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摘要：本文探讨了纤维对沥青混合料性能改善的原因，分析了纤维增强沥青混合料性能的机理及其在沥青混合料中的作用。
关键词：纤维沥青混凝土；作用；机理
中图分类号：TU528.42文献标识码： A 文章编号：
目前由于纤维的加入改善了沥青混合料的性能。分析其原因主要是沥青混凝土是一种靠沥青粘合在一起的散料组合体，很难承受拉应力，而在纤维沥青混凝土中，纤维的作用等同于钢筋混凝土中钢筋的作用，可增强承受拉应力，纤维通过与骨料的咬合作用，形成较大的摩擦角，同时加上沥青胶浆的粘聚作用，将基体的拉应力传递给纤维，并主要由纤维来承担，纤维在混合料中以三维分散存在，起到了加强筋的作用，增加了沥青与矿料的粘附性，提高了集料之间的粘结力。
1 纤维在沥青混凝土路面中的作用
1.1 加筋作用
沥青混凝土是一种靠沥青粘合在一起的散料组合体，可以认为是不承受拉应力的。而在纤维沥青混凝土中，纤维的作用等同于钢筋混凝土中钢筋的作用，可承受拉应力。纤维在混合料中以三维分散存在，起到了加强筋的作用，增加了沥青与矿料的粘附性，提高了集料之间的粘结力。
1.2 吸附和吸收沥青的作用
沥青混合料中加入纤维稳定剂后，这些纤维能够充分吸附（表面）及吸收（内部）沥青，从而使沥青油膜用量增加，沥青油膜变厚，以加强沥青混凝土在大空隙情况下的粘结力，增强耐久性。其主要用于低噪音、抗滑性能好的沥青碎石玛蹄脂类混合料。
1.3 稳定作用
纤维使沥青膜处于比较稳定的状态，尤其是在夏天高温季节，沥青受热膨胀时，纤维内部的空隙将具有一定的缓冲作用，不至于使之成为自由沥青而泛油，同时可以改善沥青混合料高温稳定性。
1.4 增粘作用
纤维可以提高沥青的粘结力，增加沥青与矿物的粘附性，通过油膜的粘结，提高集料之间的粘结力，从力学性能上看，表现为沥青混合料的马歇尔稳定度的提高。
1.5 阻裂作用
近代胶浆理论认为沥青混凝土是以沥青为唯一连续相的多级空间网状结构的分散体系，因此沥青的破坏将意味着结构体系的破坏。但在纤维增强沥青混凝土中，纤维网作为更强大的第二连续相在沥青破坏时仍能维持体系的整体性，将会在一定程度上阻止基体破坏的扩展。
1.6 增韧作用
纤维能够增强对集料颗粒的握裹力，保证沥青路面的整体性而不易松散，提高了混合料的低温抗裂性，从而对沥青起到了增韧作用。
综上所述[3]，纤维对提高沥青混凝土路面性能的作用主要体现在以下几个方面：
（1）减少或延缓反射裂缝的出现；
（2）提高路面抗车辙的能力；
（3）提高沥青路面疲劳寿命；
（4）提高沥青路面的高温稳定性；
（5）增强沥青路面的低温抗裂能力；
（6）减薄沥青路面的厚度；
（7）在沥青浸渍之后还有防水作用，减少水损坏。
2 机理分析
2.1 纤维的吸附作用机理
纤维直径一般小于20µm，有相当大的比表面积，每克纤维的表面积可达数平方米以上。纤维分散到沥青中，其巨大的表面积成为可使沥青浸润的界面，在此界面上纤维可以吸附大量的沥青，形成一个新的有一定厚度的相，称为界面层。界面层的结构与性质取决于沥青与纤维两相的性质，界面层的作用是连接两相并传递、缓冲两相间的应力，是影响整个纤维沥青材料物理、力学性能的關键。
沥青中酸性树脂组分是一种表面活性物质，它与纤维表面产生的吸附作用、物理浸润作用以及有时存在的化学键作用，形成结合力牢固的“结构沥青”界面层。结构沥青比界面层以外的自由沥青粘性大，温度敏感性低，耐热性好。同时，由于纤维直径纤细，纤维及其周围结构沥青一同裹覆于集料表面，使集料表面沥青膜厚度增大。
2.2 纤维的稳定作用机理
短纤维在沥青基体内的分布是三向随机的。由于截面纤细，使得纤维掺量不大的沥青基体内，短纤维数目却相当大，形成纵横交织的空间网络，增大了结构沥青比例，减薄了自由沥青膜，使玛蹄脂粘性增大，软化点上升，温度稳定性大幅度提高。同时纤维的“加劲”使沥青混合料可使用稠度较低的沥青，这样也有助于减少低温裂缝的出现。
2.3 纤维对裂纹扩展的阻滞作用机理
