路用纤维微表处材料组成与性能评价研究进展

doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0630

摘要/Abstract

摘要：

纤维具备优异的强度与变形能力，将其掺入微表处混合料中能起到加筋、防水作用，可改善传统微表处易开裂、耐久性差等问题，显著提升微表处服役品质。本文系统梳理了纤维微表处材料组成及配比，揭示了物理、化学表面改性方法对纤维分散性及界面黏结的增强机制，对比评价了纤维类型、掺量及胶结料类型等因素对微表处施工性能、耐磨耗性能、抗水损性能、抗车辙性能的提升效果，分析了现有低温抗开裂性能评价方法局限性，推荐了纤维微表处用最佳纤维类型与掺量，阐明了纤维微表处性能提升机理，最后对纤维微表处未来研究趋势进行展望，旨在推动纤维微表处高品质发展与应用。

关键词: 道路工程, 微表处, 纤维, 预防养护, 材料组成, 路用性能, 改性机理

Abstract:

Fibers exhibit excellent strength and deformation capacity. When incorporated fiber into micro-surfacing mixtures， they can serve as reinforcement and provide waterproofing functions， thereby addressing issues such as easy cracking and poor durability in traditional micro-surfacing， and significantly enhancing the service quality of micro-surfacing. In this paper， the composition and proportion of fiber-modified micro-surfacing materials were systematically reviewed. The enhancement mechanisms of physical and chemical surface modification methods on fiber dispersion and interfacial bonding were revealed. The effects of fiber type， content， and binder type on improving the construction performance， abrasion resistance， water damage resistance， and rutting resistance of micro-surfacing were comparatively evaluated. Additionally， the limitations of existing evaluation methods for low-temperature crack resistance were analyzed. The optimal fiber type and content for fiber micro-surfacing were recommended. The performance enhancement mechanisms of fiber-modified micro-surfacing were elucidated. Finally， an outlook on future research trends in fiber micro-surfacing was provided. The aim is to promote the high-quality development and application of fiber-modified micro-surfacing.

Key words: road engineering, micro-surfacing, fiber, preventive maintenance, material composition, road performance, modification mechanism

中图分类号:

U414

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图/表 12

图1 改性乳化沥青种类及占比［5-28］

Fig.1 Types and proportions of modified emulsified asphalt［5-28］

图2 纤维种类及占比［5-28，36］

Fig.2 Types and proportions of fiber［5-28，36］

图3 表面改性后纤维微观形貌［44，48］

Fig.3 Microscopic morphology of fibers after surface modification［44，48］

图4 微表处混合料配比［5-28，36］

Fig.4 Mix proportion of micro-surfacing mixture［5-28，36］

图5 纤维微表处施工性能［5，7-8，10-13，15-16，23，28，51-53］

Fig.5 Construction performance of fiber-modified micro-surfacing［5，7-8，10-13，15-16，23，28，51-53］

图6 纤维微表处耐磨耗与抗水损性能［5，7-10，12-16，18-26，28，36-37，52-53］

Fig.6 Wear resistance and water damage resistance performance of fiber-modified micro-surfacing［5，7-10，12-16，18-26，28，36-37，52-53］

图7 纤维微表处抗车辙性能［5-9，12-14，16，18-22，25-26，28，36，51］

Fig.7 Rutting resistance of fiber-modified micro-surfacing［5-9，12-14，16，18-22，25-26，28，36，51］

图8 纤维微表处低温抗开裂性能［7-8，10，12-14，16，18，21，24，51］

Fig.8 Low temperature crack resistance of fiber-modified micro-surfacing［7-8，10，12-14，16，18，21，24，51］

表1 微表处低温抗开裂性能评价方法

Table 1 Evaluation method for low-temperature crack resistance of micro-surfacing

Test

method

Splitting-tensile strength，tensile strain，stiffness

modulus

The specimen molding process is simple

There is a significant difference between the stress distribution state in the test and the actual stress state experienced by the pavement. Moreover， the thickness of the Marshall specimens used is 63 mm， which greatly differs from the thickness of micro-surfacing. Additionally， the specimen molding process involves compaction treatment， which exhibits considerable discrepancies compared to the actual paving conditions of micro-surfacing

Bending test

Tensile strength，

maximum tensile strain，bending

stiffness modulus

The stress state is similar to the actual stress state experienced by the pavement

The thickness of the trabecular specimen is 35 mm， which does not match the specimen at the micro-surfacing

SCB test

Fracture energy，

fracture toughness

The stress state is similar to the actual stress state experienced by the pavement

There is a lack of a unified and standardized calculation method. The thickness of the test specimens is generally 25 mm， which significantly differs from the thickness of micro-surfacing. Furthermore， the Marshall specimens used undergo compaction treatment， presenting substantial discrepancies compared to the actual paving conditions of micro-surfacing

表2 低温抗开裂性能指标表达式

Table 2 Expression of indexes for low-temperature crack resistance

Test method	Evaluation index	Calculation formula	Comment
Splitting test	Splitting-tensile strength	$R T = 0.006 287 P T / h$
	Tensile strain	$ε T = X T × (0.030 7 + 0.093 6 μ) / (1.35 + 5 μ)$
	Stiffness modulus	$S T = P T × (0.27 + 1.0 μ) / (h × X T)$
Bending test	Tensile strength	$R B = 3 × L × P B 2 × b × h 2$
	Maximum tensile strain	$ε B = 6 × h × d L 2$
	Bending stiffness modulus	$S B = R B ε B$
SCB test	Fracture energy	$G f = W f A r e a l i g$	The low-temperature performance is evaluated by the energy absorbed before fracture
SCB test	Fracture toughness	$K I C = P m a x 2 R t π a Y$	It refers to the critical value of the stress intensity factor when the crack undergoes unstable expansion

表2 低温抗开裂性能指标表达式

Table 2 Expression of indexes for low-temperature crack resistance

Test method	Evaluation index	Calculation formula	Comment
Splitting test	Splitting-tensile strength	$R T = 0.006 287 P T / h$
	Tensile strain	$ε T = X T × (0.030 7 + 0.093 6 μ) / (1.35 + 5 μ)$
	Stiffness modulus	$S T = P T × (0.27 + 1.0 μ) / (h × X T)$
Bending test	Tensile strength	$R B = 3 × L × P B 2 × b × h 2$
	Maximum tensile strain	$ε B = 6 × h × d L 2$
	Bending stiffness modulus	$S B = R B ε B$
SCB test	Fracture energy	$G f = W f A r e a l i g$	The low-temperature performance is evaluated by the energy absorbed before fracture
SCB test	Fracture toughness	$K I C = P m a x 2 R t π a Y$	It refers to the critical value of the stress intensity factor when the crack undergoes unstable expansion

图9 纤维增强机理［26，50］

Fig.9 Fiber reinforcement mechanism［26，50］

图10 纤维掺量对微表处影响机理［6］

Fig.10 Influence mechanism of fiber content on micro-surfacing［6］

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