浅谈排水路面用纤维稳定剂

浅谈排水路面用纤维稳定剂

黄忆

四川省公路规划勘察设计研究院有限公司，四川 成都610000

摘要：纤维稳定剂作为排水沥青路面的添加材料，在混合料中起到分散、增黏、增韧、加筋、吸附沥青等作用，本文探讨不同纤维种类、纤维掺量对排水沥青混合料抗飞散性能及抗析漏性能的影响。

关键词： 排水沥青路面；纤维稳定剂；肯塔堡飞散试验；谢伦堡析漏试验

0引言

排水沥青路面为功能性路面，在降噪、抗滑、行车安全性、行车舒适性等方面均具有很好的表现，排水沥青沥青混合料以粗集料形成骨架，改性沥青、增黏剂、少量矿粉及纤维稳定剂形成沥青胶浆对粗集料进行裹附、黏结，形成骨架-空隙结构，让其具有较大空隙率，达到排水、降噪、抗滑的目的，纤维稳定剂作为重要添加材料能起到有效提升路用性能的作用，而市面上纤维种类众多，如何选择纤维种类、确定纤维掺量是排水路面设计时暨需考虑的问题。

1排水路面中纤维稳定剂简介

沥青排水路面早在上世纪60年代由欧洲国家开始研究和应用，2000年后国内开始对其进行较为深入的探索，目前国内排水路面的设计空隙率通常为20%左右，空隙率越大其排水、降噪的功能性越强，同时抗飞散性能越弱，目前在排水路面配合比设计过程中通常通过调整矿料级配、调节沥青用量的方法使其排水、降噪的功能性与路用性能达到平衡。

由于排水沥青混合料其骨架-空隙的结构特点，该混合料中的粗集料以点-点接触的方式形成骨架，再以沥青胶浆进行裹附、粘结，由于集料间接触面小，在交通荷载的长期作用下易导致表面集料松散、脱落，所以飞散病害是排水沥青路面最为常见的病害之一。为避免飞散病害的发生，排水沥青混合对材料的要求极为严苛，由于其特殊的结构形式，形成骨架的粗集料对软弱颗粒指标有较高要求，若骨架结构破损则易引发路面飞散破坏，高黏沥青作为排水沥青混合料中的主要黏合材料，必须由极强的裹附力、黏结力，同时需具备良好的延伸、柔韧性。

纤维稳定剂作为添加材料可增加沥青膜厚度、提高路用性能，且加入纤维稳定剂可使混合料的稳定性增强，在混合料贮存运输和摊铺碾压过程中减少可能产生的沥青滴落和离析现象等目的〔1〕。JTG/T 3350 03-2020中提到排水路面用纤维稳定材料可选用聚合物纤维、玄武岩纤维、木质纤维，不同纤维种类对混合料性能的贡献不尽相同，如何选择纤维的种类、确定纤维的掺量现行规范中并未提及。针对以上情况，拟使用絮状木质纤维、聚酯纤维采用不同掺量分别进行肯塔堡飞散试验、谢伦堡析漏试验。使用絮状木质纤维、粒状木质纤维在不同空隙率下分别进行肯塔堡飞散试验。

2 试验过程

2.1 试验用材料

本次试验采用粗、细集料产地均为峨眉九里，由玄武岩轧制而成，，材料压碎值为8.9%；磨耗值为7.3%；磨光值为43：粒径9.5-13.2mm碎石吸水率为0.7%，矿粉由灰岩轧制，亲水系数为0.58；塑性指数为3.2，通过级配调整，得到合成级配如下：

表1

图1

本次试验使用沥青为成品高黏沥青，主要指标检测数据如下：

表2

准备检测指标均符合规范要求的聚合物纤维、絮状木质纤维、粒状木质纤维各一份备用。

2.2 纤维稳定剂不同掺量试验

采用沥青用量4.8%按照以上级配使用不同纤维掺量（与混合料质量比）进行PA-13沥青混合料拌制，分别对混合料进行肯塔堡析漏试验、谢伦堡析漏试验，试验结果如下表3、表4。

表3 絮状木质纤维

表4 聚酯纤维

图2

图3

由表3、表4、图2、图3可见随着纤维掺量的增加沥青混合料飞散损失与析漏损失均有降低，聚合物纤维断裂伸长率高，可以起到更多加筋的作用，明显提高沥青混合料抵抗飞散的能力，絮状木质纤维由于其特殊的中空管状结构，吸油率可达到自己体积的5～8倍，可有效对沥青进行吸附，增加沥青膜厚度，形成结构沥青附着于集料表面，减少沥青混合料中的自由沥青析出，可以有效的降低沥青析漏，避免沥青混合料产生泛油、油斑等不良现象。

2.3、调整不同纤维稳定剂比例试验

采用沥青用量4.8%，同时掺加絮状木质纤维与聚酯纤维，将纤维稳定剂总量控制3‰（与沥青混合料质量比），调整比例拌制PA-13沥青混合料分别进行肯塔堡析漏试验、谢伦堡析漏试验，试验结果如下：

表5

图4

由表5、图4可知，在纤维总量一定的情况下随着絮状纤维的增加、聚酯纤维的减少，沥青混合料抵抗飞散损失的能力降低同时抵抗自由沥青析漏损失的能力提高，上图中两条曲线的交叉点位于3#比例～4#比例之间，则在该比例下两个指标达到平衡，在日常施工过程中可根据需要对纤维的比例在平衡点左、右进行调节。

2.3 絮状、粒状木质纤维性能对比

絮状、粒状木质纤维掺量均定为2‰（与混合料质量比），通过调节油石比的方法调整混合料沥青膜厚度，拌制PA-13沥青混合料分别进行飞散试验结果如下：

表6

图5

由表6、图5可知随着沥青用量的增加，沥青膜厚度增加，空隙率降低，沥青混合料抗飞散性能增加，不同纤维种类对混合料空隙率影响不大，粒状木质纤维沥青混合料抗飞散性能低于絮状木质纤维沥青混合料且沥青膜越薄，差距越明显。由于粒状木质纤维是由絮状木质纤维造粒所得，实际拌和过程中由于拌和时间有限，容易造成纤维不易完全分散、沥青膜不均匀等问题，而排水沥青混合料由于是骨架-孔隙结构，沥青膜厚度是影响其路用性能重要因素。

3 结论

（1）聚酯纤维、絮状木质纤维均可以提升排水沥青混合料路用性能，聚酯纤维侧重于提升抗飞散性能，絮状木质纤维侧重于提升抗自由沥青析漏性能。

（2）使用混合纤维时可通过调整比例、绘制曲线的方法确定性能平衡点，在实际施工过程中可在平衡点附近根据实际情况调整纤维的掺配比例。

（3）掺加絮状木质纤维的排水沥青混合料抗飞散性能明显优于掺加粒状木质纤维的排水沥青混合料，且这种差距在沥青膜越薄时越明显。

参考文献

[1]黄勇生等.排水沥青路面混合料试验研究 [J].国外公路,2001

[2]JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范（S）

[3]JTG/T 3350 03-2020，排水沥青路面设计与施工技术规范（S）

[4]JTG E20-2011，公路工程沥青及沥青混合料试验规程（S）