CN101712803A - 短切玄武岩纤维增强沥青混合料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用短切玄武岩纤维增强沥青混合料的方法，属于新型复合材料技术领域。本发明是将连续玄武岩原丝或无捻粗纱经表面膨化处理后切成一定长度的纤维，按一定比例的掺量用于增强沥青混合料，可分别用于高速公路新建、改扩建用沥青混合料，以及SMA、OGFC沥青混合料和纤维封层的养护；此外，还可用于高速铁路填充层CA砂浆的增强，以及相关的水工建筑。这种短切玄武岩纤维在增强沥青混合料中起到了阻裂、抗裂、加筋和“桥联”的增强、增韧、增弹作用，可以明显提高其高速公路的抗车辙能力，降低其全寿命成本；用于高速铁路板式无碴轨道及CA砂浆可增加其抗弯强度与变形性能，起到阻裂抗裂的作用；此外，用于水利水电工程有较好的防水渗漏作用。

Description

短切玄武岩纤维增强沥青混合料的方法

技术领域

本发明涉及一种用短切玄武岩纤维增强沥青混合料的方法，属于新型复合材料技术领域。

背景技术

随着我国交通基础设施的迅猛发展，沥青混合料(包括CA砂浆)在高速公路和高速铁路领域的用量越来越大，尤其是大跨径桥梁的逐渐增多，交通量增大、轴重增加、交通渠化等问题，对高等级沥青桥面、路面提出了较高的要求。为了能更好地改善沥青路面的使用品质，延长路面使用寿命，从而提高投资效益是摆在我围道路工作者面前的重要课题。

此外，在高温及重荷载的共同作用下，车辙已成为我国高速公路的典型病害之一。沥青混合料是典型的简单热流变材料，其力学特性对温度和加荷方式与荷载大小具有高度的敏感性。沥青路面结构层在高温条件下承受着各种车辆荷载的直接作用，特别是在行车车速慢、流量大、重荷载多的路段，沥青路面处于复杂应力应变状态，在水平力、竖向力共同反复作用下，沥青路面在高温状态下就很容易产生流动变形，产生永久变形和塑性流动，从而引起了面层结构层凹凸变形，尤其是在渠化交通和大超负荷的轴载频繁作用下，其对沥青混凝土路面的永久变形起到推波助澜的作用，加快了沥青混凝土路面车辙的形成。因此，在上述因素的共同作用下，车辙已成为高速公路的典型病害之一。车辙往往发生在主车道纵向轮迹带上，尤其是上坡、互通区及收费亭进出口处等车速较慢部位。

对于公路养护而言，沥青路面车辙病害是我国高速公路沥青路面的主要病害之一，也是公路养护行业中难以有效解决的一大难题。车辙的出现不仅降低了路面的平整度，而且危及到行车的稳定性，当车辙达到一定深度时，由于车辙槽内积水，极易造成汽车漂滑而导致交通事故发生。车辙病害的引发，加剧了路面的早期破坏，车辙不仅导致行车舒适性、安全性下降，对行车安全构成极大的威胁，甚至造成重大经济损失和广泛的不良社会影响。目前，已成为高速公路路面主要病害之一的车辙病害。我国在多年的车辙病害处理探索中一直得不到有效解决的方法。经过分析，此类路段出现的车辙主要与行车荷载、环境、路面材料等有很密切的关系。2000年交通部虽然颁布了轴载限制办法，但是汽车轴重限制一直达不到有效的控制，在实施过程中尚存在诸多困难，无疑，从沥青混凝土路面的设计上入手，采用新的纤维增强材料，改善路面在重载交通条件下高温抗变形性能，减小路面的永久变形显得尤为重要。因此，众所周知，沥青桥面、路面的耐久性、稳定性直接影响到行车的安全性、舒适性。怎样改善沥青路面的质量，减少沥青路面的车辙、坑槽、裂缝，延长路面的检修周期，提高投资经济效益是道路管理部门和投资者面临的重要课题。

