試述纖維對(duì)瀝青混合料高溫性能影響

1、<p>　　試述纖維對(duì)瀝青混合料高溫性能影響</p><p>　　摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代交通對(duì)瀝青路面提出了越來(lái)越高的要求。由于纖維的加入改善了瀝青混合料的性能，促使瀝青路面抗高溫及穩(wěn)定性能得到改善。因此，筆者就瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能進(jìn)行分析。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：纖維；瀝青；混合料；高溫性能 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TQ522

2、.65 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　纖維在瀝青混合料中的應(yīng)用可以追溯到20世紀(jì)60年代，加拿大人N.M.Davis首次研究了纖維對(duì)瀝青路面的抗反射裂縫性能的改善作用，而后在歐美許多國(guó)家興起了纖維加強(qiáng)路面技術(shù)的研究高潮。纖維是經(jīng)過(guò)化學(xué)處理得到的有機(jī)纖維，外觀為棉絮狀，呈白色或灰白色。由于處理溫度高達(dá)250℃以上，在通常條件下是化學(xué)上非常穩(wěn)定的物質(zhì)，不為一般的溶劑、酸、堿腐蝕，具有無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)

3、污染、無(wú)放射性的優(yōu)良品質(zhì)，不影響環(huán)境，對(duì)人體無(wú)害，屬綠色環(huán)保產(chǎn)品。 </p><p>　　一、纖維在瀝青混凝土路面中的作用 </p><p><b>　　1、加筋作用 </b></p><p>　　瀝青混凝土是一種靠瀝青粘合在一起的散料組合體，可以認(rèn)為是不承受拉應(yīng)力的。而在纖維瀝青混凝土中，纖維的作用等同于鋼筋混凝土中鋼筋的作用，可承受拉應(yīng)力。

4、纖維在混合料中以三維分散存在，起到了加強(qiáng)筋的作用，增加了瀝青與礦料的粘附性，提高了集料之間的粘結(jié)力。 </p><p>　　2、吸附和吸收瀝青的作用 </p><p>　　瀝青混合料中加入纖維穩(wěn)定劑后，這些纖維能夠充分吸附（表面）及吸收（內(nèi)部）瀝青，從而使瀝青油膜用量增加，瀝青油膜變厚，以加強(qiáng)瀝青混凝土在大空隙情況下的粘結(jié)力，增強(qiáng)耐久性。其主要用于低噪音、抗滑性能好的瀝青碎石瑪蹄脂類(lèi)混合料

5、。 </p><p>　　3、穩(wěn)定抗高溫作用 </p><p>　　纖維使瀝青膜處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)，尤其是在夏天高溫季節(jié)，瀝青受熱膨脹時(shí)，纖維內(nèi)部的空隙將具有一定的緩沖作用，不至于使之成為自由瀝青而泛油，同時(shí)可以改善瀝青混合料高溫穩(wěn)定性。 </p><p><b>　　4、增粘作用 </b></p><p>　　纖維可以

6、提高瀝青的粘結(jié)力，增加瀝青與礦物的粘附性，通過(guò)油膜的粘結(jié)，提高集料之間的粘結(jié)力，從力學(xué)性能上看，表現(xiàn)為瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度的提高。 </p><p><b>　　6、增韌作用 </b></p><p>　　纖維能夠增強(qiáng)對(duì)集料顆粒的握裹力，保證瀝青路面的整體性而不易松散，提高了混合料的低溫抗裂性，從而對(duì)瀝青起到了增韌作用。 </p><p>

7、　　二、纖維瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能的檢測(cè)方法 </p><p>　　檢測(cè)瀝青混合料高溫穩(wěn)定方法有很多，如：最常見(jiàn)馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn)。由于三軸試驗(yàn)較為復(fù)雜，所以馬歇爾穩(wěn)定度被廣泛采用，并且已成為國(guó)際通用的方法。根據(jù)國(guó)內(nèi)多條高速公路的總結(jié)，我國(guó)采用車(chē)轍動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)（以正式列入《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）來(lái)評(píng)價(jià)瀝青混合料的抗車(chē)轍能力。 </p><p&

