研究论文~利用聚酯纤维加强沥青混合料性能研究

掺0.3%聚酯纤维沥青混合料路用性能的优点随着交通量的增加，传统的沥青路面结构在行车荷载和气候环境的作用下，过早的出现了车辙、推移、裂缝、和松散等病害，已不适应城市交通运输的发展，因此建议采用掺0.3%聚酯纤维的沥青混合料，能大大提高沥青混凝土的路用性能。

1.沥青马歇尔稳定度试验公路中常用的纤维有：木质纤维、聚酯纤维、有机纤维和矿质纤维，有机纤维和矿质纤维脆性大，环境污染严重，对人体危害大，不宜采用。

试验采用掺加聚酯纤维，并用AC-16 I级配进行沥青混合料的试验。

如下表1。

表1 AC-16 I 聚酯纤维马歇尔试验不掺加纤维AC-16 I 沥青混合料的最佳油石比为4.6%，马歇尔稳定度为9.35kN ；掺0.3%聚酯纤维后最佳油石比为4.8%，马歇尔稳定度为13.29kN 。

由表1试验结果表明：以0.3%掺加量马歇尔稳定度最高，。

而油石比随纤维用量的增加而增大，表明纤维吸收和吸附沥青，并随纤维含量的增加而增大。

2.沥青混合料的高温稳定性沥青路面的高温稳定性是指沥青混合料在荷载作用下抵抗永久变形的能力。

车辙、拥包、搓板、泛油均属于高温稳定性不足的原因。

高温稳定性用沥青混合料的动稳定度DS表示。

下面是不同沥青混合料动稳定度的试验结果，如下表2。

表2 沥青混合料的动稳定度试验表明：沥青混合料中掺加纤维后，由于纤维对沥青的吸收和吸附作用，特别是较轻的油分被纤维吸附后，沥青软化点的提高、粘稠度和粘聚力的增大，导致沥青胶浆劲度增加，极大地提高了混合料的动稳定度，改善了混合料的高温稳定性。

2.沥青混合料的低温抗裂性在冬季气温骤降时，沥青混合料的应力松弛，赶不上温度应力的增大，同时劲度急剧增大，超过混合料的极限强度或极限拉伸应变时，便会产生开裂，即温度裂缝。

裂缝的产生，易使雨水沿裂缝渗入基层，造成路面的早期破坏。

提高沥青混合料的低温抗裂性能，是延长路面寿命的主要措施之一。

沥青混凝土低温性能的试验.如下表3、表4、表5 。

聚酯纤维对沥青混合料路用性能影响试验摘要] 聚酯纤维作为一种良好的沥青混合料添加材料，在沥青路面中已开始应用。

本文结合工程实例试验分析了掺加聚酯纤维后对沥青混合料性能的影响。

关键词：聚酯纤维沥青混合料路用性能1．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。

并且由于交通量的不断增加、超载车辆又尚未得到有效控制，因超载而加重路面裂缝、车辙、雨季水稳性差等已成为沥青路面早期病害的主要表现。

因此，人们在不断探索采用新的方法和措施改善沥青混合料的路用性能。

本文就沥青混合料中掺加聚酯纤维后对沥青混合料性能的影响作试验分析，以达到指导实际工程应用的目的。

2. 工程情况329国道慈溪段畅通工程一期实施长度10公里，设计路面上面层采用5cm 厚AC-16密级配沥青混凝土，掺加0.3%聚酯纤维。

为进一步分析聚酯纤维的路用性能，分析在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方面的研究，以便在其它工程中推广应用。

我们采用实际工程行车道上面层AC-16沥青混合料做了掺加路用聚酯纤维的试验，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。

3. 试验内容本研究试验包括沥青混合料的最佳沥青用量试验、马歇尔试验、水稳性试验、高温稳定性和渗水系数试验、低温抗裂性能试验、沥青混合料肯塔保飞散试验等。

4. 试验原材料沥青混合料采用实际工程中使用的AC-16级配类型，粗集料和细集料采用上虞的玄武岩，性能级配均符合《公路沥青路面施工技术规范》的要求。

沥青采用埃索70号道路石油沥青。

聚酯纤维采用地产DCPET路用纤维，外观为白色长丝，单丝的直径为24.32μm，该纤维的抗拉强度达560Mpa，熔点为2530C，燃点为5560C，吸油率为纤维质量的4.56倍。

5. 试验结果5.1 沥青混合料的施工温度利用Brookfield旋转粘度计通过在1350C、1500C及1750C条件下测定其相应的表观粘度，绘制粘度-温度曲线确定沥青混合料最佳拌和温度为1570C -1620C，沥青混合料最佳压实温度为1460C-1500C。