目前国内在改善沥青混合料的路用性能研究上出现了三个大的研究方向：一是从沥青混合料结构类型、设计方法入手，通过改善骨料的级配来提高沥青混合料的高温抗变形能力；二是通过改善沥青性能品质来提高沥青混合料的力学性能，增强抵抗永久变形能力并减小感温性。三是将纤维作为一种特殊的添加剂和增强材料加入到沥青混合料中以改善整体的物理力学性能和改善沥青混合料路用性能。其中第三个研究方向有可能成为我国解决高速公路、高速铁路(指用作填充调整层的CA砂浆)诸多问题的主流。

纤维作为一种高强、耐久、质轻的增强材料，在沥青混凝土中的研究和应用最早可以追溯到20世纪60年代。Toney，C.A.，Lin Kueiyi以及Bradley J.Ptu-man就这种新型材料进行了大量研究，取得了一定成果并应用于实际公路工程中，他们的研究主要集中在聚脂和聚丙烯纤维，认为纤维对沥青混凝土的各项路用性能有不同程度的改善。在我国，纤维沥青路面的研究起步晚，但发展迅速，也取得了一些成果，20世纪90年代末开始应用于道路工程。另外，在我国《公路沥青路面设计规范》(JTJ 014-2004)中也提出，有条件时沥青混凝土中可添加纤维提高其使用性能。

纤维封层技术是指采用纤维封层核心设备同时洒(撒)布沥青粘结料和玻璃纤维，然后在上面撒布碎石经碾压后形成新的磨耗层或者应力吸收中间层的一种新型道路建设施工和养护技术，其技术特点：一是有良好的应力吸收和分散的能力；二是高耐磨性；三是较高的防水性；四是膏稳定性；五是施工的快捷性。该技术起源于英围，法国赛格玛(SECMAIR)公司为此制造出了实施该纤维封层技术的设备，后来在英国、美国、澳大利亚、法国等国家均已普遍应用。二十世纪90年代，美国德州A & M大学(Texas A & M University)的一项长达15年之久、分布于4个不同围家的性能跟踪试验进一步表明纤维封层能够明显改善沥青路面的质量：一是抗拉强度增大30％以上；二是抗疲劳性能增大30％以上；三是抗车辙性能增大300％以上。2007年6月底，这一技术传入中国，辽宁营口公路处首先成功地开展了这一技术的试验，并在辽宁省进行了大规模的施工。之后，浙江省公路局宁波公路管理处也采购了法国赛格玛公司的纤维封层设备，并应用于全省范围内的公路养护，所不同的是，浙江省公路局在吸收国外先进技术的基础上，创新性地开展了玄武岩纤维封层技术，其中一个很重要的特征是用玄武岩纤维替代国外采用的玻璃纤维，将玄武岩纤维无捻粗纱在线短切并均匀撒布，直接与同步撒布的乳化沥青和砂石料经碾压结合用于公路的纤维封层，纤维撒布的量为每平方米50g至120g。由于连续玄武岩纤维就是采用公路常用的铺路石-玄武岩为唯一原料制造的，因此，玄武岩纤维与玻璃纤维相比，具有如下明显的特点：(1)更耐高温、耐低温(-269～650℃)，与沥青高温拌合时，材料性能不会热退化，更不会与沥青发生化学或溶解反应，可有效改变沥青低温硬化、高温软化的状况。(2)防水浸蚀性能优异、有更好的抗水损害性能，不吸水，吸湿率＜0.1％，玻璃纤维的吸湿率为10～20％。(3)更高的力学性能，玄武岩纤维的弹性模量为85～110GPa，拉伸强度为3500～4100MPa，有更强的抗车辙能力。(4)吸音系数高(0.9～0.99)、导热系数低(导热系数为0.03～0.038w/m.°K)。(5)更耐磨损且耐化学腐蚀。(6)玄武岩纤维表面呈极性，与乳化改性沥青和玄武岩碎石组成的沥青混合料有更好的表面亲和力。(7)具有优良的抗老化性能。(8)纯天然环保，掺入纤维沥青混合料或水泥混合料后可重复再生。

