简介：聚合物纤维加筋沥青砼是一种新型的高等级公路道面材料. 本文从理论和实践出发，论述了聚合物加筋材料的作用机理，聚合物加筋沥青砼的配合比设计及施工工艺等相关技术问题. 
关键字：聚合物纤维；加筋；沥青砼 


　目前，我国公路建设进入了一个以高等级公路为代表的新的发展时期，沥青砼作为高级路面材料在其中起着极其重要作用. 近年来，随着我国高等级公路的迅猛发展，汽车运输也进入一个快速发展的新时期，特别是现代渠化交通及重型车辆的日益增多，沥青砼路面正面临着严峻的考验，有些高等级公路仅通车1-2年，就出现了明显的早期损坏，在坑槽、开裂、车辙等损坏严重地段，不得不进行重新修复. 因此，不断地改进沥青砼的使用品质，研究应用新型的沥青砼道面材料是我们当前的首要任务。

　　纤维加筋沥青砼是一种新型的高等级公路路面材料，它是将纤维掺入沥青砼中，使纤维起到加强筋作用，防止路面产生非结构性开裂，达到综合提高路面物理力学性能的目的. 常用的纤维有钢纤维和软纤维两种，钢纤维是由金属制成，虽然具有高强、高弯曲弹性和耐高温等路用性能，但由于钢纤维易产生锈蚀，且不易与砼相融，粘附性、握裹力较差，同时由于金属的磨损系数较小，路面使用后期易产生“凸尖现象”，对轮胎磨损非常不利，因此，钢纤维在沥青砼路面中的应用受到很大限制. 软纤维是由合成纤维制成，主要有玻璃纤维和聚合物纤维两种. 玻璃纤维不仅能提高沥青砼的强度，而且还能提高沥青砼的韧性，但由于玻璃纤维脆性较大，在拌和过程中极易断裂，需要特殊的拌和装置和严格的拌和工艺，否则，不宜掺入沥青砼之中. 聚合物纤维是一种抗拉强度很高的纤维，其表面具有均匀的纵向结构，可以均匀地分散于沥青之中，并与沥青有较好的亲合性，是一种非常理想的纤维加筋材料. 在我国河北石黄高速公路、广深高速公路等均有应用，使用效果良好. 国外的研究和应用实践也表明，聚合物纤维加筋材料能综合改善沥青砼的性能，延长使用寿命，提高抗车辙能力。


1 聚合物纤维加筋沥青砼的作用机理

　　聚合物纤维是由直径很细、抗拉强度很高的聚脂或聚丙稀晴纶制成，具有很好的高温稳定性和抗荷载冲击的韧性. 在沥青基体内纤维是三向随机分布的，虽然掺量不多，但由于纤维的截面极小，数量却相当大，因而在沥青基体内形成无数纵横交错的空间网络结构. 由于沥青中酸性树脂组分是一种表面活性物质，能在纤维表面产生物理吸附和化学吸附，使沥青呈单分子状排列在纤维表面，形成结合力很强的“结构沥青”薄膜，不仅减少了自由沥青的数量，而且这些纵横交错的纤维所吸附的沥青极大提高了沥青胶浆的粘滞性及沥青与集料的粘附性和握裹力，使纤维极其周围的结构沥青一同裹覆于集料表面，使沥青膜处于比较稳定的状态。 即使在低温条件下仍然具有良好的整体性。同时，由于纤维呈三维均匀分布于集料之间，使沥青与矿粉不能形成胶团，可极大减少油斑数量，而且在夏季高温时纤维内部的空隙还能吸纳一定数量的自由沥青，减少泛油，提高沥青砼的高温稳定性，延长路面使用寿命，同时在低温时也能保证沥青胶浆具有较好的粘滞性和咬合效应，防止沥青基体裂纹的扩展，大幅度提高沥青胶浆的自愈能力，并较长时间地维持其粘弹性，提高沥青砼的抗车辙能力. 另外，由于聚合物纤维具有良好的耐磨阻特性，在集料表面易形成稳定的保护层，从而提高沥青面层耐磨耗能力。

2 聚合物纤维沥青砼的组成设计


　　沥青纤维加筋砼的应用在我国尚处试行阶段，目前尚没有规范的设计规程，与普通沥青砼组成设计相比，主要是确定最佳沥青用量和纤维的添加量，其设计程序仍然是按目标配合比设计――生产配合比设计――生产配合比验证3 阶段进行。

　　在目标配合比设计阶段，矿料的组成设计与普通沥青砼的设计方法完全相同，沥青最佳用量和纤维添加量的确定是按所设计的矿料配合比，配制三组沥青混合料，每组先固定纤维的掺加量，对于博尼维纤维可参照表1 提供的参考掺加量为基数，然后，在规范推荐的油石比范围内以每增0.5%为一级制备马歇尔试件，然后再适当增减纤维的用量，再按上述方法依次制备下一组马歇尔试件，并分别测定各组试件的密度、空隙率、饱和度、稳定度、流值等各项指标，并根据试验结果绘制沥青用量与上述各指标的关系图，并按普通沥青砼的组成设计方法，根据表2 的技术指标确定最佳沥青用量的初始值OAC1 和OAC2，然后，根据当地的气候条件、交通量特性及实践经验确定沥青最佳用量OAC，值得注意的是此时所得的最佳沥青用量OAC 有3 个，即OACA――纤维低掺量时的最佳沥青用量；OACB――纤维中掺量时的最佳沥青用量；OACC――纤维高掺量时的最佳沥青用量；再分别对3 个最佳沥青用量的马歇尔试件做水稳定试验和抗车辙试验. 若均符合要求，则应综合考虑路用性能、工程造价等诸多方面的因素，并结合工程实际经验确定最佳沥青用量和最佳纤维掺量。