纤维分散在沥青胶结料中，形成了一种以纤维为基质，沥青胶结料为基体的复合材料。在荷载、温度等因素的影响下，路面沥青胶结料内会产生许多小裂纹，小裂纹如果继续扩展，对路面结构的强度和耐久是不利的。如图3所示[8]。从分解后的模型示意可看出，受外力作用时，裂纹周围存在众多约束，对裂纹扩展起阻滞作用。从复合的角度看，即纤维大分子的软链与沥青高分子产生交联、嵌段等作用，约束了沥青高分子的运动。
2.4 纤维的加筋作用机理
由于纤维在沥青混凝土中是三维随机分布且数量众多，故在混合料中广为分布，这些纤维对混合料的开裂起到阻滞作用，从而提高沥青路面裂纹的自愈能力，减少裂缝的出现。但是，并不是所用的纤维都有这种作用，由于木质素纤维和矿渣纤维的抗拉强度很低，故基本上不起加劲作用，而多兰纤维和玻璃纤维有很高的拉力强度，加劲作用就比较明显。纤维对沥青具有增韧作用，能够增强对集料颗粒的握裹力，保证沥青的整体性。
2.5 纤维改善疲劳性能的机理
疲劳破坏的过程，首先是在结构的某个部位开始产生微小裂纹，裂纹的起点为疲劳源。对沥青混凝土结构来讲，荷载、温度及内部不均匀结点是裂纹产生的主要因素。
当混合料受荷载作用时，裂纹尖端发生应力集中，裂纹扩展，当裂纹尺寸达到临界值时，出现失稳扩展，产生较大的裂缝直至断裂破坏。由于三维随机各向短纤维阻滞了裂纹的扩展，延长了材料失稳扩展、断裂出现的时间，因而复合成的混合料的抗疲劳性能得到明显改善。
另外，由于纤维有良好的耐磨阻特性，基质纤维可复合成涂覆集料的保护层。较低温度下，纤维增韧的纤维沥青胶浆对集料颗粒粘裹力增大，使整体不易松散。开裂后的路面也会由于纤维的牵连而不致破碎散失，不会出现大的坑洼，这对行车安全、舒适及路面的易于修补都具有实际意义。
参考文献
[1]张乐飞，金跃成.纤维沥青混凝土应用探讨[J].公路,2005,(12).
[2]张争奇，胡长顺．纤维加强沥青混凝土几个问题的研究和探讨[J]．西安公路交通大学报,2001，21(1).
[3]陈华鑫，李宁利，胡长顺等．纤维沥青混合料路用性能[J]．长安大学学报,2004，24(2)．
[4]邢爱萍，孔永健．纤维加强沥青路面在我国的应用[J]．东北公路,2003，26(2)．
[5]姚丽，胡晓旭. 关于纤维对沥青混凝土路面抗裂作用的研究[J].辽宁省交通高等专科学校学报,1996
（4）.
关键词：纤维沥青混凝土；作用；机理
中图分类号：TU528.42文献标识码： A 文章编号：
目前由于纤维的加入改善了沥青混合料的性能。分析其原因主要是沥青混凝土是一种靠沥青粘合在一起的散料组合体，很难承受拉应力，而在纤维沥青混凝土中，纤维的作用等同于钢筋混凝土中钢筋的作用，可增强承受拉应力，纤维通过与骨料的咬合作用，形成较大的摩擦角，同时加上沥青胶浆的粘聚作用，将基体的拉应力传递给纤维，并主要由纤维来承担，纤维在混合料中以三维分散存在，起到了加强筋的作用，增加了沥青与矿料的粘附性，提高了集料之间的粘结力。
1 纤维在沥青混凝土路面中的作用
1.1 加筋作用
沥青混凝土是一种靠沥青粘合在一起的散料组合体，可以认为是不承受拉应力的。而在纤维沥青混凝土中，纤维的作用等同于钢筋混凝土中钢筋的作用，可承受拉应力。纤维在混合料中以三维分散存在，起到了加强筋的作用，增加了沥青与矿料的粘附性，提高了集料之间的粘结力。
1.2 吸附和吸收沥青的作用
沥青混合料中加入纤维稳定剂后，这些纤维能够充分吸附（表面）及吸收（内部）沥青，从而使沥青油膜用量增加，沥青油膜变厚，以加强沥青混凝土在大空隙情况下的粘结力，增强耐久性。其主要用于低噪音、抗滑性能好的沥青碎石玛蹄脂类混合料。
1.3 稳定作用
纤维使沥青膜处于比较稳定的状态，尤其是在夏天高温季节，沥青受热膨胀时，纤维内部的空隙将具有一定的缓冲作用，不至于使之成为自由沥青而泛油，同时可以改善沥青混合料高温稳定性。
1.4 增粘作用
纤维可以提高沥青的粘结力，增加沥青与矿物的粘附性，通过油膜的粘结，提高集料之间的粘结力，从力学性能上看，表现为沥青混合料的马歇尔稳定度的提高。
1.5 阻裂作用
近代胶浆理论认为沥青混凝土是以沥青为唯一连续相的多级空间网状结构的分散体系，因此沥青的破坏将意味着结构体系的破坏。但在纤维增强沥青混凝土中，纤维网作为更强大的第二连续相在沥青破坏时仍能维持体系的整体性，将会在一定程度上阻止基体破坏的扩展。
