玄武岩纤维在沥青混凝土路面中的应用分析
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合成材料老化与应用2023年第52卷第6期95玄武岩纤维对沥青混合料的路用性能影响分析洪 渊1,陈国伟1,唐建亚2,王金生1,张韩帅21浙江省交通投资集团有限公司Ὃ浙江杭州3100202江苏中路工程技术研究院有限公司Ὃ江苏南京211800Ὀ摘要:沥青混合料路用性能差异会直接影响路面工程使用寿命、行车舒适度等方面,掺入不同种类纤维能够对沥青混合料路用性能产生不同改良效果。
为探究掺入玄武岩纤维后的沥青混合料路用性能变化,通过室内试验与配合比设计,分析掺入不同掺量玄武岩纤维后SMA-13沥青玛蹄脂混合料的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂能力。
试验结果显示:最佳纤维掺量条件下,玄武岩纤维沥青混合料的高温稳定性显著优于掺入木质素纤维的沥青混合料;沥青混合料的低温抗裂能力以及抗水损破坏性能在玄武岩纤维掺入后均得到了有效增强;玄武岩纤维掺入的最佳长度为6mm 、最佳掺量为0.3%。
关键词:玄武岩纤维;沥青路面;路用性能;沥青玛蹄脂中图分类号:U 414Analysis of the Infl uence of Basalt Fiber on the Road Performance of Asphalt MixtureHONG Yuan 1, CHEN Guo-wei 1, TANG Jian-ya 2, WANG Jin-sheng 1, ZHANG Han-shuai 2(1 Zhejiang Communications Investment Group Co., Ltd., Hangzhou 310020, Zhejiang, China;2 Jiangsu Zhonglu Engineering Technology Research Institute Co., Ltd., Nanjing 211800, Jiangsu, China)Abstract: The diff erence in road performance of asphalt mixture directly aff ects the service life and driving comfort of pavement engineering. Adding diff erent types of fi bers can have diff erent improvement eff ects on the road performance of asphalt mixture. To explore the changes in road performance of asphalt mixture after adding basalt fi bers, indoor experiments and mix design were conducted to analyze the high-temperature stability, water stability, and low-temperature crack resistance of SMA-13 asphalt mastic mixture after adding diff erent amounts of basalt fi ber. The experimental results show that under the optimal fi ber content, the high-temperature stability of basalt fi ber asphalt mixture is signifi cantly better than that of asphalt mixture mixed with lignin fi ber; The low-temperature crack resistance and water damage resistance of asphalt mixtures have been eff ectively enhanced after the addition of basalt fi ber; The optimal length and dosage of basalt fi ber addition are 6 mm and 0.3%, respectively.Key words: basalt fi ber; asphalt pavement; road performance; asphalt mastic作者简介:洪渊,硕士,高级工程师,主要从事高速公路投资建设管理方面的研究工作。