8、gt;<b>　　1、原理 </b></p><p>　　纖維瀝青混合料的車(chē)轍試驗(yàn)是試件在規(guī)定溫度及荷載條件下，測(cè)定試驗(yàn)輪往返行走所形成的車(chē)轍變形速率，以每產(chǎn)生1mm變行的行走次數(shù)即用動(dòng)穩(wěn)定度表示。 </p><p><b>　　2、試件成型 </b></p><p>　　車(chē)轍試件采用輪碾法制成，尺寸為300mm*300m

9、m*50-100mm。（厚度根據(jù)需要確定）。也可以從路面切割得到需要尺寸的試件。碾壓輪為與鋼筒式壓路機(jī)相似的圓弧形碾壓輪，輪寬300mm，壓實(shí)線荷載為300N/cm，碾壓行程為試件寬度即300mm，經(jīng)碾壓后的試件的密度應(yīng)為馬歇爾試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)密度的100±1%。 </p><p>　　3、瀝青混合料車(chē)轍試驗(yàn)方法 </p><p>　　將試件連同試模一起，置于已達(dá)到試驗(yàn)溫度60℃&#

10、177;1℃的恒溫室中，保溫不少于5h，也不得超過(guò)12h。之后，將試件連同試模移置于車(chē)轍試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)臺(tái)上，試驗(yàn)輪在試件的中央部位，其行走方向必須與試件碾壓方向或行車(chē)方向一致。啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，使試驗(yàn)輪往返行走，時(shí)間1h，記錄儀自動(dòng)記錄變形曲線及時(shí)間溫度。 </p><p>　　DS={（t2-t1）*N/（d2-d1）}*C1*C2 </p><p>　　式中：DS--瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度（次/

11、mm） </p><p>　　d1—對(duì)應(yīng)于時(shí)間t1（一般為45min）的變形量（mm）； </p><p>　　d2—對(duì)應(yīng)于時(shí)間t2（一般為60min）的變形量（mm）； </p><p>　　C1--試驗(yàn)機(jī)類(lèi)型修正系數(shù)，曲柄連桿驅(qū)動(dòng)加載輪往返運(yùn)行走方式為1.0； </p><p>　　C2--試件系數(shù)，試驗(yàn)室制備的寬300mm的試件為1.0

12、； </p><p>　　N—試驗(yàn)輪往返碾壓速度，通常為42次/min。 </p><p>　　4、車(chē)轍試驗(yàn)注意事項(xiàng) </p><p>　　1）稱(chēng)料。試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定，一個(gè)車(chē)轍試件混合料用量按試件的體積乘以馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)確擊實(shí)密度，再乘以系數(shù)1.03計(jì)算。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，系數(shù)不一定必須是1.03，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況而定。高速公路常用的I型瀝青混凝土的密度一般采用毛體積密度或

13、表觀密度，而表觀密度比毛體積密度大，所以同一種混合料如果按表觀密度計(jì)算比按毛體積密度計(jì)算所需材料用量多。所以在混合料成型時(shí)，如果采用表觀密度或者試件表面高出試模，稱(chēng)料時(shí)應(yīng)降低系數(shù)值，筆者建議選用1.025。2）碾壓次數(shù)。車(chē)轍試件正式壓實(shí)前，應(yīng)經(jīng)試壓，決定碾壓次數(shù)。一般先在一個(gè)方向上預(yù)壓2個(gè)往返，再掉轉(zhuǎn)方向，碾壓12個(gè)往返左右可達(dá)到馬歇爾密度的100±1%。有的施工單位認(rèn)為碾壓次數(shù)越多，車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果越好，這種想法是錯(cuò)誤的。其實(shí)，

14、如果碾壓次數(shù)過(guò)多，不但容易把集料碾碎，而且也不符合車(chē)轍試驗(yàn)的變形機(jī)理，實(shí)際的試驗(yàn)結(jié)果不一定好。3）拌和及碾壓溫度。普通瀝青混合料的拌和溫度為163℃，碾壓溫度為130-140℃；改性瀝青混合料拌和溫度為180℃，碾壓溫度為150-160℃。需要強(qiáng)調(diào)的是：碾壓溫度一定要保證，如果碾壓溫度低，就是碾壓次數(shù)再多，試件的亮度也不能達(dá)到要求，造成試驗(yàn)</p><p>　　二、纖維瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能的影響因素 </