由水泥沥青砂浆(Cement Asphalt Mortar简称CA或CAM砂浆)填充的高速铁路无碴轨道是目前世界上采用最多的道床。它以混凝土或沥青混合料等取代散粒道碴道床而组成的轨道结构形式，其中的CA砂浆填充层是板式无碴轨道的结构组成之一。由于无碴轨道具有轨道平顺性高、刚度均匀性好、轨道几何形状能持久保持、维修工作量显著减少等特点，在各围高速铁路得到了迅速的发展。日本是发展无碴轨道最早的国家之一，早在20世纪60年代中期就开始了无碴轨道的研究与试验并推广应用，至今已经有40多年的历史。德围也是研究无碴轨道较早的国家之一，并正式使用的有5种无碴轨道的结构形式。法国虽然是以有碴轨道位代表的高速铁路国家，但是后来也在新建的地中海线、在路基上和隧道内铺设了双块式无碴轨道。英国自1969年开始研究和试铺，到1973年正式推广。荷兰、韩国、我围的台湾都积极采用无碴轨道。我国国内对无碴轨道的研究始于20世纪60年代。1974年以后，随着京沪高速铁路的建设，加快了对无碴轨道的深入研究和推广。我国的无碴轨道有三种结构形式，分别有长枕埋入式、板式和弹性支承块式，其中板式无碴轨道的结构组成中有CA砂浆的填充层。值得注意的是，国内外的CA砂浆均没有掺入过短切玄武岩纤维，因此，对其的应用价值尚没有认识。本发明的特征是将短切玄武岩纤维与乳化沥青(A乳液)、水、聚合物(P)乳液、细骨料(砂)、混合料、水泥、外加剂、铝粉、填料(包括粉煤灰、硅灰磨细矿渣粉、沸石粉、石灰石粉等)等搅拌均匀后成为改性的水泥沥青砂浆(简称CA砂浆)灌注于高速铁路无碴轨道板与混凝土底座之间的弹性调整层，还可用于填充碎石道床。当配制掺入短切玄武岩纤维(长度可为6～12mm)的改性CA砂浆时可随水泥一块投料搅拌均匀，短切玄武岩纤维投入到搅拌机时最好采用纤维输送机，力求在投料顺序中定量、定时投入。

此外，该发明用于水利水电工程中有较好的防水渗漏作用。有必要说明的是，由于水利工程的特殊性，对玄武岩纤维没有其它特殊要求，但是对沥青的技术要求同道路用沥青是有严格区别的。水工沥青要求有优良的温度适应性、粘结力、抗裂性和耐老化等性能。我国曾将水工沥青分为三个牌号：即90^#、70^#和50^#水工沥青的软化点介于建筑沥青和道路沥青之间，低温延度要求较高，增加了15℃的延度指标，德国增加了7℃或13℃的延度。美国用于沟渠、水道覆盖用沥青增加了0℃或46℃时的针入度。水工乳化沥青由水工沥青、乳化剂和水组成。将短切玄武岩纤维用于增强水泥沥青混凝土(由水泥、乳化沥青、粗细集料组成)，可以提高其防渗抗裂的性能。短切玄武岩纤维还可用于浇筑式沥青混凝土，可广泛用于水库大坝的防渗心墙、浇筑式沥青混凝上面板(或称防渗墙)、沥青混凝土面板过水坝等。玄武岩纤维增强浇筑式沥青混凝土所用的沥青砂浆多为热拌沥青砂浆，主要由沥青、填料、砂子组成，其建议配比为：沥青14％～20％，填料20％～45％，砂子38％～63％，短切玄武岩纤维0.5％～3％。