技术应用
图1 纤维成团现象照片
与混合料完全均匀的拌合,在将延长时间提高至10秒后成团现象基本消失,但还需现场施工人员仔细观察将偶尔出现的成团纤维及时挑出并补料。
五、结语
1.拉动经济发展
玄武岩纤维沥青混凝土路面全寿命病害少,路面服务水平高,可有效吸引交通流量,增加公路经济效益,使公路固有资产升值。
尽管玄武岩纤维沥青混凝土初期投资相对增大,完全可以通过减少用户费用、降低养护成本、提高公路经营效益等方法得以回报,具有良好的社会效益,值得大面积推广。
此外,玄武岩原料遍布全国,纤维产量高,掺量小,为玄武岩纤维的广泛运用提供了材料基础,在全国范围内推广使用玄武岩纤维沥青混凝土修筑路面,可带动玄武岩纤维生产,拉动经济的增长。
2.环境保护
玄武岩纤维自身对环境无任何污染,加入玄武岩纤维后,沥青路面舒适度提高,从而降低汽车燃油消耗量,降低车辆的损伤速度。
3.施工工艺
从施工设备准备来看,玄武岩纤维沥青混凝土路面施。
0引言随着我国高速公路的蓬勃发展,沥青路面作为主要的铺装形式得到大面积推广。
由于我国交通运输量不断增加,在环境因素和持续重交通荷载量的作用下,沥青路面往往过早出现松散脱粒、车辙、水损害、开裂等病害现象,而沥青混合料掺入纤维材料后可有效提升其各项性能、防止路面病害的发生,该结论已得到相关文献的证实[1-3]。
纤维材料主要应用于SMA 沥青混合料中,起到减少路面破坏、延长道路使用年限的作用。
目前,纤维材料在SMA 沥青混合料中应用较多的主要是木质素纤维和玄武岩纤维。
刘福军[4]对比分析玄武岩纤维、木质素纤维、聚酯纤维改善AC-16C 、SMA-13两种沥青混合料性能的效果,得出结论:玄武岩纤维改善沥青混合料性能方面优于木质素纤维和聚酯纤维。
对于聚合物化学纤维的研究,也有大量的结论可供参考[5]。
矿物纤维和聚合物化学纤维造价成本较高,木质素纤维大部分取自原木,生长周期慢,并且为积极响应国家退耕还林及绿色生态环境环保的政策,应尽量采用绿色环保材料。
我国具有丰富的竹资源[6],竹纤维是一种天然环保的有机纤维,具有良好的强度、韧性[7]、较高的耐磨性和良好的染色性。
鉴于竹纤维SMA 沥青混合料路用性能的研究较少,本文以包括竹纤维在内的3种纤维对SMA-13沥青混合料综合性能的影响进行对比分析,优选纤维种类,为工程实践的选择提供参考依据。
1原材料及配合比1.1沥青本文采用SBS 改性沥青作为胶结料,沥青为国产品牌,相关技术指标见表1。
表1SBS 改性沥青技术指标项目指标针入度(25℃,100g ,5s )/(0.1mm )软化点(℃)5℃延度(cm )135℃运动黏度/(Pa·s )25℃弹性恢复(%)闪点(℃)溶解度(%)密度/(g/cm³)TFOT 加热试验后质量损失(%)针入度比(%)5℃延度(cm )试验结果5169281.58326099.61.0300.26920规范要求40~60≥60≥20≤3≥75≥230≥99实测±1≥65≥151.2矿料采用的集料来自广西来宾市某石场,粗集料为辉绿岩、细集料为石灰石石屑,矿粉为磨细石灰石粉,性能均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2004)的要求。
对沥青混合料SMA中添加玄武岩纤维和木质素纤维作用的简单分析前言SMA混合料可以认为由两部分组成:一是由粗细料构成的空间骨架结构;二是由沥青、矿粉、纤维构成的玛蹄脂。
玛蹄脂填充骨架的空隙,形成密实结构的沥青混合料。
因此,SMA必须使用纤维材料作为沥青稳定剂。
相对SMA来说,普通沥青混合料(AC)对沥青稳定剂无要求,但随着路面的荷载持续增大,改性沥青逐步形成路面的标准配备,相应的沥青稳定剂——纤维也被赋予更多的作用特点。
1、纤维的分类纤维种类很多,有天然纤维和人造纤维,有无机纤维和有机纤维。
