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user: 3. 结果和讨论 3.1. 混合料的物理性能 混合前后纤维的平均长度和直径，混合后纤维簇所占百分比其结果见表3。从表3可以看出：混合击实后，长纤维的长度减少了六倍，短纤维的长度减少了25%。混合和击实后，纤维的直径增加。混合和压实后，短纤维在混合料中的纤维簇所占平均比例为0.35%，而长纤维在混合料中的纤维簇所占平均比例为0.41%。纤维簇的含量随着掺量的增加而增加。由试验结果可知：纤维的最终长度主要是由它们的直径影响的；纤维簇的含量随着纤维的百分含量的增加而增加；随着纤维直径的增加纤维簇的含量逐渐减小，这是由纤维在混合料中的数量影响的，并且短纤维所产生的量相对更高些。不同类型的纤维同样影响沥青混合料中纤维簇的含量。CT扫描下纤维在沥青混合料中的结构分布如图1所示。由图可以看出：纤维掺量相同时，直径越小，纤维簇簇的含量越高。 Table 2 Short form of paramete 名称 纤维直径 纤维初始长度 纤维最终长度 纤维含量 空隙率 纤维簇的含量 质量损失 抗弯强度 最大变形 简写 DF IL FL PF VV PC PL FS MD 单位 Mm Mm mm % % % % kN Mm 表2. 参数的简写形式 Table 3 The nature of the fiber and the nature of the compoun 纤维类型 纤维的特性 混合料的体积性质 混合料的力学性能 DF (mm) IL (mm) FL (mm) PF (%) VV (%) PC (%) PL (%) FS (kN) MD (mm) 短 纤 维 0.15498 2.435 1.894 2 1.98 0.050 4.209 2.139 1.660 4 5.21 0.398 4.061 2.412 1.263 6 5.68 0.282 3.129 1.631 1.352 0.03642 1.999 1.155 2 1.88 0.112 4.830 2.192 2.147 4 4.75 0.629 3.929 1.782 1.116 6 7.21 0.668 4.432 2.083 0.819 长 纤 维 0.02855 6.211 1.001 2 5.86 0.243 8.966 2.672 0.738 4 6.59 0.500 8.492 0.786 1.424 6 8.00 0.700 10.327 3.008 0.596 0.15498 7.753 1.981 2 2.28 0.178 3.499 1.804 1.533 4 4.16 0.412 2.993 2.322 1.189 6 5.88 0.467 2.302 1.319 2.166 普通混合料 1.51 3.221 2.032 1.656 表3. 纤维的性质和混合料性质 图1. CT扫描下纤维在密实沥青混合料图中的结构分布 在沥青混合料中，空隙率随着纤维簇含量的增加而增大，纤维簇的含量是依赖于在混合料中纤维的含量，因此，空隙率的大小主要取决于混合料中的纤维的含量。其原因为纤维可以吸收沥青，从而降低了混合料中的有效沥青导致空隙率增大。 Table 4 Pearson coefficient among variables of dense asphalt mixtur 纤维的性质 混合料的体积性质 混合料的力学性能 DF IL FL PF VV PC PL FS MD 纤维的性质 DF - IL 0.14 - IL 0.97 0.07 - 混合料的体积性质 PF 0.00 0.00 0.00 - VV 0.38 0.20 0.42 0.77 - PC 0.33 0.09 0.33 0.79 0.86 - 混合料的力学性能 PL 0.59 0.17 0.66 0.03 0.54 0.30 - PS 0.07 0.11 0.10 0.03 0.16 0.03 0.41 MD 0.34 0.23 0.33 0.19 0.46 0.35 0.49 0.67 表4. 