1.6 增韧作用
纤维能够增强对集料颗粒的握裹力，保证沥青路面的整体性而不易松散，提高了混合料的低温抗裂性，从而对沥青起到了增韧作用。
综上所述[3]，纤维对提高沥青混凝土路面性能的作用主要体现在以下几个方面：
（1）减少或延缓反射裂缝的出现；
（2）提高路面抗车辙的能力；
（3）提高沥青路面疲劳寿命；
（4）提高沥青路面的高温稳定性；
（5）增强沥青路面的低温抗裂能力；
（6）减薄沥青路面的厚度；
（7）在沥青浸渍之后还有防水作用，减少水损坏。
2 机理分析
2.1 纤维的吸附作用机理
纤维直径一般小于20µm，有相当大的比表面积，每克纤维的表面积可达数平方米以上。纤维分散到沥青中，其巨大的表面积成为可使沥青浸润的界面，在此界面上纤维可以吸附大量的沥青，形成一个新的有一定厚度的相，称为界面层。界面层的结构与性质取决于沥青与纤维两相的性质，界面层的作用是连接两相并传递、缓冲两相间的应力，是影响整个纤维沥青材料物理、力学性能的關键。
沥青中酸性树脂组分是一种表面活性物质，它与纤维表面产生的吸附作用、物理浸润作用以及有时存在的化学键作用，形成结合力牢固的“结构沥青”界面层。结构沥青比界面层以外的自由沥青粘性大，温度敏感性低，耐热性好。同时，由于纤维直径纤细，纤维及其周围结构沥青一同裹覆于集料表面，使集料表面沥青膜厚度增大。
2.2 纤维的稳定作用机理
短纤维在沥青基体内的分布是三向随机的。由于截面纤细，使得纤维掺量不大的沥青基体内，短纤维数目却相当大，形成纵横交织的空间网络，增大了结构沥青比例，减薄了自由沥青膜，使玛蹄脂粘性增大，软化点上升，温度稳定性大幅度提高。同时纤维的“加劲”使沥青混合料可使用稠度较低的沥青，这样也有助于减少低温裂缝的出现。
2.3 纤维对裂纹扩展的阻滞作用机理
纤维分散在沥青胶结料中，形成了一种以纤维为基质，沥青胶结料为基体的复合材料。在荷载、温度等因素的影响下，路面沥青胶结料内会产生许多小裂纹，小裂纹如果继续扩展，对路面结构的强度和耐久是不利的。如图3所示[8]。从分解后的模型示意可看出，受外力作用时，裂纹周围存在众多约束，对裂纹扩展起阻滞作用。从复合的角度看，即纤维大分子的软链与沥青高分子产生交联、嵌段等作用，约束了沥青高分子的运动。
2.4 纤维的加筋作用机理
由于纤维在沥青混凝土中是三维随机分布且数量众多，故在混合料中广为分布，这些纤维对混合料的开裂起到阻滞作用，从而提高沥青路面裂纹的自愈能力，减少裂缝的出现。但是，并不是所用的纤维都有这种作用，由于木质素纤维和矿渣纤维的抗拉强度很低，故基本上不起加劲作用，而多兰纤维和玻璃纤维有很高的拉力强度，加劲作用就比较明显。纤维对沥青具有增韧作用，能够增强对集料颗粒的握裹力，保证沥青的整体性。
2.5 纤维改善疲劳性能的机理
疲劳破坏的过程，首先是在结构的某个部位开始产生微小裂纹，裂纹的起点为疲劳源。对沥青混凝土结构来讲，荷载、温度及内部不均匀结点是裂纹产生的主要因素。
当混合料受荷载作用时，裂纹尖端发生应力集中，裂纹扩展，当裂纹尺寸达到临界值时，出现失稳扩展，产生较大的裂缝直至断裂破坏。由于三维随机各向短纤维阻滞了裂纹的扩展，延长了材料失稳扩展、断裂出现的时间，因而复合成的混合料的抗疲劳性能得到明显改善。
另外，由于纤维有良好的耐磨阻特性，基质纤维可复合成涂覆集料的保护层。较低温度下，纤维增韧的纤维沥青胶浆对集料颗粒粘裹力增大，使整体不易松散。开裂后的路面也会由于纤维的牵连而不致破碎散失，不会出现大的坑洼，这对行车安全、舒适及路面的易于修补都具有实际意义。
参考文献
[1]张乐飞，金跃成.纤维沥青混凝土应用探讨[J].公路,2005,(12).
[2]张争奇，胡长顺．纤维加强沥青混凝土几个问题的研究和探讨[J]．西安公路交通大学报,2001，21(1).
[3]陈华鑫，李宁利，胡长顺等．纤维沥青混合料路用性能[J]．长安大学学报,2004，24(2)．
[4]邢爱萍，孔永健．纤维加强沥青路面在我国的应用[J]．东北公路,2003，26(2)．
[5]姚丽，胡晓旭. 关于纤维对沥青混凝土路面抗裂作用的研究[J].辽宁省交通高等专科学校学报,1996
（4）.