SMA应用初期主要使用石棉纤维,出于对人体健康的考虑,石棉纤维在许多国家已经禁止使用。
现在许多新型的纤维材料代替了石棉纤维,在各种路面上应用广泛。
1.1木质素纤维木质素纤维是植物纤维,植物在加工成纸浆和纤维浆液过程中,通过物理、化学处理,形成棉絮状木质素纤维。
颗粒状纤维是将木质素纤维与沥青按2:1或4:1质量比拌制而成。
木质素纤维原料丰富,价格低廉,在我国使用广泛。
其缺点是:易吸水腐烂、耐热耐磨性较差。
典型的国产絮状木质素纤维技术性质如表。
表絮状木质素纤维技术性质1.2聚酯纤维在聚合物化学纤维中,聚酯纤维(涤纶)和聚丙烯腈纤维(腈纶)是最通用的纤维品种。
一般而言,聚酯纤维是人工有机合成纤维,按生产厂家介绍:其分子链长、强度高、在溶剂中不溶胀、吸油率高、耐温性强、分散性好、强度高,能有效改善沥青胶体结构,形成三维分散状态,起到加筋作用,并且能使沥青、矿粉等组分在沥青混合料中均匀分散,可有效地防止胶团和泛油。
国内聚酯纤维生产厂家较多,典型的技术性质如表。
表聚酯纤维技术性质1.3聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维和聚酯纤维一样,同属于人工有机合成聚合物纤维。
国内很多文献均指出:它拥有高抗拉强度、良好的吸油性、耐高温、不溶胀、吸附性强、化学性质稳定等特点。
在沥青混合料中,不仅能充当稳定添加剂,更能改善胶体的结构,起到加筋的作用。
玄武岩纤维沥青混合料性能研究王洋李雪萍薛冰摘要为预防沥青路面病害的形成,将纤维添加到沥青混合料中已得到广泛应用。
为了研究玄武岩纤维对沥青路面的影响,本文选用动态剪切、拉伸试验对掺有6%纤维沥青胶浆的抗剪能力、延展性及纤维沥青混合料性能进行研究。
研究表明:纤维的掺入能够增强沥青胶浆的抗剪切能力及高温稳定性;当纤维掺入量为0.4%时,混合料路用性能最优。
关键词玄武岩纤维;纤维胶浆;沥青混合料;路用性能1沥青混合料级配设计1.1原材料性能沥青为SBS改性沥青,其主要技术指标检测结果见表1,玄武岩纤维为GBF17μm-12mm短切纱,其主要技术指标检测结果见表1。
1.2配合比设计及马歇尔试验结果本文选用AC-13C混合料进行研究,粗集料为10-15mm、5-10mm、3-5mm石灰岩碎石,细集料为0-3mm石灰岩机制砂,矿粉由石灰岩磨细制成,粗、细集料及矿粉主要技术指标均满足相关规范要求,矿料级配设计结果见表2。
对普通AC-13C混合料及掺有0.4%玄武岩纤维的AC-13C混合料开展马歇尔试验,试验结果见表3。
2玄武岩纤维沥青胶浆性能将加热好的沥青置入高速剪切机,同时添加6%的玄武岩纤维,均匀搅拌30min,配置纤维沥青胶浆。
2.1高温性能本文选用动态剪切仪进行不同温度下沥青胶浆的抗剪切试验。
不同温度下沥青胶浆动态剪切强度检测结果见表4。
由表4得出:温度越高,抗剪切强度试验结果越低,这主要因为沥青胶浆随温度升高黏度降低,抗剪切能力降低引起的;同一温度时,玄武岩纤维的掺入可以增强沥青胶浆的抗剪切性能。
2.2低温性能将加热后的沥青胶浆进行浇模,室温下放置24h,将脱模后的试件放入温度为(20±1)℃的高低温恒温水浴中2h,最后开展沥青胶浆低温性能试验,试验结果见表5。
由表5得出:掺有6%纤维的沥青胶浆抗拉伸强度试验结果明显大于未掺纤维的,而断裂延伸率试验结果刚好相反。
这是因为纤维对沥青起到加筋、增韧的效果,提高沥青的抗拉能力,降低了延展能力。
玄武岩纤维SMA-13高弹模沥青路面施工工法玄武岩纤维SMA-13高弹模沥青路面施工工法一、前言玄武岩纤维SMA-13高弹模沥青路面施工工法是一种新型路面施工工法,通过在沥青混凝土中添加玄武岩纤维,提高了路面的强度和耐久性。
本文将介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。
二、工法特点玄武岩纤维SMA-13高弹模沥青路面施工工法的特点如下:1. 高强度:通过添加玄武岩纤维,提高了沥青混凝土的强度和耐久性,延长了路面的使用寿命。
2. 耐水性好:玄武岩纤维具有良好的抗水性能,可以有效防止路面水分渗入,减少路面龟裂和坑洞。
3. 降噪效果好:由于玄武岩纤维的声学性能优良,该工法能够有效降低车辆行驶时的噪音污染。
4. 施工周期短:相比传统施工工法,玄武岩纤维SMA-13高弹模沥青路面施工工法施工周期短,可以大幅度缩短施工工期。
