摘  要：纖維瀝青混凝土有助于提高路面的高溫穩定性、低溫阻裂性，降低荷載作用造成的疲勞應力，提高路面的疲勞壽命。本文通過加強瀝青混合料的室內試驗對纖維的長徑比最佳用量進行分析。

　　關鍵詞：纖維瀝青混凝土；纖維用量；長徑比

　　瀝青路面具有平整度好、便于施工等方面的優勢，成為主要的路面結構。但是瀝青路面在實際使用中存在許多技術和質量方面的問題，在瀝青混合料中摻加纖維后，能提高路面的高溫穩定性、低溫阻裂性，降低荷載作用造成的疲勞應力，提高路面的疲勞壽命。但是對纖維的長徑比和用量控制及纖維瀝青混凝土的施工工藝制定都有一定的要求，如果制定的不合理既不能提高纖維瀝青混凝土的路用性能，又增加了工程造價，嚴重時不得不翻修，帶來巨大的經濟損失。

　　一、纖維在瀝青混凝土中的作用

　　（一）加筋作用

　　瀝青混凝土是一種靠瀝青粘合在起的散料組合體，可以認為是不承受拉應力的。而在纖維瀝青混凝土中，纖維的作用等同于鋼筋混凝土中鋼筋的作用，可承受拉應力纖維通過與骨料的咬合作用，形成較大的摩擦角，同時加上瀝青膠漿的粘聚作用，將基體的拉應力傳遞給纖維并主要由纖維來 的粘聚作用，增加了瀝青與礦料的粘附性，提高了集料之間的粘結力。

　　（二）吸附和吸收瀝青的作用

　　瀝青混合料中加入纖維穩定劑后，這些纖維能夠充分吸 附（表面）及吸收（內部）瀝青，從而使瀝青油膜用量增加， 瀝青油膜變厚，以加強瀝青混凝土在大空隙情況下的粘結 力，增強耐久性。其主要用于低噪音、抗滑性能好的瀝青碎 石瑪蹄脂類混合料  。

　　（三）穩定作用

　　纖維使瀝青膜處于比較穩定的狀態，尤其是在夏天高溫 季節，瀝青受熱膨脹時，纖維內部的空隙將具有一定的緩沖 作用，不至于使之成為自由瀝青而泛油，同時可以改善瀝青 混合料的高溫穩定性。

　　（四）增粘作用

　　纖維可以提高瀝青的粘結力，增加瀝青 與礦物的補附性，通過油膜的粘結，提高集料之間的粘結力。 從力學性能上看，表現為瀝青混合料的馬歇爾穩定度的提 高。

　　（五）阻裂作用

　　近代膠漿理論認為，瀝青混凝土是以瀝青為唯一連續相的多級空間網狀結構的分散體系。因此瀝青的破壞將意味著結構體系的破壞。但在纖維增強瀝青混凝土中，纖維網作為更強大的第二連續相在瀝青破壞時仍能維持體系的整體性?將會在一定程度上阻止基體破壞的擴展。

　　（六）增韌作用

　　纖維能夠增強對集料顆粒的握裹力，保 證瀝青路面的整體性而不易松散，提高了混合料的低溫抗裂 性，從而對瀝青起到了增韌作用。

　　綜上所述，纖維對提高瀝青混凝土路面性能的作用主要體現在以下幾個方面：

　　1、減少或延緩反射裂縫的出現。

　　2、提高路面抗車轍的能力。

　　3、提高瀝青路面疲勞壽命。

　　4、提高瀝青路面的高溫穩定性。

　　5、增強瀝青路面的低溫抗裂能力。

　　6、減少瀝青路面的水損壞。

　　7、減薄瀝青路面的厚 度。

　　二、纖維最佳用量

　　最佳纖維用量的確定是衡量纖維加筋瀝青混凝土的力學性能及經濟指標的重要依據。在一定的纖維體積率范圍內,纖維瀝青的強度和模量隨著纖維體積率的增加而增加,大量試驗也驗證了該觀點。纖維體積率小于纖維的臨界體積率時,纖維起不到加筋作用,僅僅在瀝青中起到分散作用,有時反而會降低瀝青的強度。但纖維體積率也不能過大,纖維摻量過多,纖維比表面積增加,包裹在每根纖維周圍的瀝青膠漿體減少,導致纖維與瀝青間粘結力不足。纖維過多還將造成拌和困難,使纖維不能均勻分布,影響材料的強度。另外,纖維摻量的增加也提高了路面造價。

