近幾年來，纖維在瀝青路面中被廣泛應用，其中有聚酯纖維、聚丙烯腈纖維、木質素纖維、玄武巖纖維等。根據調查，山區高速公路長上坡路段瀝青路面的車轍已經成為當前營運高速公路瀝青路面的一種普遍性病害。為探討玄武巖纖維在長上坡路段增強瀝青混合料路用性能方面的適用性，以黃衢高速公路為依托，結合2010年浙江省交通廳“玄武巖纖維在瀝青路面中的應用”課題研究，通過相關的室內試驗，研究玄武巖纖維的技術性質、玄武巖纖維增強瀝青混合料的機理及其路用性能。
　　一、玄武巖纖維路用性能
　　1、力學性能
　　玄武巖纖維拉伸強度為≥1500～2500MPa，其彈性模量≥8000MPa，遠遠高于其他纖維。可大幅提高瀝青路面的低溫抗裂及疲勞耐久性，同時也有效提高瀝青混合料高溫抗車轍變形能力。
　　2、與瀝青親和力強、吸油效果好
　　玄武巖纖維材質為玄武巖，其表面的堿性特質相當于在瀝青中加入了抗剝落劑材料，與瀝青的粘附性能好。
　　玄武巖纖維的直徑一般為5µm，比表面積大，每克纖維提供的表面積可達數平方米。與瀝青充分接觸、融合，使瀝青呈單分子排布在纖維表面，使得結構瀝青量大大提高。
　　3、耐高溫性、抗老化能性能好
　　玄武巖纖維是經1500℃左右高溫冶煉而成，瀝青混合料拌和過程中的高溫作用不會對其產生任何影響。
　　4、防水浸蝕且不吸水
　　木質素纖維本身是吸水的，它吸收的水分可在集料和瀝青結合料之間形成水膜，容易造成路面水損害。玄武巖纖維的吸濕率小于0.1﹪，從而有效地避免纖維成為水分進入到瀝青與集料界面的微通道。
　　5、再生利用
　　由于有機類纖維的耐高溫性能較差及在瀝青中的熔解而污染瀝青，添加有機類纖維的瀝青混合料將無法再生利用;而玄武巖纖維與集料品種一樣，能再生使用。
　　二、玄武巖纖維技術標準
　　美國國家瀝青技術中心(NCAT)及美國國家公路與運輸協會標準(AASHTO)對玄武巖纖維的質量要求規定如表1。
　　表1 玄武巖纖維質量標準

試驗（篩分）		指標
纖維長度		≤6mm
纖維厚度		＜0.005mm
球狀顆粒含量	通過0.25mm篩	90（±5%）
	通過0.063mm篩	70（±10%）

　　中華人民共和國交通運輸行業標準《公路工程 玄武巖纖維及其制品 第1部分：玄武巖短切纖維》(JT/T 776.1-2010)對瀝青混凝土用玄武巖短切纖維的質量要求規定如表2。

項 目	防裂抗裂纖維	增韌增強纖維
纖維長度 （mm）	5～15
密  度 （g/cm3）	2.6～2.8
斷裂強度 （MPa）	≥1200	≥1500
彈性模量 （MPa）	≥7.5×103	≥8.0×103
斷裂伸長率 （%）	≤3.1
吸油率 （%）	≥50
耐熱性，斷裂強度保留率(%)	≥85
可燃性	明火點不燃

　　三、玄武巖纖維瀝青混合料性能研究
　　1、實施方案
　　以黃衢高速公路(浙江段)為依托，采用室內試驗、現場施工、路用性能跟蹤觀測等手段研究玄武巖纖維在瀝青混合料中的最佳劑量、玄武巖纖維瀝青混合料配合比設計方法和玄武巖纖維瀝青混合料施工控制方法三個關鍵問題。
　　2、礦料級配及瀝青用量的確定
　　試驗采用的瀝青混合料結構類型為 AC-13C，混合料級配組成設計見表3。
　　表3 AC-13C型級配范圍