三、适应范围玄武岩纤维SMA-13高弹模沥青路面施工工法适用于以下路面类型:1. 高速公路和城市道路:适用于高速公路、城市道路等高交通量、高载荷的道路。
2. 机场跑道:适用于机场跑道等对路面平整度和耐久性要求较高的场所。
3. 港口码头:适用于港口码头等需要承受重型机械和车辆运输的区域。
4. 高寒地区:适用于在低温、冰雪等恶劣环境下使用,具有较好的抗冻融性能。
四、工艺原理玄武岩纤维SMA-13高弹模沥青路面施工工法采用了一系列的技术措施,以实现路面强度和耐久性的提升。
1. 玄武岩纤维:玄武岩纤维具有良好的抗水性能和高强度,通过在沥青混凝土中添加一定比例的玄武岩纤维,可以增加路面的抗裂能力和承载能力。
2. SMA-13高弹性沥青:SMA-13高弹性沥青是一种具有优异弹性和粘附性的沥青,可以提高路面的柔性和抗龟裂性能。
3. 施工温度控制:在施工过程中,需要控制沥青的温度,以确保沥青的流动性和粘附性能。
五、施工工艺玄武岩纤维SMA-13高弹模沥青路面施工工法包含以下施工阶段:1. 基层处理:清理基层,修补破损部分,进行铺垫和压实。
玄武岩纤维沥青混合料性能研究1. 引言1.1 背景玄武岩纤维沥青混合料是一种新型的道路材料,在道路工程中具有广泛的应用前景。
传统的沥青混合料存在着易老化、裂缝敏感性高等问题,而添加玄武岩纤维可以有效改善混合料的性能,提高其抗裂性能和耐久性。
玄武岩纤维是一种天然原料,资源丰富,成本低廉,对环境友好,因此备受关注。
随着道路交通的日益发展,对道路材料性能的要求也越来越高,因此对玄武岩纤维沥青混合料的研究显得尤为重要。
通过对玄武岩纤维沥青混合料的性能研究,可以为道路施工提供技术支持和指导,提高道路材料的质量和使用寿命。
深入研究玄武岩纤维沥青混合料的性能特性以及制备方法,对于推动道路材料的技术发展具有重要意义。
1.2 研究目的研究目的:玄武岩纤维沥青混合料是一种新型的路面材料,具有较好的性能和环保特点。
目前对于这种混合料的性能研究还比较有限,需要进一步深入探讨。
本研究旨在通过对玄武岩纤维沥青混合料的性能进行分析,探讨其在路面工程中的应用前景。
具体来说,研究目的包括:1. 分析玄武岩纤维沥青混合料的力学性能,包括强度、变形性能等指标,为其实际应用提供参考;2. 探讨玄武岩纤维沥青混合料的耐久性能,包括抗裂性能、耐久性等指标,为其在路面工程中的长期使用提供支持;3. 研究影响玄武岩纤维沥青混合料性能的关键因素,包括纤维类型、掺量、沥青胶粘剂性质等,为其制备方法的优化提供科学依据。
通过以上研究,旨在为玄武岩纤维沥青混合料的进一步研究和应用提供理论支持。
2. 正文2.1 玄武岩纤维沥青混合料性能分析玄武岩纤维沥青混合料是一种新型的路面材料,具有独特的性能和优势。
在进行性能分析时,主要关注以下几个方面:1. 抗压强度:玄武岩纤维沥青混合料在施工后经历车辆和气候的作用,其抗压强度直接影响到路面的使用寿命和稳定性。
通过实验测试,可以得出玄武岩纤维沥青混合料的抗压强度指标,从而评估其承载能力。
2. 弯曲性能:弯曲性能是评价路面材料抗裂性能的重要指标之一。
玄武岩在沥青路面粗集料中的优越性玄武岩在沥青路面粗集料中的优越性在沥青路面中表面层的各项指标通常都要高于其它层次的指标,因此在对原材料的选用上会有更高层次的要求来保证工程质量。
沥青路面表面层和其它层次的要求指标石灰岩简称灰岩。
以方解石为主要成分的碳酸盐岩。
有时含有白云石、粘土矿物和碎屑矿物,有灰、灰白、灰黑、黄、浅红、褐红等色,硬度一般不大,与稀盐酸反应剧烈。
结构较为复杂,有碎屑结构和晶粒结构两种。
碎屑结构多由颗粒、泥晶基质和亮晶胶结物构成。
颗粒又称粒屑,主要有内碎屑、生物碎屑和鲕粒等,泥晶基质是由碳酸钙细屑或晶体组成的灰泥,质点大多小于0.05毫米,亮晶胶结物是充填于岩石颗粒之间孔隙中的化学沉淀物,是直径大于0.01毫米的方解石晶体颗粒;晶粒结构是由化学及生物化学作用沉淀而成的晶体颗粒。
石灰岩主要是在浅海的环境下形成的。
石灰岩按成因可划分为粒屑石灰岩(流水搬运、沉积形成);生物骨架石灰岩和化学、生物化学石灰岩。
按结构构造可细分为竹叶状灰岩、状灰岩、团块状灰岩等。
石灰岩的主要化学成分是CaEO3易溶蚀,故在石灰岩地区多形成石林和溶洞,称为喀斯特地形。
有生物化学作用生成的慧眼,常含有丰富的有机物残骸。
