关键词：钢纤维; SMA 沥青混合料; 界面粘接; 施工工艺

1 试验部分

2． 1 高温抗车辙性能

在高温抗车辙性能试验中，分别将钢纤维、木质素纤维、聚酯纤维掺入沥青混合料内，并对不同混合料的动稳定度进行测定。结果如图 1 所示。

由图 1 可知，掺加不同纤维之后的沥青混合料动稳定度是不同的，由高到低分别是钢纤维、聚酯纤维、木质素纤维。结果表明，相对于其他两种纤维材料，掺加钢纤维达到了最高的动稳定度，意味着在改善高温抗车辙性能上达到了最优的效果，其他两种纤维材料的掺加也起到了一定的改善效果，有助于提高 SMA － 13 沥青混合料的高温抗车辙性能。针对上述结果进行分析，发现主要与两方面因素有关:首先，掺加纤维之后会形成特殊的纤维胶浆，使骨料间自由 沥 青 的 黏 度 提 高，降低自由沥青的流动性［12］; 其次，纤维与骨料之间的粘接力受到影响而增大，从而进一步提高了沥青混合料的力学性能。对于钢纤维而言，主要是因为其在纤维长度和断裂强度方面优于其他两种纤维材料，所以掺入沥青混合料中可更显著地提升高温抗车辙性能。

2． 2 低温抗裂性能

在研究过程中通过弯曲试验对比沥青混合料掺入不同纤维之后的低温抗裂性能，分析不同混合料在性能上的差异性。具体结果如图 2 所示。

由图 2 可知，掺加不同纤维材料的最大弯拉应变是不同的，由高到低依次是钢纤维、聚酯纤维、木质素纤维，可知相对于其他 2 种纤维，钢纤维改善低温抗裂性能的效果最明显，其他两种纤维的掺加也起到了一定的改善效果。针对上述现象进行分析，发现主要与如下因素有关: 在沥青混合料内掺加纤维之后发挥了一定的加筋作用，且钢纤维的加筋效果最显著，有效提高了沥青混合料的抗拉强度，从而改善了低温抗裂性能［13］。

2． 3 水稳定性能

通过冻融劈裂试验验证掺加不同纤维之后沥青混合料的水稳定性能，分析不同混合料在性能上的差异性。结果如图 3 所示。

由图 3 可知，掺加不同纤维之后的冻融劈裂强度比是不同的，由高到低分别是木质素纤维、钢纤维、聚酯纤维。结果显示，相对于其他两种纤维，掺加木质素纤维可以更好地改善沥青混合料的水稳定性。针对上述结果进行分析，发现主要与木质素纤维的特殊结构有关，可以更好地分散到骨料内，填充骨料空隙的效果更佳，制约了水分渗入混合料内部的过程，由此可以提升抗劈裂强度。

2． 4 疲劳性能

通过四点弯曲疲劳寿命试验验证不同纤维掺加之后对沥青混合料疲劳性能的影响，分析不同混合料在性能上的差异性。试验结果如图 4 所示。

由图 4 可知，掺加不同纤维之后的 SMA － 13 沥青混合料的疲劳寿命次数存在明显的差异性，由高到低依次是钢纤维、木质素纤维、聚酯纤维。针对上述现象进行分析，发现主要与如下因素有关: 相对于其他两种纤维，钢纤维具备更平滑的表面，更易于分散到骨料中，均匀性较好。由于对沥青的吸收能力较低，掺加沥青混合料之后可以得到较高含量的自由 沥 青，这对提升疲劳寿命产生了 积极的影响［14-15］。另外，掺加木质素纤维的混合料在疲劳性能上也优于聚酯纤维，这与其特殊的空间结构有关，在吸收沥青后构建了独特的空间网络，在一定程度上降低了空隙率，提高了对重复载荷的抵抗能力，由此能够有效改善疲劳性能。

3． 1 工程概况

本研究以某新建公路为例，分析钢纤维 SMA －13 沥青混合料的应用效果，由于公路所处环境条件复杂，车辆较多，且常年降水多，温度较高，这对于沥青路面的抗车辙以及抗渗水性能提出了较高的要求。综合考虑，项目采用了钢纤维 SMA － 13 上面层。钢渣源于附近某钢铁集团的固体废料，改性后取代优质石料( 4． 75 mm ～ 16 mm) ，在满足路面性能要求的同时有效降低了成本，由此可以达到较高的综合效益。