級配	通過下列方孔篩（mm）的質量百分率（%）
	16.0	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
合成級配	100	100	75.3	49.3	35.6	24.7	18.0	13.3	9.6	6.4
規范要求	100	90～ 100	68～ 85	38～ 68	24～ 50	15～ 38	10～28	7～ 20	5～ 15	4～ 8

　　根據實驗方案，分別采用0%，0.2%，0.3%，0.4%和0.5%(此劑量為纖維占纖維瀝青混合料的質量百分比)成型試件，按馬歇爾方法確定不同纖維用量下的最佳瀝青用量和最佳油石比，試驗結果見表4。
　　表4 不同纖維摻量下最佳瀝青用量和油石比

瀝青混合料類型	最佳瀝青用量 （%）	最佳油石比 （%）
AC-13 不摻纖維	4.80	5.04
AC-13+摻0.2、0.3、0.4和0.5(%)石金玄武巖纖維	4.93、5.00、5.20、5.30	5.19、5.26、5.49、5.60
AC-13+摻0.2、0.3、0.4和0.5(%)北美孚玄武巖纖維	4.82、4.88、4.91、4.97	5.06、5.13、5.16、5.23
AC-13+摻0.2、0.3、0.4和0.5(%)福倍安玄武巖纖維	4.30、4.80、4.67、4.80	5.08、5.04、4.90、5.04

　　1最佳瀝青用量
　　纖維劑量的增加，將引起瀝青混合料的最佳瀝青用量的增大，但隨著纖維劑量的增大，最佳瀝青用量的增大速率減緩。
　　2密度
　　相對礦料來講，纖維的相對密度較小，體積也較為疏松，因此在相同的壓實功下，瀝青混合料的密度值反而會下降。
　　3穩定度
　　試驗結果表明，隨著纖維用量的增加，混合料的穩定度有不同程度的增加，但在一定劑量下反而會有所下降。

瀝青混合料類型	毛體積相密度	理論最大相對密度	飽和度%	穩定度 KN
AC-13	2.383	2.492	66.6	21.57
摻0.2～0.5%石金纖維	2.378～2.368	2.487～2.473	67.3～69.0	18.11～19.84
摻0.2～0.5%北美孚纖維	2.384～2.375	2.492～2.488	66.9～66.2	20.47～18.09
摻0.2～0.5%福倍安纖維	2.381～2.381	2.491～2.498	66.8～65.6	20.37～22.36