纤维对提高沥青混凝性能的作用主要体现在以下几个方面：

(1)纤维的吸附作用。纤维单丝直径一般小于20μm，有相当大的比表而积，每克纤维的表面积可达数平方米以上。纤维分散到沥青中，其巨大的表面积成为可使沥青浸润的界面，在此界面上纤维可以吸附大量的沥青形成一个新的有一定厚度的相，称为界面层。界面层的结构与性质取决于沥青与纤维两相的性质，界面层的作用是连接两相并传递、缓冲两相间的应力，是影响整个纤维沥青材料物理、力学性能的关键。纤维与沥青之间的界面层是一个至少为几个分子层厚的区域，其性质取决于纤维的分子排列，化学性质以及沥青的分子结构和化学组成，故不同的纤维对应着不同性质的界面层。沥青中酸性树脂组分是一种表面活性物质，它与纤维表面产生的吸附作用、物理浸润作用以及有时存在的化学键作用，使沥青呈单分子状排列在纤维表面形成结合力牢固的“结构沥青”界面层。结构沥青比界面层以外的自由沥青粘性大，温度敏感性低，耐热性好。同时，由于纤维直径纤细，纤维及其周围结构沥青一同裹覆于集料表面，使集料表面沥青膜厚度增大。混合料中由于纤维加入，使沥青用量增加，从而导致沥青膜较常规密级配混合料增厚65％~113％。较厚的沥青膜与其形成的较小的空隙，减慢了沥青老化速率，从而可使沥青较长时间地维持其粘弹性，降低了沥青的温度敏感性，改善了沥青混合料的高温和低温性能。本发明的特征是所增强的沥青混合料可以是热拌的沥青混合料，也可以是乳化沥青混合料，且乳化沥青混合料可以是乳化石油沥青混合料和采用聚合物改性乳化沥青混合料。

(2)纤维的稳定作用。短纤维在沥青基体内的分布是三向随机的。由于截面纤细，使得纤维掺量不大的沥青基体内，短纤维数目却相当大，形成纵横交织的空间网络。如纤维掺量为3.2％时，每1g沥青中约有上千根纤维。纵横交错的纤维形成的纤维骨架结构网以及“结构沥青’网，增大了结构沥青比例，减薄了自由沥青膜，使沥青混合料的粘性增大，软化点上升，温度稳定性大幅度提高。同时纤维的“加筋”，使沥青混合料可使用稠度较低的沥青，这样也有助于减少低温裂缝的出现。

(3)纤维对裂纹扩展的阻滞作用。纤维分散在沥青胶结料中，形成了一种以纤维为基质，沥青胶结料为基体的复合材料。在荷载、温度等因素的影响下，路面沥青胶结料内会产生许多小裂纹.小裂纹如果继续扩展.对路面结构的强度和耐久是不利的。由于复合在沥青基体内的短纤维的分布是三向随机的，且数目众多，故混合料中小裂纹周围甚至内部会有许多短纤维，裂纹周围存在众多纤维，即约束，对裂纹扩展起阻滞作用。从复合的角度看即纤维大分子的软链与沥青高分子产生交联、嵌段等作用，约束了沥青高分子的运动。纤维对沥青胶结料基体裂纹的阻滞作用，大大提高了沥青混合料裂纹的自愈能力，增强了弹性恢复，减少了路面裂缝的出现，从而推迟了沥青路面的老化与破坏。

(4)纤维的加筋作用。由于纤维在沥青混凝上中是三维随机分布且数量众多，故在混合料中广为分布，这些纤维对混合料的开裂起到阻滞作用，从而提高沥青路面裂纹的自愈能力，减少裂缝的出现。但是，并不是所用的纤维都有这种作用，由于木质素纤维和矿渣纤维的抗拉强度很低，故基本上不起加筋作用，而德兰尼特纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维有很高的拉伸强度，加筋作用就比较明显。纤维对沥青具有增韧作用，能够增强对集料颗粒的握裹力，保证沥青的整体性。根据复合材料力学理论和有限元分析结果，纤维的加入能改变沥青混凝土层在车辆荷载和温度作用下的受力状态，大幅减小接缝处的应力集中，从而阻止反射裂缝的产生和发展，同时能增加路面的整体结构刚度，使沥青混凝土层的表面弯沉减小，提高沥青混凝土加铺层的高温抗车辙能力；纤维不是依靠本身的较大变形来扩散应力，其防裂作用实质是一种隔离功能，它分隔了有裂缝或接缝的混凝上板和沥青混凝上加铺层，避免了沥青混凝土层直接处于裂缝或接缝尖端的应力集中区域，而由强度较高的材料承受较大的拉应力，阻碍了缝的迅速扩展。