15、p><p>　　加入纖維的瀝青混合料是由瀝青結(jié)合料粘結(jié)礦料組成的，其高溫穩(wěn)定性的形成機(jī)理來(lái)源于礦料之間的嵌擠力與粘聚力的原材料、礦料級(jí)配、瀝青用量以及施工質(zhì)量成為影響瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的主要因素。 </p><p><b>　　1、材料 </b></p><p>　　纖維瀝青混合料由瀝青、集料以及礦粉混合組成，這些材料的物理力學(xué)直接影響瀝青混合料

16、的高溫穩(wěn)定性。 </p><p>　　1）集料。集料包括粗集料和細(xì)集料。不論是粗集料還是細(xì)集料，其表狀況和化學(xué)成分對(duì)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性有很大的影響。通常，表面破碎、堅(jiān)硬、紋理粗糙、多棱角、顆粒接近立方體的堿性集料，其相應(yīng)的瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性就比較好。細(xì)集料中機(jī)制砂大大增加了混合料的流動(dòng)性，使整體混合料表面粗糙、有較好棱角的集料組成的混合具有較大的嵌擠力和內(nèi)摩阻力。2）瀝青。瀝青本身的性質(zhì)對(duì)瀝青混合料高溫穩(wěn)

17、定性的影響很大。通常瀝青的60℃粘度越高、軟化點(diǎn)越高，相應(yīng)的瀝青混合料的高溫抗車(chē)轍能力就越強(qiáng)。筆者根據(jù)國(guó)內(nèi)多條高速公路改擴(kuò)建工程LAC-25型瀝青混合料與LAC-20型瀝青混合料車(chē)轍試驗(yàn)，摻量為5%的纖維瀝青混合料做車(chē)轍試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果為1850次/mm、3340次/mm。試驗(yàn)結(jié)果表明，使用加纖維瀝青比普通瀝青能大大擔(dān)高瀝青混合料的抗車(chē)轍能力。 </p><p><b>　　2、礦料級(jí)配 </b&g

18、t;</p><p>　　瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能，就是瀝青混合料抵抗車(chē)輛反復(fù)壓縮變形及側(cè)向流動(dòng)的能力，它首先取決于礦料骨架的嵌擠作用即礦料級(jí)配的空隙率值?？障堵蔬^(guò)大或過(guò)小動(dòng)穩(wěn)定度都會(huì)下降，空隙率大，瀝青混合料的水穩(wěn)定性不好，瀝青與礦料的粘附性下降使動(dòng)穩(wěn)定度降底?？障堵市?，說(shuō)明級(jí)配中粗集料少，細(xì)集料多，不能形成礦料骨架的嵌擠作用，從而降低了瀝青混合料的高溫抗車(chē)轍能力。 </p><p>&

19、lt;b>　　3、施工 </b></p><p>　　瀝青路面在施工過(guò)程中，施工單位應(yīng)制定質(zhì)量保證和質(zhì)量控制體系，加強(qiáng)施工中的質(zhì)量控制。首先要嚴(yán)把原材料的質(zhì)量關(guān)，其次，應(yīng)對(duì)施工中的混合料的各項(xiàng)指標(biāo)如：馬歇爾試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)、礦料級(jí)配、油石比、動(dòng)穩(wěn)定度等進(jìn)行嚴(yán)格的控制；同時(shí)控制好施工溫度（包括拌和、攤鋪及碾壓溫度）及壓實(shí)度。只有嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，才能使鋪筑的瀝青混合料獲得最佳嵌擠作用和粘結(jié)作用，提高瀝

20、青混凝土路面的高溫穩(wěn)定性。 </p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　影響瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的因素很多，除了有材料、礦料級(jí)配、油石比及施工質(zhì)量的影響外，與荷載、溫度、時(shí)間（含車(chē)速）的關(guān)系也很大。為了提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，從主觀上應(yīng)采用表面粗糙、破碎面積大、堅(jiān)硬并且與瀝青粘附性好的集料；適當(dāng)?shù)奶岣邽r青的稠度，或采用改性瀝青在級(jí)配允許范圍

21、內(nèi)增加骨料用量，控制空隙率，使集料形成空間骨架結(jié)構(gòu)，以提高混合料的內(nèi)摩阻力，嚴(yán)格控制瀝青用量，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 蔡姍.瀝青混合料空隙率變異性對(duì)路用性能的影響及對(duì)策[J].科學(xué)之友,2010(12):84- 85. </p><p>　　[2] 羅純文.瀝青混合料空