Research Progress on Composition and Performance Evaluation of Fiber-Modified Micro-Surfacing for Road

doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0630

Abstract

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

CLC Number:

U414

ZHANG Shaobo, MA Jianyun, ZHANG Xinyong, GAO Xinwen, CHEN Qian. Research Progress on Composition and Performance Evaluation of Fiber-Modified Micro-Surfacing for Road[J]. BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY, 2026, 45(1): 309-324.

Figures/Tables 12

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

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

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

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

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

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］

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

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

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

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

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

Fig.9 Fiber reinforcement mechanism［26，50］

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

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