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随着我国经济的快速发展,高等级公路客货车辆飞速增加,重载、超载现象剧增导致沥青路面车辙问题迅速激化,沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)以其优异特点在现代高等级道路建设中得到了广泛的应用,“三多一少”的结构特点即粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少使得沥青混合料路用性能较好,纤维作为稳定剂掺入SMA混合料中具有防止沥青析漏等多种功效。研究表明,不同种类的纤维稳定剂对混合料性能的作用效果侧重点各有不同。因此,本文选用玄武岩纤维(BF)和木质素纤维(CF)复掺到SMA沥青混合料中,利用两种纤维各自特性对混合料性能进行综合改善。首先,检测玄武岩纤维和木质素纤维的物理化学性能与微观形貌。结果表明,玄武岩纤维的力学性能指标比木质素纤维优异。玄武岩纤维分散性优于木质素纤维,且呈长直状态;而木质素纤维扁平弯曲,粗糙交错。其次,按3:0、2:1、1.5:1.5、1:2、0:3的掺配比例在沥青中掺入玄武岩纤维和木质素纤维,利用软化点、延度、动态剪切流变试验和网篮析漏试验分析纤维复掺对SBS改性沥青高低温和流变性能指标、吸持沥青能力的影响。结果表明,纤维的添加有效提高了纤维沥青的软化点和车辙因子,而延度试验不适合用来评价纤维沥青的低温性能,木质素纤维吸油率最高。利用扫描电镜技术观测两种纤维在改性沥青中的分布状态和微观形貌,采用复合材料界面理论浅析纤维沥青作用机理,证实玄武岩纤维和木质素纤维复掺起到增强与沥青之间的界面粘结效应,两种纤维与沥青互相搭接形成结构沥青网,增粘阻裂。再次,选择合适的SMA-13级配,按上述纤维复掺比例成型沥青混合料马歇尔试件,研究油石比、纤维复掺比例对SMA-13沥青混合料体积参数的变化规律。结果表明试件的毛体积相对密度、沥青饱和度随着设计油石比的增大呈递增趋势,空隙率和矿料间隙率随设计油石比的增加呈递减趋势。确定不同纤维复掺比下沥青混合料的最佳油石比,发现随着木质素纤维掺量的增加、玄武岩纤维的减少,最佳油石比增加,毛体积密度随之呈下降趋势,矿料间隙率随之增加;单掺玄武岩纤维沥青混合料的矿料间隙率VMA 比单掺木质素纤维沥青混合料小约1%左右。最后,研究不同纤维掺配比例下SMA-13沥青混合料的高温性能、低温性能、水稳定性能以及疲劳性能。结果表明,在纤维总掺量不变的情况下,木质素纤维掺量的增加导致混合料的高温、疲劳性能降低,低温性能提高;纤维复掺BF:CF=1.5:1.5时水稳定性能评价指标较优,但单掺BF沥青混合料浸水前后稳定度较高,耐久性好。采用功效系数法综合评价路用性能,从微观角度分析纤维增强沥青混合料性能的作用机理,结果表明玄武岩纤维、木质素纤维之间发挥各自结构优势,协同提升混合料的路用性能。本文研究为SMA沥青混合料中适用的玄武岩纤维和木质素纤维的设计应用提供了建议,具有一定的理论及推广应用的价值。