3． 2 钢纤维 SMA －13 沥青混合料生产及运输

钢纤维 SMA － 13 沥青混合料的生产主要基于级配 3。由于铁元素广泛存在于钢纤维中，热传导性能较强，有助于提高加热的效率。除此之外，在混合料运输以及摊铺过程中，也会受到上述因素的影响而降低压实的效果。综合考虑这些问题，需要对拌和时间进行合理调整，可以通过增加集料干拌和、湿拌和时间，分别延长 10 ～ 15 s、15 ～ 20 s，可有效降低混合料温度散失的速度，促进集料和沥青之间的粘接。使钢渣孔隙得到更大程度的填充，由此能够改善摊铺的效果。然而，在延长拌和时间后也可能会影响到拌和机的效率。因此必须将上述因素综合考虑在内，科学设计拌和以及摊铺计划，防止施工进度受到影响。钢纤维 SMA － 13 沥青混合料拌和完成之后应尽快使用。另外，混合料运输之前需要先对车辆进行全面检查，避免车厢内存在杂质等成分。车厢清理干净之后，将专用的防黏剂涂覆到车厢内，防止混合料与车厢接触，减少对混合料的污染。在装料结束之后应尽快运输，按照最优的线路快速将混合料运输到施工现场，避免由于过快的温度散失而影响性能。在抵达施工现场之后需要先检测料温，符合相关要求之后有序卸料。

3． 3 摊铺及碾压

相对于 普 通 沥 青 混 凝 土 路 面，摊 铺 钢 纤 维SMA － 13沥青混合料的流程基本相同，摊铺温度基本处于 160 ～ 180 ℃。考虑到可能发生的冷黏问题，需要先适当预热熨平板，保持 120 ℃的温度，然后才能摊 铺。摊 铺 过 程 中 主 要 采 用 ＲP2405 摊 铺 机( 2 台) ，为了防止出现冷缝，两台设备之间应避免过于靠近，始终保持 5 m ～ 10 m 的作业间隔。除了上述要求之外，还需要对摊铺速度进行合理的设置，应综合考虑作业环境、设备性能等因素，一般将摊铺速度设置为 2． 0 ～ 4． 0 m /min。在摊铺的初期应保持较低的速度，后续随着摊铺工作的进行，可以适当提高摊铺速度，但是应避免速度过快影响摊铺的质量。碾压作为一道关键的工序，将对钢纤维 SMA －13 沥青混合料的应用效果产生直接影响。通常，将其划分为 3 个不同的阶段，分别是初压、复压、终压，各个阶段使用的设备以及操作要求存在一定的差异性。其中，初压主要是实现对沥青混合料的整平，便于继续进行复压。该过程中主要利用了轻型钢轮压路机，需要从两侧向中部逐步碾压推进，速度控制在1． 5 ～ 2． 0 m /min，温度应不低于 120 ℃。初压结束之后即可进行复压，可以将混合料压实，这对最终的路面质量有直接影响。该过程中采用双钢轮振动压路机，反 复 碾 压 4 ～ 6 遍，速 度 保 持 在 2． 0 ～2． 5 m /min，温度应不低于 90 ℃。最后需要进行终压，可以进一步提高路面的平整性，需要采用双轮钢筒压路机反复碾压数次( 不低于 2 次) ，速度保持在1． 0 ～ 1． 5 m /min，温度应不低于 70 ℃。值得注意的是，各个阶段对于温度的控制至关重要，应对温度予以合理的控制，确保和 JTG F40—2004 中的规定保持一致。

3． 4 试验段施工质量评价

基于一些量化指标对试验段施工质量进行评价，判断是否满足施工质量的要求。结果显示，试验段上面层压实度以及构造深度的均值分别达到了98． 471% 、1． 87 mm; 摩擦系数、渗水系数、空隙率分别是 68 BPN、65 mL /min 、4． 69% ，上述结果均符合规定的限值要求，这表明钢纤维 SMA － 13 上面层具备了良好的性能，在实际工程领域体现出较好的应用前景。

综上，通过在传统的 SMA － 13 沥青中加入钢纤维，得出掺入后其表现出良好的抗车辙性能、低温抗裂性能等，进而得出通过钢纤维的加入可提高沥青混合料的综合性能。之所以其可以提高，是与钢纤维自身的特点有很大的关系。但是，研究只是初步探讨和对比了钢纤维和其他纤维，后续还需要进行更多的试验。

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