聚酯纤维在机场道面薄层罩面沥青混合料中的应用一、概述机场道面在使用过程中承受机轮荷载、机场专用车辆荷载、飞机产生的高温高速喷气流，以及自然界冷热、干湿、冻融等因素的作用，严厉的气候条件和使用条件对于机场道面来说是非常不利的。

通常在短短的几年时间内混凝土道面就会出现裂缝或表面松散。

特别在我国，机场交通流量的迅猛增长也是过早发生混凝土道面表面磨损、光滑、断角及断板等的原因之一。

一般情况下，解决方案是把原道面缺陷处理后，然后再覆盖一层薄层沥青混凝土。

目前国内外，薄层罩面分为两种：①薄层沥青路面这种路面厚3—4cm，作为面层，其骨料最大粒径为14mm、10mm、6mm，并根据用途分别采用连续级配和间断级配。

这种路面致密截水性较好，抗疲劳性和耐候性好，沥青量为6.6％一7.8％。

这种路面适用于开裂面层的罩面和用作混凝土桥面板上的路面。

由于沥青的含量多，所以可以抑制开裂的发展并大大延迟裂缝再发生的时间。

另外，由于是超高密度、完全非透水型的路面，所以也可以适用于停车场、储水池、堤坝等。

②超薄层沥青路面超薄罩面层是一种2~3cm厚的沥青混凝土磨耗层。

这种技术仅适用于坚固的路基。

虽然它比一股的磨耗层薄，但它能承受重交通的持续冲击、温度的剧烈变化及防止雨水侵入路基。

此种路面采用强力粘结层进行施工，骨料最大粒径为10mm的间断级配式路面。

沥青量为6.3％一6.8％。

法国从1983年开始铺筑纤维沥青超薄层路面，目前己铺筑了2000万m2。

粘结层使这种路面具有粘结性和非透水性。

利用超薄层路面可以获得良好的平整度和抗滑性。

这种路面在各种交通条件下还没产生车辙。

为了保证飞机在任何气候条件下都能正常使用，薄层沥青混凝土罩面应具有良好的性能，主要包括以下几个方面：（1）防反射裂缝的能力根据国内外研究结果，水泥混凝土路面沥青加罩层的反射裂缝主要来源于两部分，即水泥路面接缝处的应力集中和沥青加罩层底部的弯拉应力。

在沥青罩面层与水泥砼路面结合良好的前提下，水泥路面接缝处应力集中使得裂缝直接扩展进入罩面层，而应力集中来源于温度变化、使用荷载及两者的综合作用。

美国路用聚酯纤维试验研究介绍目前我国已建成和正在修建的高速公路大多采用沥青混凝土路面结构，它具有优良的力学性能和较好的使用性能。

但随着交通流量的增大、轴重的增加及渠化交通的影响等，不少沥青混凝土路面的使用寿命远没有达到设计使用15年期限，往往通车后的1-2年内就发生了不同程度的破坏。

改善沥青混凝土路面的内在品质，提高沥青路面使用性能，延长路面使用寿命，选择一种较好的沥青混合料作为路面的结构层，其意义十分重要。

近几年来，出现了改性沥青、SMA、在沥青混凝土中添加纤维等多种沥青路面技术，通过采用不同的方法来改善沥青混合料的路用性能。

我受润扬大桥南接线高速公路指挥部的委托，自2002年8月开始对聚酯纤维加强沥青混凝土进行了试验研究，下面将研究结果向各位做一介绍。

一、聚酯纤维的特性路用聚酯纤维在沥青混合料中主要是起加筋作用，如普通沥青混凝土、桥面铺装沥青混合料、旧路加铺沥青混合料中的聚合物纤维。

起加筋作用的聚酯纤维能在-40—250℃温度范围内改善沥青的材料特性，提高沥青混凝土的柔韧性、温度稳定性和耐久性，对抵抗反射裂缝具有独特的功能。

聚酯纤维沥青混合料是在普通沥青混合料中加入一定数量的聚酯纤维经拌和均匀而成的沥青混合料，其材料配比和施工工艺与普通沥青混凝土没有差异。

二、具体研究结果根据要求，我们采用美国生产路用聚酯纤维作为沥青混合料的加强材料，分别对加与不加聚酯纤维的沥青混合料从以下几个方面进行了试验研究：1. 标准马歇尔试验（结果见表1）注：纤维掺量为0.2%（下同）2. 高温稳定性试验（动稳定度试验结果见表2）表23. 低温弯曲试验（结果见表3）4. 温弯曲儒变试验（结果见表4）表45.疲劳试验（结果见表5）表5三、结论1.加入纤维后，沥青混合料的高、低温性质都得到了一定程度的改善。

