纤维对沥青混合料性能影响试验分析

纤维沥青混合料的疲劳性能探究

摘要：本文在对纤维作用机理分析的基础上，通过掺加不同的纤维类型，对比分析了沥青混合料的疲劳性能，试验发现，可发现在不同的应力幅度下，掺入两种纤维后混合料的疲劳寿命均较普通沥青混合料有所增加，聚酯纤维的疲劳性能较木质纤维好。

关键词：沥青路面；纤维沥青；疲劳性能

中图分类号： 文献标识号：a 文章编号：2306-1499（2013）02-

由于纤维沥青路面结构具有路面性能优良，施工工艺较易实现等优点其在国内得到越来越多的应用和研究，但是由于国内对纤维沥青路面的应用时间较晚，其还存在很多的问题需要深入研究。其中沥青混合料的疲劳性能是后续研究的重点。

沥青路面在环境荷载和行车荷载作用下，受到轮胎的驶入驶离，其路面受力状态为长期处于应力应变交替。导致路面材料出现了疲劳变化。而当行车荷载超过一定次数，沥青混合料的材料也发生了老化变硬，在荷载作用下，路面材料内部的应力积累超过了材料本身的强度，路面编号出现裂纹，最终会产生了疲劳断裂破坏。疲劳破坏已经是当前沥青路面破坏的主要形式之一。本文对纤维沥青混合料的疲劳性能进行了分析和研究。

1.纤维沥青混合料的制备

1.1原材料

室内试验采用克拉玛依90#沥青。用于纤维沥青混合料粗细集料和矿粉质量应满足现行规范的相关规定，对粗集料的要求应具有良好的颗粒形状，质量均匀、洁净、干燥、无风化、无杂质，并且有足够的强度、耐磨耗性、抗冻性、耐腐蚀性、抗冲击性、耐磨光性、抗破碎性以及与沥青的良好粘附性。

为了研究不同纤维对沥青混合料疲劳性能影响，本文分别采用了不掺纤维、0.3%的木质素纤维好0.3%的聚酯纤维。

1.2 级配设计

纤维沥青的级配选择为悬浮密实类的ac-131级配。级配设计时，为了保证级配设计良好，其矿料全部采取经水洗烘干后的单一粒径集料配制而成.纤维沥青混合料的配合比设计需要考虑到纤维的类型和掺量，在所用材料和矿料级配确定后，选择若干种纤维掺量，按马歇尔设计方法确定不同纤维掺量下的最佳沥青用量，然后在各自的最佳沥青用量下进行水稳定性、低温抗裂性能和高温稳定性试验，分别得出纤维掺量与残留稳定度、抗弯拉强度、最大弯拉应变和动稳定度的关系曲线，由此关系曲线得出纤维最佳掺量和满足规范指标要求的经济掺量也就是最小纤维掺量，最后综合高温性能、耐水性能和经济性，确定工程使用合适的纤维掺量。

２００６年１０月　石油沥青ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ　ＡＳＰＨＡＬＴ　第２０卷第５期　・生产与应用・　

纤维在沥青混合料中的应用研究　

张争奇　陶　晶　１　长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室（长安　７１００６４）　２长安大学信息工程学院（长安７１００６４）　

摘要　选用工程中常用的几种纤维，结合工程应用要求，试验分析了纤维的吸湿性、耐热　性，并通过网篮析漏试验、动态剪切试验和沉锥试验，讨论了纤维对沥青的稳定和吸附作用．　以及纤维对沥青混合料“加筋”效果和作用机理。研究表明有的纤维“吸附、稳定”性能好．　而有的纤维“加筋、桥接”效果好，在应用纤维时，应根据纤维的主要特点以及沥青混合料的　使用要求来选用。　关键词　纤维　沥青　网篮试验沉锥试验吸附加筋　

近年来，纤维增强沥青路面以其性能好、施　工技术简单的特点己受到了普遍关注。自２０世纪　６０年代，澳大利亚、加拿大等国家首先在沥青混　合料中添加纤维材料以来，欧美许多国家己兴起　了纤维增强沥青路面技术的研究高潮。我国自　１９９５年首次引入国外纤维以来，在一些重要工程　中有了使用，并取得了一定的成功。受此启发，我　国有关部门纷纷研究和开发纤维，据２００４年初统　计，市场上有十多种国产木质素纤维和聚合物纤　维。但必须看到，由于目前我国尚没有有关纤维　的质量标准和使用指南，纤维质量良莠不齐，使　用效果也很难保证。　选用了几种常用纤维，包括木质素纤维、矿　物石棉纤维、三种有机聚合物纤维，对其工程性　质进行研究，分析不同纤维的作用机理，并提出　纤维选用原则。　木质素纤维是植物纤维，是天然木材在加工　成纸浆和纤维浆时，通过一系列的物化处理，最　终将一部分纤维素剩余后，经洗涤、过滤、喷雾、　干燥等工艺过程而得到的一种浅绿色或灰色的形　如棉絮的纤维。　最早使用的矿物纤维主要是石棉纤维。石棉　是一类天然水合金属硅酸盐岩石的总称，外观呈　平行的或交错的细纤维状，可剥离成极细的纤维，　具有耐火、耐热、耐酸碱腐蚀性、绝缘等特性。　聚合物纤维以高聚物为原料经化工处理后得　到的，常用的有：聚丙烯腈纤维，聚酯纤维等。　ｌ纤维常规技术性能比较　纤维的长径比、纤维的直径、拉伸强度、极　限拉伸应变及熔融温度等物化指标对纤维沥青混　合料的性能均有影响。几种常用纤维的物化指标　如表ｌ所示。　表ｌ中所列四种纤维中，聚合纤维Ｇ的拉伸　变形能力最强，其次是聚合纤维Ｂ，然后是聚合　纤维Ａ，最小的是木质素纤维。抗拉变形能力强的　纤维，其阻裂效果好，增韧性好，使沥青路面即使　产生了裂缝，也不会出现破碎松散现象。因此使用　路面加强材料时最好利用抗拉性能好的纤维。　从拉伸强度看，聚合纤维Ａ的拉伸强度最　大，聚合纤维Ｇ次之，聚合纤维Ｂ较小，而木质　素纤维拉伸强度则更小。纤维的加强作用同沥青　与纤维以及沥青与矿料形成的界面强度关系密　切，只有当纤维的拉伸强度与其界面强度相协调　才能充分发挥其增强性能，这是因为当纤维拉伸　强度远大于界面强度时，由于两种材料的变形协　调性不一致，可能使得纤维极易从混合料中拔出，　不能将结构内产生的应力通过纤维分散到基体　收稿日期：２００６—０１—２３。　作者简介：张争奇，男，陕西扶风人，长安大学副教授，博　士，从事路面工程研究。