石灰岩中一般都含有一些白云石和黏土矿物,当黏土矿物含量达25%~50%时,称为泥质岩。
白云石含量达25%~50%时,称为白云质灰岩。
石灰岩分布相当广泛,岩性均一,易于开采加工,是一种用途很广的建筑石料。
玄武岩的矿物成份主要由基性长石和辉石组成,次要矿物有橄榄石,角闪石及黑云母等,岩石均为暗色,一般为黑色,有时呈灰绿以及暗紫色等。
呈斑状结构。
气孔构造和杏仁构造普遍。
玄武岩体积密度为2.8~3.3g/cm3,致密者压缩强度很大,可高达300MPa,有时更高,存在玻璃质及气孔时则强度有所降低。
玄武岩耐久性甚高,节理多,且具脆性,因而不易采得大块石料,由于气孔和杏仁构造常见,虽玄武岩地表上分布广泛,但可作饰面石材不多。
玄武岩纤维沥青混凝土(BFSMA-13)路面施工工法一、前言玄武岩纤维沥青混凝土(BFSMA-13)是一种新型的路面材料,具有良好的抗裂性能、耐久性和防水性能,适用于中低水平公路、城市道路和停车场等道路工程。
本文将介绍BFSMA-13路面施工工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例等方面的内容。
二、工法特点1. 抗裂性能好:BFSMA-13采用了特殊的纤维增强技术,可以有效防止裂缝的产生和扩展。
2. 耐久性强:BFSMA-13具有较高的强度和抗变形能力,可以有效承受车辆荷载和气候变化等外力作用。
3. 防水性能好:BFSMA-13中的沥青具有良好的防水性能,可以有效防止水分侵入路面结构,延长路面使用寿命。
4. 施工简便:BFSMA-13路面施工工法采用机械化施工方法,施工速度快,施工质量易于控制。
5. 绿色环保:BFSMA-13采用了可回收利用的废旧轮胎橡胶,降低了对自然资源的消耗。
三、适应范围BFSMA-13适用于中低水平公路、城市道路、停车场和一些涵洞、桥梁等特殊区域的路面工程。
尤其在恶劣气候、高温、湿滑等条件下,BFSMA-13路面具有较好的适应性。
四、工艺原理BFSMA-13路面施工工法的工艺原理是利用特殊的纤维增强技术和沥青材料的黏结特性,达到增加路面的强度和抗裂性能的目的。
具体工艺措施包括:1. 基层处理:对路基进行平整、夯实和提供良好的排水条件。
2. 沥青混凝土面层制备:将纤维和沥青混合,制成BFSMA-13沥青混凝土料。
3. 施工工艺:包括热拌、铺设、压实和养护等步骤。
五、施工工艺1. 热拌:将BFSMA-13料与沥青进行热拌,使二者充分混合。
2. 铺设:将热拌后的BFSMA-13沥青混凝土料铺设在预处理好的路基上。
3. 压实:使用振动压路机进行压实,使BFSMA-13沥青混凝土料与路基紧密连接。
4. 养护:采取合适的养护措施,保证BFSMA-13路面在养护期内获得足够的强度和稳定性。
玄武岩纤维混凝土基本力学性能与应用研究共3篇玄武岩纤维混凝土基本力学性能与应用研究1玄武岩纤维混凝土是一种新型的混凝土材料,在建筑结构、道路和桥梁等工程中有着广泛的应用。
本文将详细介绍玄武岩纤维混凝土的基本力学性能以及它在工程实践中的应用。
一、玄武岩纤维混凝土的基本力学性能1. 强度性能玄武岩纤维混凝土的强度较高,可以达到一般混凝土的两倍以上。
这主要是因为玄武岩纤维能够增加混凝土的拉伸强度。
通过添加适量的玄武岩纤维,混凝土的疲劳强度和冲击强度也可以大幅度提高。
2. 抗裂性能由于混凝土在受力时易于出现裂纹,抗裂性能成为衡量混凝土材料实用性的重要指标之一。
玄武岩纤维混凝土加入的纤维可以有效防止混凝土出现裂纹,特别是在沉降变形大的地区,使用玄武岩纤维混凝土可以减少混凝土的裂缝数量,提高结构的整体稳定性。
3. 耐久性能玄武岩纤维混凝土的耐久性能相对于一般混凝土提升了不少。
由于玄武岩纤维具有较高的化学稳定性和抗腐蚀性能,与其混合的混凝土也会受益于这些优良的特性。
因此,玄武岩纤维混凝土在一些特殊场合下可以发挥更为持久的作用。
4. 硬化时间相对于普通混凝土,玄武岩纤维混凝土的硬化时间要长一些,这是因为玄武岩纤维会阻碍混凝土内部的水分蒸发。
但是,加入适量的玄武岩纤维能够促进混凝土的自性收缩,有助于提高混凝土的密实度,提高其力学强度。
二、玄武岩纤维混凝土的应用1. 建筑结构玄武岩纤维混凝土在建筑结构中的应用十分广泛,如框架结构、支撑结构、砌体结构等。
由于玄武岩纤维混凝土具有较高的强度和抗裂性能,能够增强建筑结构的整体稳定性和承载能力。