密实型沥青混合料变量间的皮尔森系数 3.2. 混合料的力学性能 图2为混合料的抗弯强度值和弯曲变形量的正态分布函数Q-Q图。由图可知，抗弯强度值和弯曲变形量均符合正态分布，呈正比关系，这表明纤维数量或直径没有显著影响半圆形密实型沥青混合料试件弯曲强度。从表4可以看出，空隙含量或混合料中纤维簇的含量对半圆形密实型沥青混合料试件弯曲强度影响不显著。 图2. 正态分布函数Q-Q图 3.3. 环境条件对沥青混合料性能损耗的影响 在干燥条件下，沥青混合料抗磨耗能力与纤维长度及空隙率之间的关系如图3所示。由图可知：随混合料空隙率的增加质量损失率增加；钢丝绒纤维掺量为2%的沥青混合料比掺量为4%和6%沥青混合料的抗磨耗性能更好。由此可见，掺加钢丝绒纤维提高了沥青混合料的抗磨耗性能，但随着纤维含量的增加，空隙率增大，其抗磨耗能力逐渐减小。 掺加长、短纤维沥青混合料的空隙率与沥青混合料抗磨耗能力之间的关系其结果如图3所示。从图可知：掺加纤维的密实型沥青混合料进行质量损失测试时其破坏程度将取决于外部环境；在实验室模拟不同腐蚀环境下进行预处理，干燥条件下的试样明显比其余试样抗磨耗能力更高。2%的纤维含量和2%空隙率的密实型沥青混泥土在干燥条件下的质量损失为3%，而在水损害，盐腐蚀和老化条件下质量损失分别约为5.5%，3%和3.5%。2%纤维含量和6%空隙率的密实型沥青混合料在干燥条件下的质量损失为10%，而在水损害，盐腐蚀和老化后质量损失约为11.5%，13%和11.5%。损伤增长因子(DIF)已通过预处理和非预处理条件及空隙率之间的关系计算出来： 损 失 增 长 因 子 = ( 粒 子 损 失 ( % ) 条 件 粒 子 损 失 ( % ) 非 条 件 ) (4) 为评估水损害、盐腐蚀、老化所造成的损伤，计算所有混合料的损失增长因子的平均值，其结果见表5，掺加长纤维试样比掺加短纤维试样的损害更高。这是因为掺加长纤维试样的空隙率更高，试样的抗磨耗能力随着空隙的增大而增大。在水损害条件下沥青混合料质量损失最严重，这是由于水与沥青之间的接触角较小，水可以渗透在粘合剂和骨料之间的界面，减少沥青混合料的凝聚力。在盐腐蚀条件下沥青混合料损伤水平是最低的，这是由于盐在水里可以降低沥青和集料之间的接触角，沥青混合料损伤水平增加，在这种情况下，由于高浓度的盐水减少了油–水粘度，从而减少损伤渗透。在老化条件下，沥青混合料的损失增长因子较低。在老化过程中，由于沥青的氧化和挥发损失的增加，沥青混合料的刚度逐渐增大，而粘结材料的硬度也变得更加容易发生脆性破坏。 图3. 沥青混合料空隙率和质量损失的关系 Table 5 Average damage growth factor of specimen under three condition 损伤因子 短纤维 长纤维 平均DFI值 水损害 1.508 1.647 1.578 盐腐蚀 1.167 1.131 1.149 老化 1.704 1.105 1.090 表5. 试样在三种条件下平均损伤增长因子 3.4. 钢丝绒纤维对密实沥青混合料温度特性的影响 半圆形试样在不同纤维掺量，不同纤维初始长度，不同温度(范围为−20℃到20℃之间)下，测其抗最大弯曲荷载的能力结果如图4所示。由图可知：随着温度的升高，沥青混合料的最大承载力减小，这是由于温度升高沥青的粘度减小导致沥青混合料粘结力下降；当路面温度小于−7℃时，路面所能承受的最大荷载将减小。研究发现，将温度从−5℃降到−15℃，沥青混合料的韧性增加，然后继续下降到30℃时韧性减小。其原因为热差收缩，主要是由于集料和结合料之间热差系数差异大，从而造成内部破坏。 图4. 不同温度下密实型沥青混合料的最大弯曲荷载 为研究纤维的掺量和类型对混合料的抗弯强度之间的关系，将掺加纤维混合料的抗弯强度与普通混合料抗弯强度进行如图5所示。这表明：掺加纤维试件的弯曲强度和没有掺加纤维试件的弯曲强度呈正比关系，其差异是由统计的变化引起，在混合料中温度及纤维的长度、含量、直径并不影响混合料的抗弯强度。 图5. 正态分布函数Q-Q图