(5)纤维改善疲劳性能。疲劳破坏的过程首先是在结构的某个部位开始产生微小裂纹，裂纹的起点为疲劳源。对沥青混凝土结构来讲荷载、温度及内部不均匀结点是裂纹产生的主要因素。当混合料受荷载作用时，裂纹尖端发生应力集中，裂纹扩展，当裂纹尺寸达到临界值时，出现失稳扩展，产生较大的裂缝直至断裂破坏。由于三维随机各向短纤维阻滞了裂纹的扩展，延长了材料失稳扩展、断裂出现的时间，因而复合成的混合料的抗疲劳性能得到明显改善。另外，由于纤维有良好的耐磨阻特性，基质纤维可复合成涂覆集料的保护层。较低温度下，纤维增韧的纤维沥青胶浆对集料颗粒粘裹力增大，使整体不易松散。开裂后的路面也会由于纤维的牵连而不致破碎散失，不会出现大的坑注，这对行车安全、舒适及路面板的易于修补都具有实际意义。

(6)纤维提高高温稳定性。加入纤维后，沥青的粘稠度和粘聚力增加，同时由于纵横交错的纤维一方面起到了“加筋”作用；另一方面纤维所吸附的沥青，增大了结构沥青的比例，减少了自由沥青，使沥青砂浆的粘滞性增强，软化点提高，比普通混合料中沥青砂浆的软化点提高20℃以上，从而使纤维混合料抗高温稳定性提高。试验数据也表明不同级配加入同一种纤维的沥青混合料的动稳定度增加次数不同。

在沥青混合料中使用的纤维按材料分类主要有金属纤维(钢纤维)、木质素纤维、矿物纤维、聚合物纤维(聚酯纤维、丙烯酸纤维、聚丙烯腈纤维)等：

(a)钢纤维

钢纤维是由拉、拔、扎、切不同工艺制作的。掺入钢纤维能改善沥青混合料的热稳定性和低温抗裂性，对沥青路面的裂缝、松散有抑制作用。但会使沥青混合料的水稳性及抗剥落性相对下降；并对车轮的磨损非常不利。且成本太高，因此很少采用。

(b)木质素纤维

木质素纤维(Methyleellulose，简称MC)是天然木材经过化学处理得到的有机纤维，是植物加工成纸浆和纤维浆液过程中的副产品。木质素纤维常用于SMA沥青混合料中，主要呈絮状，起到吸收沥青、增加沥青用量、增强沥青混凝土性能的作用。木质素纤维也存在易相互缠结，不易搅拌均匀的问题。我国对木质纤维的产品质量研究较少，目前尚无自己的木质素纤维质量标准，所以一直是参照国外的产品标准执行。

(c)矿物纤维(包括玄武岩纤维)

在传统的矿物纤维中，最早使用的是石棉纤维，在许多国家使用过，现在有的国家还在使用中。石棉纤维的质量取决于纤维的纯度、纤维的粗细长短尺寸。石棉纤维易受潮，在长时间码垛堆放时容易成团，如果纤维成团，在拌和过程的短时间内，就不易打散；另外，由于石棉粉尘对人体有害，致癌且污染环境，使用时必须严加管理。世界上一些工业发达国家已经禁止使用石棉纤维.我国正在逐步取消使用石棉纤维。

新型的矿物纤维分为两种：

一种是连续玄武岩纤维或用其切成一定长度短切玄武岩纤维。连续玄武岩纤维是以玄武岩矿石为唯一原料在1500℃左右高温熔化下通过拉丝漏板拉制而成的纯天然连续纤维，颜色为金褐色，本发明的玄武岩纤维就是指这一种纤维，而且本发明的特征在于短切玄武岩纤维是用连续玄武岩纤维无捻粗纱直接短切或将其无捻粗纱经过膨化变形工艺后短切而成。