2. 道路由于玄武岩纤维混凝土可以提高道路的耐久性和抗裂性能,许多地方采用了玄武岩纤维混凝土作为道路面层的建材。
同时,还可以将玄武岩纤维混凝土与水泥或沥青混合,用于道路基层的加固和荷载分布控制。
3. 桥梁在桥梁的建设中,玄武岩纤维混凝土可以用于桥墩、拱桥和桥面的建造。
由于桥梁的结构比较复杂,对于建筑材料的力学性能和耐久性都有比较高的要求,而玄武岩纤维混凝土则可以提供一个比较优良的解决方案。
179智能施工NO.10 2020智能城市 INTELLIGENT CITY 市政道路玄武岩纤维排水沥青混合料配合比设计及应用王利(中交广州航道局有限公司,广东 广州 510290)摘 要:玄武岩纤维是市政道路工程中较为关键的材料,文章通过室内试验的方式对比掺加玄武岩纤维排水沥青混合料和未掺加玄武岩纤维排水沥青混合料的性能情况,从中提出合适的配合比设计方案。
试验结果表明,在玄武岩纤维的作用下有助于改善沥青混凝土的性能,使其在高温稳定性、水稳定性等方面的表现更为良好。
关键词:玄武岩纤维;沥青混合料;配合比设计1 玄武岩纤维的特点随着我国城市化建设快速发展,交通网逐渐完善,随之产生的路面噪声及雨天出行的行车水雾等严重影响了行车舒适性及安全性[1]。
而空隙率>18%的低噪声排水路面能很好地解决上述问题,该类型路面中的空隙可吸收车辆行驶中的噪声,并将雨水迅速排出路面结构,从而达到排水、降噪、抗滑的目的。
在排水沥青混合料中添加玄武岩纤维可增强沥青与集料的黏附性,使路面具有高温稳定性、水稳定性及抗滑性,从而提高低噪声排水路面的路用性能[2]。
从现阶段的路面工程来看玄武岩纤维是重要掺料,常通过原丝短切的方式制得,相较于木质素纤维等传统材料而言其综合性能更为良好,具体体现在如下几个方面:(1) 温度适用范围广,在-269~650 ℃的环境中都可正常使用,可适应温度的极端变化。
沥青混合料拌制温度较高,由于玄武岩纤维的耐温效果良好,因此其性能依然可以维持在正常水平,沥青混合料的整体质量有所改善。
(2) 力学性能良好,根据现有研究资料以及工程经验来看玄武岩纤维抗压强度高,掺入沥青混凝土中有助于提高整体强度。
(3) 耐久性优良,伴随使用时间的延长玄武岩纤维依然可以维持原性能水平[3],不会因外界环境的作用而出现性能大幅衰减的情况。
(4) 结构合理,玄武岩纤维由于具有较为光滑的表面,投入使用后不会出现大规模吸水现象,有助于缓解沥青老化[4]。
玄武岩纤维加入沥青混凝土中,可以增加沥青油膜的强度及抗疲劳性能,增强沥青油膜的水稳定性,抗氧化及抗老化性进而提高耐久性,玄武岩纤维具有紧密的晶体结构,表面具有很好的浸润性(wetaility),可与沥青、水泥及塑料等各种基体材料紧密粘合。
纤维表面能很好地吸附沥青从而防止沥青析漏。
掺加纤维可增大沥青膜的厚度,有助于减缓沥青老化,降低沥青温度敏感性及长期保持粘弹性。
玄武岩纤维具有很好的表面亲和力或表面浸湿性,纤维-沥青界面上存在很大的界面张力和粘着力,可起到稳定沥青的作用,增强弹性恢复能力。
高强度且细微的玄武岩纤维(相当于配筋)可抵消或释放温差应力,从而抑制沥青混凝土的裂纹形成与扩展,提高沥青胶浆的裂纹自愈能力及弹性恢复能力,从而提高沥青混凝土的韧性,克服沥青混凝土的低温脆性,对防止沥青混凝土冷脆破坏具有非常理想的效果。
玄武岩纤维具有较高的弹性模量及适宜的断裂延伸率,有助于提高沥青混凝土弹性变形恢复能力,减少永久塑性变形及裂纹的产生。
微裂纹生成后,均匀分布的空间纤维网络可帮助释放裂纹尖端形成的应力集中,从而阻止裂纹的进一步失稳扩展直至断裂破坏。
添加纤维的沥青混凝土疲劳寿命几乎是未加纤维的普通沥青混凝土的100倍。
玄武岩纤维改性沥青混合料性能研究及应用0 引言随着美国在上世纪90年代成功铺设第一条纤维沥青路面,纤维开始步入研究者的视野。
研究发现高性能的纤维适量掺入沥青混合料后,可有效改善其使用性能[1-3]。
目前应用较为广泛的纤维有玄武岩纤维、玻璃纤维、木质素纤维及石棉等纤维,这其中尤以玄武岩纤维应用最为广泛[4-5]。
玄武岩纤维是玄武岩、珍岩及辉绿岩等矿石加工生产后的产物,具有来源广泛、高强度、稳定性强等优点,国外已有研究及应用表明掺入玄武岩纤维后沥青混合料路用性能得到了不同程度的提高,研究意义十分重大,但玄武岩纤维沥青混合料在我国的研究与应用较少,缺少理论、试验及应用支持,难以大范围推广[6-7]。