　　3、瀝青混合料性能檢驗
　　1瀝青混合料高溫穩定性
　　從車轍試驗結果可以看出，摻加纖維的瀝青混合料高溫穩定性能均比不摻加纖維的瀝青混合料有較大的提高，纖維在瀝青混合料中起到“加筋”和“橋接”作用。瀝青混合料的動穩定度隨纖維劑量的增加而增加，但其增加到一定幅度后有降低的趨勢。這是因為當纖維劑量增加到一定程度后，由于纖維用量過大，使得纖維的分散均勻性下降，沒分散開的纖維結團成束后，成為混合料的“瑕點”，使較大的礦料顆粒被擠開，從而使動穩定度減小。
　　針對浙江省高溫、多雨、交通量大和長上坡路段荷載作用時間長的特點，對長上坡路段瀝青混合料的選擇和應用時，增加溫度為65℃、荷載條件為0.8MPa的補充驗證試驗，以保證瀝青混合料具有實際意義的抗車轍能力。試驗表明摻纖維的瀝青混合料其抗車轍能力提高幅度明顯，說明纖維對瀝青混合料高溫性能有很大的改進作用。
　　2 瀝青混合料低溫性能
　　由試驗結果可以看出：最佳油石比下，加入纖維后，瀝青混合料的低溫抗裂性能都得到了改善;隨著纖維劑量的增加，瀝青混合料的抗彎拉應變也隨之增大;當纖維劑量增加到一定值時，瀝青混合料的抗低溫性能則隨纖維劑量的增加而減小，其表明過量的纖維可能會使瀝青混合料的低溫抗裂性能降低。
　　⑶ 纖維瀝青混合料的水穩定性
　　從上述試驗結果可以看出：摻入纖維的瀝青混合料與不摻纖維的瀝青混合料相比，其水穩性均有所提高，但是隨著纖維劑量的增加，纖維對瀝青混合料的水穩定性改善作用減小。
　　⑶ 瀝青混合料疲勞性能
　　通過添加不同長度玄武巖纖維瀝青混合料疲勞性能試驗對比發現，添加纖維可增加瀝青混合料的使用壽命，且纖維長度在6mm范圍內其效果最好。
　　四、玄武巖纖維施工工藝
　　1、纖維添加方式
　　纖維加入方式可分為人工投入和自動投入兩類。人工投入因其勞動強度大，拌和的均勻性稍差，不適合大規模的生產。宜采用具有自動計量、預打散和風送機構的自動投入式。
　　2、瀝青混合料的拌和
　　生產玄武巖纖維瀝青混凝土推薦用3000型或3000型以上的間隙式瀝青拌和機拌和，以保證混合料的產量和攤鋪路面的連續性。
　　集料的烘干溫度一般為170~190℃，在正常的拌和工藝下，將一定比例的玄武巖纖維加入到拌和缸內與集料進行干拌，在原干拌時間基礎上增加10s(共15s左右)，再加入己加熱160~165℃的熱改性瀝青，進行濕拌，濕拌時間為40s，直到拌和均勻、無花白料為止。出料溫度改性瀝青165℃~ 180℃，混合料廢棄溫度195℃。
　　3、瀝青混合料的運輸
　　運料車應大于20噸。在開始時車廂及底板上應涂刷一層油水混合物，使混合料不至于和車廂粘結，運料過程中應采用棉被覆蓋以保溫。運料車卸料必須倒凈，如發現有剩余的殘留物，應及時清除。
　　運料車到達施工現場后，應及時嚴格的測量混合料溫度，不得低于攤鋪溫度的要求。
　　4、瀝青混合料的攤鋪
　　攤鋪前應保證工作面清潔。應將攤鋪機熨平板預熱到120℃左右，然后將瀝青混合料卸到受料斗內攤鋪，攤鋪速度一般為3～4m/min，當供料不足時容許放到1～2 m/min。應做到“寧可運料車等候攤鋪機，不可攤鋪機等候運料車”。松鋪系數一般為1.15(實際數值應通過試鋪確定)，攤鋪溫度為改性瀝青混凝土不低于160℃ ，普通瀝青混凝土不低于150℃。
　　5、瀝青混合料的壓實
　　對于骨架密實型瀝青混合料，可以采用緊跟攤鋪機，采用緊跟慢壓工藝壓實，在不產生嚴重推移和裂縫的前提下在盡可能的高溫狀態下開始碾壓。
　　6、注意事項
　　1添加玄武巖纖維不影響混合料的配合比設計，在任何摻量下均不改變瀝青混合料的級配，僅需根據實際需要對油石比進行微調,其瀝青用量比不加纖維時增加約0.2%。
　　2玄武巖瀝青混凝土的施工溫度要比普通瀝青混凝土的施工溫度要高10℃～15℃以上，尤其是同時使用改性瀝青時，施工時應特別注意施工溫度，否則有可能拌合不均勻。
　　五、結束語
　　玄武巖纖維作為一種新型的路用纖維材料，適用于高速公路長上坡、互通樞紐和交通量繁重路段的瀝青砼路面上面層，可以有效地提高路面的高溫穩定性、抗裂性和耐久性，提高瀝青路面的使用壽命，從而可以降低公路的養護成本，體現了良好的經濟效益和顯著的社會效益，具有較高的推廣價值和應用前景。
　　參考文獻
　　1、公路瀝青路面設計規范(JTG D50-2006).人民交通出版社，2006.
　　2、公路瀝青路面施工技術規范(JTG F40-2004).人民交通出版社，2004.
　　3、籍建云,許婷婷,顧興宇, 增強瀝青混凝土用短切玄武巖纖維優選試驗研究.公路交通科技(應用技術版)，2010 年05期.