另一种是棉状的矿物纤维，采用矿渣、部分玄武岩等矿物原料高温熔融用火焰喷吹法或离心法甩制而成的矿物棉纤维，其纤维的长度不一，一般为几毫米长，且有一定比例的渣球含量，对沥青混凝土加强加筋的作用不明显，施工中易引起人员皮肤发痒，颜色一般为泛白状的浅淡黄色。美国乔治亚州交通部在1994年起规定必须在SMA(Stone Matrix Asphalt)路面采用的就是我围称之为矿物棉的矿物纤维。我国将SMA称之为沥青玛蹄脂碎石混合料。世界上最早使用这一类矿物纤维的是瑞典，后来德国人采用木质素纤维来替代矿物纤维，因为木质素纤维比矿物纤维的吸油率更高。1990年美国组织了由政府、学术和企业参与的“欧洲沥青路面研究考察团”。考察后美围并没有照搬德国采用木质素纤维的经验，而是借鉴了瑞典的原始经验采用了矿物纤维，并将该矿物(棉)纤维推广应用到了另一种特殊用途的沥青混合料OGFC(Open-Graded Friction Course)，是为了提高雨天防滑能力、降低噪音的一种开级配沥青混合料。

上述两种矿物纤维在生产工艺技术、生产用原料、纤维外观特征和对沥青混合料的作用方面具有明显的不同点。本发明是用连续玄武岩纤维直接短切的玄武岩纤维或膨化来替代美国采用的矿物(棉)纤维，用于增强SMA、OGFC等类的沥青混合料。由于短切玄武岩纤维是采用以玄武岩矿石为唯一原料纯天然的连续纤维短切而成的，且纤维的粗细长短尺寸一致，不含渣球，除了具有矿物(棉)纤维的同样优势外，还具有纯天然环保，更强的“加筋”作用和增韧、增强、增弹的效果。因此，本发明的特征是可以将连续玄武岩纤维进行膨化，由此得到的短切纤维可替代木质素纤维、棉状的矿物纤维，具有较大的纤维比表面积，可成倍提高其纤维的吸油率，用于掺入公路SMA、OGFC类的沥青混合料，具有提高其沥青混合料的抗车辙能力，延长抗疲劳寿命和使用寿命。

(d)聚合物纤维

在公路沥青混合料中常用的聚合物纤维是聚酯纤维。各国学者研究后担心该类聚合物纤维能不能承受沥青混合料的高温拌和，因为在沥青混合料发现聚合物纤维在高温拌和时会融化卷曲，甚至很难用肉眼看见其纤维。虽然浸水马歇尔试验结果表明，掺入聚酯纤维和玄武岩纤维的沥青混合料与不掺纤维的沥青混合料相比均有所提高，但是，从试验结果看，掺加玄武岩纤维的沥青混合料水稳定性能均比掺加聚酯纤维的沥青混合料有一定的提高。

本发明采用以玄武岩为唯一原料高温熔融拉丝而成的连续玄武岩纤维或其短切纤维为沥青混合料的稳定剂或增强材料。

发明内容

本发明涉及一种用短切玄武岩纤维增强沥青混合料的方法，属于新型复合材料技术领域。本发明是将连续玄武岩原丝或无捻粗纱经表面膨化处理后切成一定长度的纤维，按一定比例的掺量用于增强沥青混合料，可分别用于高速公路新建、改扩建用沥青混合料，以及SMA、OGFC沥青混合料和纤维封层的养护；此外，还可用于高速铁路填充层CA砂浆的增强，以及相关的水工建筑。这种短切玄武岩纤维在增强沥青混合料中起到了阻裂、抗裂和加筋、“桥联”的增强、增韧作用。该短切玄武岩纤维增强沥青混合料用于建设高速公路具有突出的抗水损害性能和高温稳定性能，尤其是可以明显提高高速公路的抗车辙能力，降低其全寿命成本；用于高速铁路板式无碴轨道增强CA砂浆可提高其韧性，增加抗弯强度和变形量，起到阻裂抗裂的作用，以确保无碴轨道的稳定性和平稳性；此外，用于水工建筑有较好的防水的渗漏作用。

