基于正交试验的微表处路用性能影响分析

摘 要：为了深入了解影响纤维微表处路用性能的因素，通过在微表处中加入纤维，在正交试验的基础上进行了湿轮磨耗、轮辙变形试验。结果表明，加入纤维可以提高微表处的路用性能，其中对其有影响的因素有纤维参量、油石比、纤维类型，当纤维掺量为0.10%～0.20%，油石比为7.0%～7.5%，纤维类型为聚丙烯纤维时路用性能最佳。

关键词：微表处；纤维；正交试验；路用性能

中图分类号：U418.6 文献标志码：B

Analysis on Impact of Pavement Performance of Microsurfacing Based on Orthogonal Test

LIU Junying

（Shaanxi Highway Construction Group Company， Xian 710064， Shaanxi， China）

Abstract： In order to look into the factors that impact the pavement performance of fiber microsurfacing， wet track abrasion test and track deformation test were conducted based on the orthogonal test. The results show that pavement performance gets improved by adding fiber， and the amount of fiber， asphaltaggregate ratio and the type of fiber might affect the performance. When the fiber accounts for 0.10%～0.20%， and the asphaltaggregate ratio is 7.0%～7.5% and polypropylene fiber is adopted， the pavement acquires the best performance.

Key words： microsurfacing； fiber； orthogonal test； pavement performance

0 引 言

微表处是高速公路沥青路面养护常用的技术措施，但在应用过程中，经微表处处理后的路面易出现松散、抗反射裂缝效果不佳、耐久性不足等问题。大量研究表明[13]，在微表处中添加纤维，可以改善微表处的整体性能，提高抗裂性能和耐久性。在实体工程检测中发现，分别铺筑了纤维微表处和普通微表处的两个路段，在大交通量荷载作用下，经过一段时间后，纤维微表处路段未出现松散、脱落现象，且耐久性明显优于普通微表处路段。但直到现在，工程中对纤维的类型和用量还没有一个普遍认可的标准和建议，一定程度上限制了纤维微差处的发展。

本文选取聚酯纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维、玄武岩矿物纤维等，通过正交试验[4]分析纤维类型、掺量、油石比因素对微表处路用性能的影响规律及显著影响程度，对比分析不同纤维微表处之间路用性能的差异，确定纤维微表处的优化设计方案，为相关的工程应用提供参考。

1 材料组成及技术指标

纤维微表处所用材料主要有：改性乳化沥青、纤维、矿料、填料、外加水和必要的添加剂等。材料质量的优劣直♀接影响到混合料的路用性能，因此在选择材料时一定要确保各项技术指标均达到相应规范要求。

1.1 改性乳化沥青

本文采用的结合料为SBR改性乳化沥青，由SK90基质沥青、慢裂快凝型阳离子乳化剂（MK06型）、SBR胶乳、盐酸调节剂、水和稳定剂（PVA及氯化钙）等经改性乳化制备而成。

其性能试验结果及要求如表1所示。

1.2 矿料

在选择矿料时本文采用了2种不同岩性的石料，粗集料采用玄武岩，细集料选用石灰岩。经检测它们的各项技术指标均满足规范要求，具体结果如表2所示。级配采用MS3型中值级配。

1.3 纤维

截止目前，工程中应用比较成熟的纤维主要有：聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、玻璃纤❦维、矿物纤维、木质素纤维、纤维素纤维等[59]。本文选取4种纤维进行研究，依次是聚酯纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维、玄武岩矿物纤维，其主要性能指标见表3。

2 试验方法及方案设计

2.1 试验方法

为了考查不同纤维微表处的耐磨耗性、水稳定性、抗车辙性等路用性能的区别，本文进行了不同情况下的湿轮磨耗试验和轮辙变形试验[10]。

湿轮磨耗试验采用湿轮磨耗仪，浸水1 h湿轮磨耗试验是将标准试件放入25 ℃的水浴中保温1 h，而6 d湿轮磨耗试验为水浴保温6 d。然后将试件烘干保温，置于湿轮磨耗仪升降平台上，使磨耗头转动300 유s后停止，冲洗并烘干，计算试件磨耗前后的质量损失，可用其评价微表处混合料成型¡后的耐磨耗性能以及抗水损害的性能。

轮辙变形试验采用负荷车轮试验仪，将标准试件放置于负荷为56.7 kg的车轮试验仪上，保持试验温度在25 ℃，对试件进行1000次碾压后测量试样的车辙深度和宽度，并计算试件试验前后的宽度变化，进而得出微表处试样单位宽度变形率（PLD），并以此评价微表处混合料抗车辙的能力。

2.2 正交试验设计

正交试验作为一种研究多因素多水平的设计方法，主要是利用排列整齐的正交表来安排试验。按照正交性从全面试验中选取有代表性的水平组合试验，通过对这部分试验结果的分析与处理，研究不同因素对试验指标的影响大小顺序及显著影响程度，从而达到高效、快速、经济的试验设计目的。 5 结 语

（1） 正交试验分析结果表明，纤维掺量、油石比等因素对微表处耐磨耗性、抗水损害性等路用性能的影响程度明显高于纤维种类的影响。其中纤维掺量对混合料抗车辙性能影响最大。

（2） 混合料的耐磨耗性、抗水损害性、抗车辙性等路用性能随着纤维掺量的增加先增强后降低，存在一个最佳的掺量范围。油石比在6.5%～8.0%范围内变化时，混合料的耐磨耗性、抗水损害性等逐渐增强，抗车辙性能先增强后降低。不同纤维的微表处的路用性能差别明显，在相同的掺量及油石比条件下，聚丙烯纤维微表处的路用性能最好，其次为矿物纤维微表处。

（3） 增大纤维掺量及油石比，不仅会增加工程造价，还导致路用性能下降。结合湿轮磨耗及轮辙变形试验结果，建议纤维掺量为0.10%～0.20%，油石比为7.0%～7.5%。

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