全国中文核心期－？ｌＪ　杆　建巍　中国科技核心期刊　

纤维改性沥青混合料老化后性能试验研究　

魏建军　

（１．中国矿业大学力学与建工学院，江苏徐州２２１００８；　

２．徐州建筑职业技术学院市政工程系，江苏徐州２２１００６）　

摘要：通过直剪试验和劈裂试验研究了纤维类型及老化时间等对纤维沥青混合料抗老化性能的影响。选取路面原材料，设计　了无纤维、木纤维、钢纤维混合料对比试验，获取了混合料粘聚力、摩擦角、劈裂强度、劲度模量随老化时间的变化规律，发现随着老　化时间增长，添加不同纤维的试样粘聚力差异大，掺入纤维的混合料劈裂强度提高明显，钢纤维具有桥接阻裂作用，更适合于长期　重载交通路面的抗老化。　

关键词：木纤维；钢纤维；沥青混合料：老化：性能　中图分类号：ＴＵ５２８．４２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—７０２Ｘ（２０１　１）０８—００５８—０３　

Ｔｅｓｔ　ｏｎ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ａｇｅｄ　ｆｉｂｅｒ－ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ａｓｐｈａｌｔ　ｍｉｘｔｕｒｅ　

Ｅ，Ｊｉａｎｊｕｎ　’　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ＆Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ　２２１００８，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ：　

２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｕｚｈｏｕ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ　２２１００６，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ａｓｐｈａｌｔ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｂｅｆｏｒｅ　ａｎｄ　ａｆｔｅｒ　ａｇｉｎｇ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｎｔｉ—ａｇｉｎｇ　ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｆｉｂｅｒ　ａｎｄ　ｆｉｂｅｒ　ｔｙｐｅ　ｔｏ　ａｓｐｈａｌｔ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ　ｂｙ　ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｓｈｅａｒ　ａｎｄ　ｉｎｄｉｒｅｃｔ　ｔｅｎｓｉｏｎ　ｔｅｓｔ．Ｐａｖｅｍｅｎｔ　

Ｅｘｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　科技交流　｛　

口黄　立（慈溪市交通设计院有限公司）　

【摘　要】聚酯纤维作为一种良好的沥青混合料添加材　料，已在沥青路面中被广泛应用。本文通过室内对比试验，　分析了添加聚酯纤维后对沥青混合料性能的影响，并结合　实际工程进行了试验分析。　【关键词】沥青混合料路用聚酯纤维试验分析　

＇　，概述　随着公路建设的不断发展，对沥青混凝土路面的　使用品质和要求也越来越高。经过近几年的试验研究，　通过分析病害产生的原因和机理，提出了指导路面工　程设计、施工的改进技术措施，已基本解决了沥青路　面早期水损坏问题。但由于交通量的不断增加、超载　车辆尚未得到有效控制，因超载而加重路面裂缝、车　辙等已成为沥青路面早期病害的主要表现。因此，在　沥青混合料中掺加特殊添加材料以改善混合料的使用　品质已成为一种发展趋势。２００５年１月１日起开始实　施的（（公路沥青路面施工技术规范》已把纤维稳定剂　作为沥青混合料中的使用材料列入规范当中，虽然因　价格、技术等因素没有列入聚合物化学纤维材料，但　是，路用聚酯纤维作为一种良好的沥青混合料添加材　料，近几年在沥青路面中得到了广泛的应用。　２００４年，在慈溪市中横线公路工程建设中首次在沥　青混合料中掺加聚合物纤维，对路用聚酯纤维使用只是　做了一些试验性的探索。为进一步分析国产聚酯纤维的　路用性能（提高沥青路面的抗车辙、抗反射裂缝、抗疲　劳能力，改善沥青混合料的使用性能等），以便在其它工　程中推广应用，２００５年在３２９国道慈溪段畅通工程中，委　托浙江省交通规划设计研究院试验中心，对沥青混合料　中加与不加路用聚酯纤维材料进行相关的试验研究分析，　试验采用实际工程行车道上面层ＡＣ－１６Ｆ型沥青混合料。　２室内试验　

２、１原材料　２．１．１沥青　采用埃索ＡＨ一７０重交沥青，依照　公路工程沥青　及沥青混合料试验规程》（ＪＴＪ　０５２－２０００），对原样沥　青进行检测，其主要技术指标见表ｌ。　表１沥青技术指标