近年来，随着我国经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，交通量随之迅速增长，车辆大型化以及严重的超载现象，使得沥青路面出现车辙、水损害等问题，降低了路面的使用寿命、行车舒适性、安全性。目前，在改善沥青路面的路用性能方面主要有3条途径:①通过优化矿料级配设计来提高沥青混合料的高温抗变形能力;②通过改善沥青性能品质来提高沥青混合料的粘聚力，增强抵抗永久变形能力并减少感温性;③通过在沥青混合料中加入纤维加筋材料来改善其整体的物理力学性能。
在工程实践中，通过添加纤维来提高沥青混合料性能的方法得到了普遍的应用。常用的种类主要有木质素纤维、聚酯纤维和矿物纤维3大类。矿物纤维由于具有较好的力学性能和耐高温性能，其沥青混合料可循环再生利用，矿物纤维已逐渐被人们所认识和接受采用。本文研究采用两种不同类型的玄武岩纤维，采用同一种矿料级配进行对比试验，通过马歇尔试验确定每个纤维掺量(0.2%、0.3%、0.4%)对应的最佳油石比并对其浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验及车辙试验结果进行对比分析研究，以便对玄武岩矿物纤维在沥青路面中的应用提供参考。
原材料性能试验
SMA是沥青玛蹄脂碎石混合料(StoneMasticAsphalt)的简称，由沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料以及较多量的填料(矿粉)组成的沥青玛蹄脂，填充于间断级配的粗集料骨架的间隙，组成一体形成的沥青混合料。
沥青试验
试验研究所采用的沥青为江苏宝利沥青有限公司经销的进口SBSI－D改性沥青，性能指标。
纤维
玄武岩纤维是以玄武岩为原料，经特定的预处理，经过～℃的高温熔融后，提炼抽丝、并经特殊的表面处理而成的无机非金属新型高技术纤维。工程应用当中纤维掺量一般在0.3%左右，故本文选取0.2%、0.3%、0.4%共3个纤维掺量来研究确定纤维的最佳掺量。选取两种代表性的产品:长沙北美孚玄武岩纤维(BMF)以及浙江石金膨化玄武岩纤维(GBF)。
目标配合比试验
试验研究采用的沥青混合料结构类型为SMA－13，按照我国沥青路面施工技术规范中附录B热拌沥青混合料配合比设计方法及附录CSMA混合料配合比设计方法进行SMA－13目标配合比设计，并对沥青混合料进行浸水马歇尔试验(残留稳定度比)、冻融劈裂试验(残留劈裂强度比)、车辙试验(动稳定度DS)，比较分析试验结果的差异。
矿料级配设计
根据我国现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40－)规定的级配范围及马歇尔试验确定SMA－13的合成级配。
最佳油石比确定
根据我国现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40－)附录C规定的SMA混合料配合比设计方法确定的最佳油石比。可知:GBF的最佳油石比在6.3%左右，而BMF则略低于GBF，其最佳油石比在5.9%左右。由此可看出，GBF相对于BMF而言，其对沥青的吸附效果要好于BMF。
沥青混合料性能对比试验
水稳定性试验
由于沥青混合料的水稳定性不足导致沥青路面出现的早期水损害已成为沥青路面损害的主要原因，因此在进行沥青混合料配合比设计时，必须对水稳定性进行检验。试验研究按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40－)采用浸水马歇尔和冻融劈裂试验来评价沥青混合料的水稳定性能。
可知:残留稳定度比和残留劈裂强度比均远远超过规范规定的最小值(两者均为80%)。对于GBF，随着纤维掺量的增加，残留稳定度比和残留劈裂强度比均随之增加，当纤维掺量超过0.3%时，两者随之出现减小到趋势。其原因主要是一定掺量的GBF能够显著提高沥青混合料的水稳定性及抗剥落能力。当过量的GBF加入沥青混合料时，丝状纤维难以均匀分散，造成纤维结团现象，使得水能够通过混合料表面的纤维渗透到内部从而使得水稳定性和抗剥落能力出现不增反减趋势。对于BMF，两者值均超过了90%，由此可见BMF也能够显著提高沥青混合料的水稳定性和水损害时抗剥落能力。