对比聚酯纤维的改性效果,采用室内试验研究了玄武岩纤维改性沥青混合料的相关性能,并通过工程应用实例对玄武岩纤维沥青混合料在工程中的具体使用效果进行了评价与分析。
飞鱼是群集生活的鱼类。
我们很难想象,飞鱼妈妈争先恐后地在同一片棕榈叶上产卵的情形该有多么混乱。
不过很显然,飞鱼妈妈这样做肯定是有原因的。
1 室内试验1.1 试验材料(1)玄武岩纤维:拌和的纤维存在最佳长度,纤维过长将会造成拌和困难,致使纤维打结成团难以分散发挥其性能,纤维过短难以起到连接作用。
参考前人研究[8],试验采用的玄武岩纤维长度取6mm。
其相关技术参数如表1所示。
表1 玄武岩纤维技术指标平均直径/μm抗拉强度/MPa伸长率/%弹性模量/GPa密度/g·cm-31428002.9872.825(2)沥青:试验选用国产重交AH-90沥青,沥青的主要性能指标参照相关技术标准[9]检测如表2所示。
表2 沥青的主要性能指标指标测值技术要求针入度(25℃)/0.1mm90.280~100软化点/℃48.2≥44延度(15℃,5cm·min-1)/cm>143≥100含蜡量(蒸馏法)/%0.98<2.2闪点/℃331≥245溶解度/%99.78≥99.5密度(15℃)/g·cm-31.016实测(3)集料:试验选用玄武岩集料,矿粉选用磨细后的石灰岩矿粉,对集料的物理性能进行检测,结果如表3所示。
目录几种常用纤维品种使用特性分析 (2)木质纤维 (2)聚酯纤维 (2)矿物棉纤维 (2)玄武岩纤维在沥表面中表现出六个方面的明显作用 (3)高温稳定性明显增强 (3)抗变形能力明显增强 (3)路面的耐久性增强 (3)有较好的化学稳定性 (3)使沥青混合料表现出较好的水稳性 (3)高强度的加筋抗拉伸作用 (3)压实注意事项 (4)参考来源:https:///p-311748947140.html玄武岩纤维的特性及在沥青路面中的研究应用几种常用纤维品种使用特性分析用于增强沥青混凝土高温稳定性和低温抗裂性的纤维品种有多种,但其效果各不相同,目前主要被大家广泛采用的有以下几种。
木质纤维木质纤维是天然木材或纸质经过化学处理得到的有机纤维,其主要作用是吸油,但吸水率太高,不耐高温,因其纤维几乎没有拉伸强度,因此对沥青路面的低温抗裂性几乎起不到作用。
聚酯纤维聚酯纤维是高聚合物合成的有机纤维,其延伸率较高,因其由塑料提炼加工而成,其表面光滑,与沥青的粘结效果不好,而且其熔点较低,拌合时极易熔化或受损。
高温时因本身的耐高温性能差,随沥青混凝土的软化纤维也随之变形,对集料的约束稳定作用明显下降;低温情况下,纤维变脆易断,又会使沥青混凝土变硬、变脆,造成结构不稳定或抗老化性能减弱。
矿物棉纤维矿物棉纤维是目前高速公路上使用较多的一种合成矿物质纤维,美国及欧洲一些国家曾广泛使用,但因其形态为不规则的棉絮状,有渣球及粉末,不仅直接影响了其加筋效果,而且拌合时不易拌匀,易形成团块,再加上此种纤维对人体有害,是人造的可吸入纤维,易引起身体不适,皮肤发痒等病症,因此这种纤维在推广应用上受到了一定的限制。
玄武岩纤维在沥表面中表现出六个方面的明显作用高温稳定性明显增强由于纤维可在-269-650℃范围内连续工作,大大地超过沥青工作要求范围,完全适应190℃沥青搅拌施工时的高温要求,同时纤维本身优异的耐高温性能也可大幅改善沥青路面高温抗车辙变形能力。
公路沥青路面玄武岩增强纤维应用分析摘要:目前,我国公路交通流量不断增加,路面车辙、推移、裂缝、坑槽等问题时有发生,特别是在山区,由于路面纵坡度大,在道路行驶过程中,车辆对路面的受力呈几何倍数增长,从而导致沥青混凝土路面的使用寿命减少,严重影响了道路的安全和城市形象。
文章通过介绍玄武岩纤维在工程中的应用,从施工技术到质量控制要点等几个方面剖析了玄武岩纤维各关键施工工艺,为后续的同类工程应用提供参考。
关键词:沥青路面;玄武岩增强纤维;应用中图分类号:U415 文献标识码:A引言以玄武岩纤维为增强体制成的玄武岩纤维复合材料在耐高温性、化学稳定性、耐腐蚀性、导热性、绝缘性以及耐摩擦性等多项技术指标方面都优于玻璃纤维复合材料;同时,玄武岩纤维可在部分技术领域替代碳纤维,避免了碳纤维严重短缺、价格昂贵的弊端;玄武岩矿石在熔化过程中不产生硼和其他碱金属氧化物等有害物质,绿色环保,而且玄武岩纤维能自然降解分解后即为土壤母质,对环境不会造成二次污染,符合“碳中和、碳达峰”指标要求,是一种生态环境材料,被誉为“21 世纪新型环保材料”。
