张岭岭 （洛阳科技职业学院，河南 洛阳 471000）

0 引言

排水性沥青路面起源于欧洲，其空隙率在18%～25%之间，具有良好的行车安全性和舒适性，能够减少交通事故，并且可以降低车辆行驶时产生的噪音，缓解城市“热岛效应”，是一种安全环保型路面。然而，排水性沥青路面特有的大空隙结构使得其更容易受到水的侵蚀而损坏，使其劈裂抗拉强度降低，产生飞散、剥落等病害，进而影响其正常使用，在季节性冰冻地区这种破坏更为明显。为此，借鉴国外路面的先进技术，在沥青路面中掺加纤维是一种切实可行并有效的方法。20世纪70年代，欧美等许多国家对沥青路面路用纤维的研究达到高潮。我国自20世纪90年代以来也开始进行了聚酯纤维沥青混凝土的研究，且已经应用于高等级公路路面工程中。聚酯纤维可以在一定程度上能增大沥青用量，提高沥青混合料的劈裂抗拉强度和水稳定性，对延长路面的使用寿命具有重要意义。因此，在已有研究成果的基础上，研究不同聚酯纤维掺量对排水沥青混合料强度的影响程度及变化规律，以确定聚酯纤维的最佳掺量，提高排水沥青路面的耐久性和经济性。

1 试验

1.1 试验材料

集料采用石灰岩，其主要技术指标如表1所示，矿粉由石灰岩磨细得到，矿粉占集料的质量百分数为4%，沥青采用SBS改性沥青，其主要技术指标如表2所示。纤维采用润方路用聚酯纤维，聚酯纤维掺量为 0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%。聚酯纤维主要性能指标如表3所示，其外观如图1所示。

集料技术指标 表1

SBS改性沥青技术指标 表2

聚酯纤维性能 表3

图1 聚酯纤维

1.2 集料级配

集料级配采用《透水沥青路面技术规程》（CJJ/T 190-2012）中的细粒式PAC-13，各粒径通过率取中值，如表4所示。

集料级配 表4

1.3 沥青用量

初始沥青用量按式(1)和式(2)计算，其中沥青膜厚h=14μm。

式中：P—初始沥青用量；

h—沥青膜厚；

A—集料总的表面积；

a,b,c,d,e,f,g—分别为4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm，0.075mm筛孔的通过率。

经计算初始沥青用量为5%。在初始沥青用量的基础上以0.5%为变量，设置5组沥青用量分别为4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%，进行谢伦堡析漏试验，根据试验结果得到沥青用量与析漏损失的关系曲线，求出最佳沥青用量。试验得出聚酯纤维掺量0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%的最佳沥青用量分别为4.9%、5.0%、5.1%、5.2%、5.3%。

1.4 试验方案

对排水性沥青混合料试件进行冻融劈裂试验，根据冻融劈裂抗拉强度比来评价其水稳定性，每种纤维掺量采用击实法同时制作8个马歇尔试件，将试件随机分成两组，每组4个。第一组试件在室温下保存备用，第二组试件按冻融劈裂试验规范要求的条件进行一次冻融循环。将第一组试件和第二组试件放进25℃±0.5℃的恒温水槽中不少于2h，然后进行劈裂试验。根据试验结果确定出排水沥青混合料水稳定性随聚酯纤维掺量的变化规律，求出聚酯纤维的最佳掺量。

2 试验结果及分析

2.1 冻融劈裂试验结果

试验所用仪器为北京航天科宇测试仪器有限公司生产的SYD-0713型沥青混合料单轴压缩试验机，压力传感器量程为100kN，分辨率为0.01kN，机动速度为50mm/min，如图2所示。冻融劈裂试验平行试件的个数为4个，按照规范要求的精确度对试验数据进行处理，结果如表6所示。

冻融劈裂试验结果 表5

图2 劈裂试验

冻融劈裂试验平行试件的个数为4个，按照规范要求的精确度对试验结果处理，结果如表5所示。

2.2 劈裂试验结果分析

从表4可以看出，试件的劈裂抗拉强度随纤维掺量的增加呈现先增大后减小的变化规律。这是因为聚酯纤维具有较大的比表面积和吸附性，可以增大沥青混合料的最佳沥青用量，增大沥青膜厚，同时还可以吸附沥青中的饱和烃和芳香烃，增加了沥青的粘性，使得沥青与集料之间的粘结力增大，从而提高了试件的劈裂抗拉强度。此外，聚酯纤维具有很高的抗拉强度，其随机分散在沥青混合料中，能够起到加筋和桥接的作用，这也可以提高沥青混合料的劈裂抗拉强度。但是，当聚酯纤维掺量超过一定值时，劈裂抗拉强度反而降低，产生这种现象的原因是随着聚酯纤维掺量的增加，其在沥青混合料中很难分散均匀，纤维之间会互相缠结甚至结团，其作用会减弱，劈裂抗拉强度随之降低。

从表4还可以看出，试件经过冻融循环后，其劈裂抗拉强度明显下降。因为马歇尔试件经过真空饱水后，浸入的分水，在-15℃的温度条件下会产生冻胀作用，同时沥青在低温环境下会变脆，在沥青混合料中会产生微裂纹，从而降低劈裂抗拉强度。此外，冻过的试件在60℃的水浴中浸泡24h后，导致沥青软化，水会浸入到沥青与集料的界面，从而导致沥青与集料表面的黏附失效，粘结力减小，从而降低了沥青混合料的劈裂抗拉强度。

2.3 水稳定分析

冻融劈裂抗拉强度比是水损害前后沥青混合料试件劈裂抗拉强度的比值，用于评价沥青混合料的水稳定性，排水性沥青路面由于要将地面水通过面层渗到基层，具有较大的连通空隙率，更容易受到水的侵蚀，对其水稳性要求较高。因此，研究排水沥青混合料的冻融劈裂抗拉强度比具有重要意义。根据冻融劈裂试验，不同聚酯纤维掺量的沥青混合料冻融劈裂抗拉强度比如图3所示。

图3 水稳定性与聚酯纤维掺量的关系曲线

由图3可以看出，随着聚酯纤维掺量的增加，冻融劈裂抗拉强度比呈现先增大后减小的变化规律。当聚酯纤维掺量增大至0.35%时，冻融劈裂抗拉强度比为82.8%，达到最大值，其水稳性最好。但是当聚酯纤维掺量超过0.35%时，冻融劈裂抗拉强度比反而逐渐减小。表明掺加聚酯纤维对沥青混合料水稳性也有不利影响，主要因为聚酯纤维有一定的吸水性，此外，加入聚酯纤维后沥青混合料不易被压实，使得沥青混合料空隙率增大，增大了其与水的接触面积，更容易受到水的破坏。

3 结论

①排水性沥青混合料的劈裂抗拉强度随聚酯纤维掺量的增加呈现先增大后减小的变化规律。未冻融试件的劈裂抗拉强度在聚酯纤维掺量为0.45%时取得最大值0.77MPa。

②冻融试件的劈裂抗拉强度在聚酯纤维掺量为0.4%时取得最大值0.55MPa。

③排水性沥青混合料的冻融劈裂抗拉强度比随聚酯纤维掺量的增加呈现先增大后减小的变化规律。在聚酯纤维掺量为0.35%时，冻融劈裂抗拉强度比达到最大值82.8%，其水稳性最好。