技术方案：本发明的目的是提供一种用短切玄武岩纤维增强沥青混合料的方法，其特征是在沥青混合料中加入一定比例一定长度的短切玄武岩纤维，从而对沥青混合料中起到了阻裂、抗裂和加筋、“桥联”的增强、增韧、增弹作用。该发明可有效地提高沥青混合料的抗剪切变形能力，增加沥青混合料的稳定性、整体性和抗车辙性，且有较强的耐老化性能，适用于沥青路面的再生工艺，并降低全寿命成本。

实施方案：将短切玄武岩纤维均匀地加入到原级配设计的沥青混合料中，以期达到本发明的目的。本发明的特征是将短切玄武岩纤维掺入已经加热的矿料(碎石、石屑、砂、矿粉)中搅拌均匀后再加入沥青湿拌而成的沥青混合料，用于新建或改扩建公路及罩面养护的沥青混合料路面。此外，本发明的特征是热拌沥青混合料可基本按原级配要求设计，加入短切玄武岩纤维后要适当增加沥青的用量，在原级配设计沥青用量的基础上再增加0.1％～0.2％；掺入短切玄武岩纤维的数量可以根据公路的通车量和抗车辙要求的不同设计，一般可以为沥青混合料重量的0.10％～0.35％。以下提供一个用短切玄武岩纤维对公路进行罩面养护的沥青混合料实施例，由于沥青混合料设计级配方案很多，应用对象和应用目的也不同，因此，本发明并不局限于如下实施例：

实施例：对车辙严重的AC-13C改性沥青砼路面进行铣刨，铣刨厚度为4.5cm，然后采用SBS改性沥青AC-13C混合料中掺入重量比0.25％的玄武岩纤维进行罩面，以增强混合料的高温稳定性，有效地解决公路沥青路面的车辙问题。

配合比的设计：采用的短切玄武岩纤维经膨化处理，其长度为6mm，单丝直径为15μm，掺量为沥青混合料重量的0.25％。设计级配结果为：10mm～15mm碎石∶5mm～10mm碎石∶0mm～5mm石屑∶矿粉＝25∶33∶40∶2，其掺配结果如下表。

掺配结果统计表

添加玄武岩纤维不影响混合料的配合比设计，在任何掺量下均不改变沥青混合料的级配，仅需根据实际需要对油石比进行微调，其沥青用量比不加纤维时增加0.2％。本次试验本配合比中最佳油石比为4.8％，其用油量为4.6％。最佳油石比马歇尔试验结果如下表：

短切玄武岩纤维的掺量，可根据所期望的抗车辙性能程度不同，添加不同掺量的纤维，在适当掺量的前提下，随纤维的用量增加抗车辙等性能逐渐增高，沥青混合料的各项性能与纤维用量成线性的正比关系。

施工注意事项：

1)短切玄武岩纤维应在沥青混合料中具有良好的分散性；

2)混合料生产中要严格控制纤维用量，纤维对沥青有较强的吸附力，过多或过少加入纤维均会影响混合料的最佳沥青油石比；

3)加玄武岩纤维改性沥青AC-13C的正常施工温度范围参照我国《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的要求进行控制。

4)短切玄武岩纤维掺入沥青混合料时须充分拌和均匀，玄武岩纤维加入方式宜采用纤维输送机投入，利用纤维输送机的自动计量和与沥青拌合机的同步投入。将短切玄武岩纤维与热集料一起投入拌锅，其干拌时间应适当延长10～15秒钟。

5)加入短切玄武岩纤维的沥青混合料摊铺速度、摊铺系数及其碾压方法均可参照规范要求施工。

效果评价：对加玄武岩纤维改性沥青AC-13C混合料进行高温稳定性能进行评价，比较分析纤维对沥青混合料高温性能的改进作用。从下表中可看出，加玄武岩纤维AC-13C改性沥青砼的动稳定度比AC-13C改性沥青砼有明显提高，提高了21％。