2.加入纤维后，沥青混合料的密度减少，这是因为纤维质量轻，加入后要占用一定的空间，在同样的压实功下，密度有所降低。

稳定度和流值均增大。

聚酯纤维在沥青混合料中的应用纤维的加筋和桥接作用。

纤维相互搭接形成三维的分散相存在的纤维沥青砂浆网络，有效增强了对矿质骨架的约束，从而增加了骨架的稳定性，同时延缓了沥青与胶浆的滑移。

纤维对沥青的稳定作用。

加入纤维后，大大增加了混合料的总比表面积，沥青吸附与纤维表面，使沥青膜处于稳定状态,尤其是在夏天高温季节，沥青受热膨胀，纤维阻碍了沥青的软化，使沥青变稠，沥青劲度下降幅度减小，不至于成为自由沥青而泛油。

纤维的应力分散与均衡作用。

均匀分布的纤维通过桥接和加筋作用可使路面上传递的荷载及时地分散到矿质骨架和沥青胶砂中，不会引起矿料沿其接触面滑移，或减小了这种滑移时的趋势。

纤维引起沥青的胶体结构的变化。

沥青为溶胶，溶-凝胶，凝胶，而大多数路用沥青属于溶-凝胶，具有粘弹性和触变性，在加入纤维后，由于纤维在沥青中以分散相存在，对沥青组分的化学性质无影响，其作用相当于吸收原来沥青中的轻油分作用，这样沥青质的含量提高根据沥青的胶体结构学认为，当沥青的化学性质固定，随着沥青质在胶体中的含量增加，沥青的胶体结构逐渐由溶胶转变为溶凝胶，以至凝胶，这样沥青的粘稠度和粘聚力增加，其针入都减少，软化点提高，所以其动稳定度提高。

聚酯纤维的发展前景世界聚酯纤维新产品大类主要体现在: 采用新型的聚酯合成工艺,有效提高纤维的再加工性能和纤维的安全、环保等性能的产品; º通过改善纤维原料和添加辅助单体性能以及采用复合纺丝等技术, 生产用于专业领域的新产品, 包括技术纺织品等; 采用新聚酯生产技术生产具有前瞻性的商业化产品 PTT、PBT、PEN、PLA等。

随着石油价格的上升,聚酯链纤维应用市场的演变和发展趋势可以从技术经济和供需平衡等角度观测。

聚酯纤维新产品的应用市场发展趋势是随着世界发达国家技术水平的提升和新型材料的应用, 带动技术纺织品市场蓬勃发展, 聚酯纤维逐步进入中高端产业用市场; 对生态、环境和资源的关注, 促使聚酯纤维新产品的开发目标重点放在可以使聚酯纤维加工链整体降低能耗、减少污染以及回收聚酯再生利用的产品上。

聚酯纤维在沥青混合料中的应用前言近年来，纤维应用于沥青混合料中，其良好的加筋作用明显改善沥青混合料的物理力学性能和增强沥青混合料的整体强度的特点，逐渐被路面材料研究者认同，并且成为研究的重要方向。

沥青路面中使用的纤维大体分为硬纤维和软纤维[1]。

其中硬纤维（如钢纤维）使得沥青混合料具有高强度、耐高温和高弯曲弹性、高取向性的特点，但是它与沥青混合料之间粘附性能较差，导致纤维的握裹力变差，影响沥青混合料路用性能。

而应用较为广泛的软纤维（如聚酯纤维、聚丙烯晴纤维等）具有质量轻、耐高温、耐久性以及抗腐蚀性能较强，研究表明掺加聚酯纤维的沥青混合料路面结构整体强度明显增强，路面抗弯拉强度以及抗剪强度有所提升[2]，从而大大降低了路面裂缝的数量。

因此，本文针对聚酯纤维对改善沥青混合料的路用性能进行讨论。

1原材料1.1基质沥青本文中基质沥青采用道路石油沥青70号，各项技术性能指标见表1所示，均满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTJ F40-2004）中对沥青的技术要求。

1.2矿料粗集料、细集料以及矿粉均采用石灰岩，表面洁净、干燥、无杂质、无风化，同时其性能指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中对集料以及矿粉质量的要求。

如下表2、表3、和表4所示：2级配选择2.1矿料级配通过原材料筛分结果，对混合料级配组成进行计算，从而确定各种矿料用量的比例，并根据《公路沥青路面施工技术规范》中对矿料级配的上、下限范围的控制要求。

为了保证试验结果的准确度，对所有矿料进行水洗并烘干后采用。

如下表6，图1所示矿料级配组成。

2.2油石比确定根据试验前期，对未掺加聚酯纤维的沥青混合料进行过技术评价，其最佳沥青用量为5.4%，但是由于纤维具有较强的吸附能力，导致沥青用量通常比普通沥青混合料中沥青多。

因此，综合考虑对聚酯纤维掺量为0.25%的沥青混合料分别采用油石比5.4%、5.5%以及5.6%三种沥青用量进行马歇尔试验的测定，通过下表7的对比分析，选用5.5%作为掺加0.25%聚酯纤维的沥青混合料的油石比。