车辙试验
高温稳定性是评价沥青混合料的重要指标，而车辙变形是沥青路面早期病害的突出表现，因此对沥青混合料的车辙试验研究是沥青混合料设计的检测指标。根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJE－)规范要求，对两种纤维的各自最佳油石比制作纤维沥青混合料车辙试件，试件尺寸为mm×mm×50mm，试验温度60℃，试验时间1h，轮压0.7MPa，轮行走距离mm，往返碾压速度为42±1次/min。得出试件动稳定度，车辙试验的结果。
可知:①对于GBF，随着纤维掺量的增加动稳定度也随之显著增加，但是随着纤维掺量增长到一定值时，动稳定度出现减小的趋势。其原因主要是因为一定掺量的纤维均匀分布在沥青混合料当中起到“加筋”的作用，从而使得动稳定度随着纤维掺量的增加而增加;当纤维掺量超过一定量值(0.3%)时，纤维难以均匀分散在混合料中，成团的纤维导致其“加筋”作用有所减弱，故动稳定度出现减小趋势。GBF动稳定度值在纤维掺量为0.3%时达到峰值次/mm。
②对于BMF，随着纤维掺量的增加动稳定度也显著增加，但动稳定随着纤维掺量的增加，曲线并没有继续明显上升，而是增长趋势缓慢并逐渐达到峰值(由于只需确定最佳纤维掺量并且峰值对于实际工程没有应用意义，因此无需增加0.5%掺量的试验)。由试验确定的理论最佳纤维掺量为0.4%，其动稳定度可达到次/mm。根据供货方提供的供货价格，BMF市场价格在1.6万元/t左右。而纤维掺量0.3%对应的动稳定度也能达到次/mm，与0.4%掺量相差不大，但其纤维成本可降低25%。综上所述，故其最佳纤维掺量可确定为0.3%，对应动稳定度次/mm。
③由于GBF以短切丝状的形态分布在混合料中，而且有着良好的抗拉强度(～MPa)、弹性模量(90～GPa)和断裂延伸率(3.2%左右)，对于沥青混合料起着“加筋”的作用，而BMF以絮状分布在混合料中，其“加筋”效果要略低于GBF。因此，对于最佳纤维掺量下的混合料，GBF的动稳定度值要略高于BMF。
原材料成本分析
SMA混合料能够综合改善沥青混合料的高温抗车辙能力、低温抗裂性能、耐疲劳性能、水稳定性等路用性能，而且能够保持表面功能好的优点，因此近年来在高速公路中得到了广泛的使用。然而，其昂贵的成本价格导致它成为建设单位不得不重点考虑的内容，特别是沥青和纤维的成本。因此在两种纤维的选择过程中，对其相应的沥青混合料进行经济成本分析比较显得尤为重要。
原材料价格
结合市面上各原材料的供货方价格
沥青混合料成本计算
依据确定的矿料级配、最佳油石比、纤维掺量、原材料单价，对SMA－13沥青混合料各原材料组成进行成本计算。由表可知，对于同一级配SMA－13沥青混合料，BMF不仅在纤维成本上要低于GBF，而且其最佳油石比比GBF低。因此，在每吨SMA－13沥青混合料所需原材料价格上，BMF沥青混合料要比GBF便宜43.0元/t，约为GBF的6.2%。
结语
试验研究针对两种玄武岩矿物纤维，通过SMA－13试验研究，探讨了矿料级配、掺加玄武岩纤维对沥青混合料水稳定性、高温抗变形能力的影响，对两种纤维混凝土成本进行了对比分析，为玄武岩纤维在沥青路面中的选择应用提供参考。
①经过马歇尔试验确定的最佳油石比，GBF略高于BMF。可见GBF较BMF而言，对沥青有着良好的吸附效果。②GBF为短切丝状纤维，搅拌时容易成团，很难分散均匀，在试验时经常通过手工分散后投入搅拌锅，而施工生产时经常通过延长搅拌时间;而BMF为絮状纤维，在沥青混合料中容易混合均匀，利于施工。③通过本文试验数据可知，掺加玄武岩纤维的沥青混合料在水稳定性、抗剥落能力、高温抗车辙能力方面都有良好的表现。试验确定GBF最佳纤维掺量为0.3%，相应的最佳油石比为6.2%，动稳定度为次/mm，BMF最佳纤维掺量0.3%，相应的最佳油石比为6.0%，动稳定度为次/mm。④从掺加纤维的沥青混合料所表现的性能来看，两种纤维的差别不大(主要在于GBF动稳定度大于BMF)，而从经济成本角度来看，BMF供货价格和相应沥青混合料的最佳油石比均低于GBF，故采用BMF的沥青混凝土其成本要稍略低于GBF。
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