车辙试验结果对比汇总表(AC-13C改性沥青混合料)

纤维类型	不加纤维	加聚酯纤维	加玄武岩纤维	规范要求(％)
					动稳定度(次/mm)	4230	4825	5105	≥3000

从外观上看，该路段整体情况良好，表面无泛油、无松散现象；从取芯的情况看，路面整体结构层良好，罩面层与老路面粘结紧密；从现场实体试验看，压实度达99％，渗水系数分别为194ml/min、143ml/min、154ml/min，摆式仪检测结果抗滑值分别为71BPN、68BPN、77BPN，工铺砂法检测结果面构造深度为0.62mm、0.78mm、0.67mm，上述数据均表明其符合规范要求。

Claims (10)

1.一种用短切玄武岩纤维增强沥青混合料的方法，其特征是在沥青混合料中加入一定比例一定长度的短切玄武岩纤维，从而对沥青混合料中起到了阻裂、抗裂和加筋、“桥联”的增强、增韧、增弹作用。

2.根据权利要求1所述的一种用短切玄武岩纤维增强沥青混合料的方法，其特征是所增强的沥青混合料可以是热拌的沥青混合料，也可以是乳化沥青混合料。

3.根据权利要求1所述的一种用短切玄武岩纤维增强沥青混合料的方法，其特征是短切玄武岩纤维是用连续玄武岩纤维无捻粗纱直接短切或将其无捻粗纱经过膨化变形工艺后短切而成。

4.根据权利要求1所述的一种用短切玄武岩纤维增强沥青混合料的方法，其特征是将短切玄武岩纤维掺入已经加热的矿料(碎石、石屑、砂、矿粉)中搅拌均匀后再加入沥青湿拌而成的沥青混合料，用于新建或改扩建公路及罩面养护的沥青混合料路面。

5.根据权利要求1所述的一种用短切玄武岩纤维增强沥青混合料的方法，其特征是将玄武岩纤维用于公路养护的纤维封层，即将玄武岩纤维无捻粗纱通过纤维封层专用设备在线短切并均匀撒布，直接与同步撒布的乳化沥青和砂石料经碾压结合用于公路养护的纤维封层，纤维撒布的量为每平方米50克至120克。

6.根据权利要求1所述的一种用短切玄武岩纤维增强沥青混合料的方法，其特征是将短切玄武岩纤维与乳化沥青(A乳液)、水、聚合物(P)乳液、细骨料(砂)、混合料、水泥、外加剂、铝粉、填料等搅拌均匀后成为改性的水泥沥青(CA)砂浆灌注于高速铁路无碴轨道板与混凝土底座之间的弹性调整层或者用于填充碎石道床。

7.根据权利要求1所述的一种用短切玄武岩纤维增强沥青混合料的方法，其特征是可以将连续玄武岩纤维进行膨化，由此得到的短切纤维可替代木素纤维、棉状的矿物纤维，具有较大的纤维表面积，可成倍提高其纤维的吸油率，用于掺入公路SMA、OGFC类的沥青混合料，具有提高其沥青混合料的抗车辙能力，延长抗疲劳寿命和使用寿命。

8.根据权利要求1所述的一种用短切玄武岩纤维增强沥青混合料的方法，其特征是可以将短切玄武岩纤维用于水利水电工程，用于增强水泥沥青混凝土、浇筑式沥青混凝土，其配比为：沥青14％～20％，填料20％～45％，砂子38％～63％，短切玄武岩纤维0.5～3％。

9.根据权利要求2所述的一种用短切玄武岩纤维增强沥青混合料的方法，其特征是热拌沥青混合料可基本按原级配要求设计，加入短切玄武岩纤维后要适当增加沥青的用量，在原级配设计沥青用量的基础上再增加0.1～0.2％；掺入短切玄武岩纤维的数量为沥青混合料重量的0.10％～0.35％。

10.根据权利要求2所述的乳化沥青混合料可以是乳化石油沥青混合料和采用聚合物改性乳化沥青混合料。