摘要
基于纤维改性沥青混凝土路用性能强化提升需求，提出了采用木质素纤维（CF）/玻璃纤维（GF）复合改性沥青混凝土路用性能的方法，研究了复合纤维组成对沥青混凝土路用性能的影响机理.结果表明：CF/GF复合改性有效提升了沥青混凝土的高温稳定性，并具有良好的水稳定性和低温性能；当CF/GF以质量比1∶3掺入时，沥青混凝土动稳定度为单掺CF组的2.2倍；试件低温破坏时，最大弯拉应变提升13.3%.复合纤维具有吸附、加筋及阻滞裂纹的作用，强化了沥青混凝土在温度变化、水损及应力作用下的稳定性，从而提高了其路用耐久性能.
新时代《交通强国建设纲要》提出，建设长寿命、高耐久、可持续的创新型路面已成为中国道路工程领域发展的必然趋
综上，单一纤维改性往往难以兼顾沥青混凝土综合性能的提升，而复合改性可利用不同材料特性并克服单一使用的局限
本研究针对沥青混凝土整体性能提升需求，采用高比表面积的木质素纤维与力学性能、耐水性能优异的玻璃纤维相结合，以期改善木质素纤维改性沥青混合料在高温抗车辙性能及抗水损害方面的不足，并增强其综合路用性能，降低应用成本；通过高温车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验等，对沥青混凝土的力学性能及路用耐久性改善效果进行综合评价，进一步探究了纤维复合改性影响机制及性能提升规律.
试验所用基质沥青为中国石化上海石油化工股份有限公司70号A级沥青，物理性能见
| Grade | Penetration(25 ℃)/(0.1 mm) | Softening point/℃ | Ductility(10 ℃)/cm |
|---|---|---|---|
| 70A | 74 | 47.0 | 34 |
| Sieve size/mm | 16.0 | 13.2 | 9.5 | 4.75 | 2.36 | 1.18 | 0.6 | 0.3 | 0.15 | 0.075 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Passing ratio(by mass)/% | 100.0 | 95.2 | 79.9 | 48.3 | 35.3 | 22.1 | 12.3 | 8.0 | 6.2 | 4.1 |
| Specimen | w(CF)/% | w(GF)/% |
|---|---|---|
| CF4 | 0.4 | 0 |
| C3G1 | 0.3 | 0.1 |
| C2G2 | 0.2 | 0.2 |
| C1G3 | 0.1 | 0.3 |
| GF4 | 0 | 0.4 |
根据JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中规定的试验方法，对纤维改性沥青混凝土试件的路用性能进行测试.通过马歇尔稳定度试验（T 0709—2011）测定沥青混合料体积参数，确定空隙率VV、矿料间隙率VMA及有效沥青饱和度VFA.采用车辙试验（T 0719—2011）测定沥青混合料动稳定度（DS），表征纤维复合改性试件高温抗车辙能力.利用浸水马歇尔试验计算试件马歇尔稳定度及残留稳定度，评价纤维复合改性对沥青混凝土水稳定性的影响.采用冻融劈裂试验（T 0729—2000）探究沥青混合料的水稳定性，并以冻融劈裂抗拉强度比TSR作为评价其抗水损害性能的指标.通过沥青混合料弯曲试验（T 0715—2011），测定-10 ℃下试件破坏时的弯拉强度及最大弯拉应变，以评价纤维改性沥青混凝土的低温性能.
CF/GF复合改性沥青混凝土的马歇尔体积参数结果如
图1 CF/GF复合改性沥青混凝土的马歇尔体积参数
Fig.1 Marshall volume parameters of CF/GF composite modified asphalt concretes
有效沥青饱和度VFA可直观表示有效沥青占混合料的矿料间隙的体积分数.由
CF/GF复合改性沥青混凝土高温车辙试验动稳定度DS结果如
图2 CF/GF复合改性沥青混凝土的高温车辙试验动稳定度结果
Fig.2 Dynamic stability of CF/GF composite modified asphalt concretes in rutting test
CF/GF复合改性沥青混凝土的浸水马歇尔试验结果（马歇尔稳定度及残留稳定度）如
图3 CF/GF复合改性沥青混凝土的浸水马歇尔试验结果
Fig.3 Marshall‑immersion test results of CF/GF composite modified asphalt concretes
由
通过测定劈裂抗拉强度并计算冻融劈裂抗拉强度比TSR，可为不同配比的CF/GF复合改性沥青混凝土水稳定性提供进一步参考，试验结果如
图4 CF/GF复合改性沥青混凝土的冻融劈裂试验结果
Fig.4 Water stability results of CF/GF composite modified asphalt concretes in freeze‑thaw splitting test
与冻融循环前试件强度相比，冻融循环后试件强度均有所降低，以冻融劈裂抗拉强度比TSR作为评价指标，由
通过弯曲试验探究纤维复合改性沥青混凝土的低温（-10 ℃）力学性能，试件修正跨中挠度d及最大荷载PB计算结果如
| Specimen | d/mm | PB/N |
|---|---|---|
| CF4 | 0.372 | 938 |
| C3G1 | 0.370 | 706 |
| C2G3 | 0.409 | 817 |
| C1G3 | 0.420 | 1 000 |
| GF4 | 0.519 | 1 005 |
图5 CF/GF复合改性沥青混凝土的弯拉强度和最大弯拉应变
Fig.5 Flexural‑tensile strength and maximum flexural‑tensile strain of CF/GF composite modified asphalt concretes
（1）木质素纤维CF/玻璃纤维GF复合改性沥青混凝土具备优异的高温性能和低温性能.与CF单一改性相比，当CF/GF以质量比1∶3复掺时，沥青混凝土的车辙动稳定度及低温最大弯拉应变均得到提升，在高温与低温环境下均具有较为优异的抗变形能力.
（2）CF/GF复合改性沥青混凝土具有较好的水稳定性.与GF单一改性相比，CF/GF复合改性提高了试件浸水前后的马歇尔稳定度，有效提升了沥青混凝土的水稳定性；同时还提升了沥青混凝土的冻融劈裂抗拉强度比，提高了其抗水损害能力.
（3）CF/GF复合改性通过不同纤维特性的结合，增大了沥青混凝土的压实程度，在沥青混凝土中起到吸附、加筋及阻裂的物理增强作用，从而使其获得更为致密和均匀的结构，克服了单一纤维改性在沥青混凝土综合性能提升方面的局限，并提高了其在温度变化、水损及应力作用下的稳定性，协同强化了沥青混凝土的路用性能提升效果.
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