非常不利，因此，鋼纖維在瀝青砼路面中的應(yīng)用受到很大限制. 軟纖維是由合成纖維制成，主要有玻璃纖維和聚合物纖維兩種. 玻璃纖維不僅能提高瀝青砼的強(qiáng)度，而且還能提高瀝青砼的韌性，但由于玻璃纖維脆性較大，在拌和過程中極易斷裂，需要特殊的拌和裝置和嚴(yán)格的拌和工藝，否則，不宜摻入瀝青砼之中. 聚合物纖維是一種抗拉強(qiáng)度很高的纖維，其表面具有均勻的縱向結(jié)構(gòu)，可以均勻地分散于瀝青之中，并與瀝青有較好的親合性，是一種非常理想的纖維加筋材料. 在我國河北石黃高速公路、廣深高速公路等均有應(yīng)用，使用效果良好. 國外的研究和應(yīng)用實(shí)踐也表明，聚合物纖維加筋材料能綜合改善瀝青砼的性能，延長使用壽命，提高抗車轍能力。


1 聚合物纖維加筋瀝青砼的作用機(jī)理

　　聚合物纖維是由直徑很細(xì)、抗拉強(qiáng)度很高的聚脂或聚丙稀晴綸制成，具有很好的高溫穩(wěn)定性和抗荷載沖擊的韌性. 在瀝青基體內(nèi)纖維是三向隨機(jī)分布的，雖然摻量不多，但由于纖維的截面極小，數(shù)量卻相當(dāng)大，因而在瀝青基體內(nèi)形成無數(shù)縱橫交錯的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu). 由于瀝青中酸性樹脂組分是一種表面活性物質(zhì)，能在纖維表面產(chǎn)生物理吸附和化學(xué)吸附，使瀝青呈單分子狀排列在纖維表面，形成結(jié)合力很強(qiáng)的“結(jié)構(gòu)瀝青”薄膜，不僅減少了自由瀝青的數(shù)量，而且這些縱橫交錯的纖維所吸附的瀝青極大提高了瀝青膠漿的粘滯性及瀝青與集料的粘附性和握裹力，使纖維極其周圍的結(jié)構(gòu)瀝青一同裹覆于集料表面，使瀝青膜處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)。 即使在低溫條件下仍然具有良好的整體性。同時，由于纖維呈三維均勻分布于集料之間，使瀝青與礦粉不能形成膠團(tuán)，可極大減少油斑數(shù)量，而且在夏季高溫時纖維內(nèi)部的空隙還能吸納一定數(shù)量的自由瀝青，減少泛油，提高瀝青砼的高溫穩(wěn)定性，延長路面使用壽命，同時在低溫時也能保證瀝青膠漿具有較好的粘滯性和咬合效應(yīng)，防止瀝青基體裂紋的擴(kuò)展，大幅度提高瀝青膠漿的自愈能力，并較長時間地維持其粘彈性，提高瀝青砼的抗車轍能力. 另外，由于聚合物纖維具有良好的耐磨阻特性，在集料表面易形成穩(wěn)定的保護(hù)層，從而提高瀝青面層耐磨耗能力。

2 聚合物纖維瀝青砼的組成設(shè)計(jì)


　　瀝青纖維加筋砼的應(yīng)用在我國尚處試行階段，目前尚沒有規(guī)范的設(shè)計(jì)規(guī)程，與普通瀝青砼組成設(shè)計(jì)相比，主要是確定最佳瀝青用量和纖維的添加量，其設(shè)計(jì)程序仍然是按目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)——生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)——生產(chǎn)配合比驗(yàn)證3 階段進(jìn)行。

　　在目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段，礦料的組成設(shè)計(jì)與普通瀝青砼的設(shè)計(jì)方法完全相同，瀝青最佳用量和纖維添加量的確定是按所設(shè)計(jì)的礦料配合比，配制三組瀝青混合料，每組先固定纖維的摻加量，對于博尼維纖維可參照表1 提供的參考摻加量為基數(shù)，然后，在規(guī)范推薦的油石比范圍內(nèi)以每增0.5%為一級制備馬歇爾試件，然后再適當(dāng)增減纖維的用量，再按上述方法依次制備下一組馬歇爾試件，并分別測定各組試件的密度、空隙率、飽和度、穩(wěn)定度、流值等各項(xiàng)指標(biāo)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制瀝青用量與上述各指標(biāo)的關(guān)系圖，并按普通瀝青砼的組成設(shè)計(jì)方法，根據(jù)表2 的技術(shù)指標(biāo)確定最佳瀝青用量的初始值OAC1 和OAC2，然后，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、交通量特性及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定瀝青最佳用量OAC，值得注意的是此時所得的最佳瀝青用量OAC 有3 個，即OACA——纖維低摻量時的最佳瀝青用量；OACB——纖維中摻量時的最佳瀝青用量；OACC——纖維高摻量時的最佳瀝青用量；再分別對3 個最佳瀝青用量的馬歇爾試件做水穩(wěn)定試驗(yàn)和抗車轍試驗(yàn). 若均符合要求，則應(yīng)綜合考慮路用性能、工程造價等諸多方面的因素，并結(jié)合工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定最佳瀝青用量和最佳纖維摻量。