　　有研究用復合材料的理論計算芳綸纖維增強瀝青混凝土的勁度模量,與劈裂實驗得出的結果比較,當纖維摻量為0.2%時,理論值與試驗值非常接近,而當纖維摻量為0.3%、0.5%時,理論值與試驗值差別很大。這是因為,運用復合材料理論做計算時,往往要遵循一定的假設條件:纖維增強體在瀝青基體中分布均勻、各向同性,纖維與瀝青基體粘結良好。因此理論計算出來的結果是纖維用量越大,纖維增強瀝青混凝土的勁度模量、強度及韌性就越高,而實際中由于瀝青用量的不足、集料的要求跟不上、拌和工藝不成熟等,過多的纖維不能在瀝青基體中分布粘結得很好,起不到應有的增韌作用。纖維結團成束后占有更大空間,使礦料相互接觸受阻,盡管瀝青用量也增大,但仍存留下較大的孔隙,相反會影響瀝青混凝土的性能另外,纖維瀝青混凝土是一種多相復合材料,材料的力學特征與纖維增強體、基體及纖維-基體的界面粘結性能有關。采用復合材料混合律理論計算材料的力學參數指標時,所考慮的纖維瀝青受力狀態都為初裂之前的狀態。若發生瀝青基體斷裂或纖維脫膠,這些公式就不能使用。本文認為在確定纖維的最佳摻量時,應該以理論計算作參考,以室內實驗結果作為主要依據,從實用性和經濟性的角度出發,得出最佳的纖維用量。

　　三、纖維長徑比對混合料性能的影響

　　根據復合材料的增強機理,纖維越長,直徑越小,則纖維達到極限強度的長度越長,從而能較好發揮纖維的增強作用。但過長過細的纖維在與瀝青混凝土拌和過程中容易結團,使纖維難以均勻分布,影響纖維瀝青混合料的工作度。

　　（一）馬歇爾試驗

　　馬歇爾試驗是常規的瀝青混合料組成設計試驗,尤其適合于密實型瀝青混合料,它能反映混合料的高溫穩定性能。室內試驗采用"埃索"70號進口瀝青,根據四檔玄武巖集料10～15mm、5～10mm、3～5mm和0～3mm,對瀝青混合料進行了級配組成設計。

　　（二）劈裂疲勞試驗

　　理論和試驗都表明,路面在車輪荷載作用下,其結構內不同位置的應力應變狀態也是不同的。雖然應力小于路面材料的抗拉強度,但隨著作用次數的增加,路面結構強度逐漸下降,最后發生破壞,這就是材料疲勞引起的路面裂縫。

　　四、纖維的優缺點分析

　　（一）聚合物纖維對瀝青混合料在感溫性、耐疲勞方面的 改善還是較好的。但其造價最高，單位質量纖維根數最多，用量最少，一般情況下，木質素纖維用量為瀝青混合料的3%， 聚合物纖維只需0.1%。

　　（二）木質索纖維瀝青混合料具有很強的抗水損壞能力。 但混合料的最佳瀝青用量會增加0.1%~0.3%。而且木質素 纖維在運輸存儲過程中容易吸潮，成團結塊，影響其使用效 果  。

　　（三）鋼纖維在抗高溫性，抗裂性，耐疲勞等方面表現都 很好但其金屬腐蝕是影響其路用性能的根源；其次金屬與混 凝土的不相容性，使其與混合料的黏附性較差，另外就是后 期效應"凸尖現象" 。

　　（四）施工方面來講，能否將纖維均勻分散在瀝青混合料中是纖維能否發揮性能的關鍵 。

　　五、結語

　　纖維長徑比不宜過小和過大,需根據室內試驗得出一個臨界值,在實際施工中,所用纖維長徑比應略低于此臨界值,以確保纖維發揮其最大效用。纖維的最佳摻量應該以理論計算作參考,以室內實驗結果作為主要依據。不同類型纖維的最佳摻量有所不同,將纖維用量定在0.2%～0.25%時,其效益-成本比是最大的。

　　鋼纖維、聚合物纖維、木質素纖維在不同程度上改善了瀝青混合料高溫穩定性、低溫抗裂性、水穩定性、抗疲勞性等路用性能。從我國目前尚缺質量標準的情況下，選擇品種主要還是從施工性能、混合料使用性能、成本等方面進行比合理選擇纖維，使其在提高路面品質方面發揮其應有的作用。