1 玄武岩增强纤维特性1.1 承载能力高混凝土的最大缺陷在于其抗弯强度较低,且易发生收缩及破损。
易受冲击载荷破坏的物料脆性较大。
作为一种建材,它直接关系到建筑物的安全与可靠。
充分发挥了玄武岩纤维的高弹性及抗冲击性。
有效减少混凝土的易损性是混凝土的高支撑力、混凝土裂缝及侵略性。
此外,玄武岩纤维具有较长的形态、较大的表面积和较多的纤维单位。
是由水泥组成的统一的、具有随机分布的三维结构。
在相同结构的大提升体系下,发生碰撞不会产生巨大的变形。
玄武岩纤维在均匀分布时,其抗冲击能力较强。
该玄武岩纤维含量为0.11,玄武岩纤维加固混凝土的强度最高。
因此,在高速公路上玄武岩纤维水泥获得大范围使用,在机场跑道等的撞击下,也可用于混凝土建筑。
1.2 加强高架增强碳纤维具有最好的强度和抗腐蚀性能。
碳纤维增强技术是近几年发展起来的一项新技术。
玄武岩纤维沥青混凝土的应用实例-概述说明以及解释1.引言1.1 概述玄武岩纤维沥青混凝土是一种新型的建筑材料,它由玄武岩纤维、沥青和混凝土组成。
玄武岩纤维用作增强材料,可以提供更好的抗裂性能和耐久性,而沥青则起到粘合和填充空隙的作用。
相比传统的沥青混凝土,玄武岩纤维沥青混凝土具有更高的强度、更好的抗温变性能和良好的耐久性。
在制备玄武岩纤维沥青混凝土时,首先需将适量的玄武岩纤维与混凝土颗粒进行混合,然后加入适量的沥青进行拌和,最后通过压实和养护等工艺完成混凝土的制备。
制备过程中需要注意控制沥青和纤维的用量,以及混合的均匀性和拌和的时间等因素,以确保混凝土的质量和性能。
玄武岩纤维沥青混凝土在实际应用中具有广泛的应用前景。
它可以应用于道路、桥梁、机场跑道、停车场等基础设施建设领域,提供更好的承载性能和抗裂性能,延长使用寿命。
同时,玄武岩纤维沥青混凝土在环境保护领域也有很大的潜力,由于其使用的是可再生的玄武岩纤维,可以减少对自然资源的消耗,具有较好的可持续性。
本文将通过对玄武岩纤维沥青混凝土的特点、制备方法和应用实例的详细介绍,探讨其在建筑工程中的实际应用效果,并展望其未来的发展方向。
通过对相关研究和实例的总结和分析,旨在为工程实践提供参考,促进玄武岩纤维沥青混凝土的应用推广。
《玄武岩纤维沥青混凝土的应用实例》文章结构:本文将按照以下结构进行论述:引言、正文和结论。
一、引言1.1 概述本章将针对玄武岩纤维沥青混凝土进行概述,介绍其基本概念、发展背景以及在工程实践中的重要性和应用前景。
1.2 文章结构本章将详细介绍文章的整体结构,包括引言、正文和结论三个部分的内容安排,以及各部分的主要内容和相互关系。
1.3 目的本章将明确本文的主要目的,即通过具体的应用实例,展示玄武岩纤维沥青混凝土在不同领域的应用情况,为进一步研究和推广该材料提供参考和借鉴。
二、正文2.1 玄武岩纤维沥青混凝土的特点本章将对玄武岩纤维沥青混凝土的特点进行详细描述,包括其物理性能、力学性能、耐久性能等方面,为后续的应用实例提供理论基础与支撑。
玄武岩纤维沥青混合料性能研究玄武岩纤维沥青混合料是一种采用玄武岩纤维作为增强材料,同时配合沥青作为粘结剂的道路材料。
该混合料具有高强度、抗裂性能好、耐水、抗老化等优点,是一种性能更加优越的道路材料。
本文主要研究玄武岩纤维沥青混合料的性能特点及其在工程应用中的优势。
玄武岩纤维沥青混合料由于其特殊的成分和结构,具有如下四个基本性能特点:1、高强度:玄武岩纤维作为增强材料,能够增加混合料的强度和刚度。
同时,纤维还能够防止裂缝的扩展,提高混合料的耐久性能。
2、优良的抗裂性:玄武岩纤维的优异特性能够在混合料中形成网状结构,从而有效地防止裂缝的产生和扩展。
3、耐水性好:玄武岩纤维为无机非金属材料,不会受潮、吸湿;可以很好地保持混合料的稳定性能,提高混合料的耐水性。
4、耐老化:玄武岩纤维具有优异的耐热、耐寒、耐紫外线等特性,能很好地抵抗自然环境和气候变化的影响,从而延长混合料的使用寿命。
1、增强路面耐久性:玄武岩纤维沥青混合料的高强度和优异的抗裂性,能有效地减少路面的开裂和剥落现象,保证路面的平整性和安全性;同时,其耐水和耐老化的特性,能够保证路面长期的维修性能和使用寿命。
2、提高路面稳定性:玄武岩纤维沥青混合料具有非常好的强度和稳定性,特别是在高温、高压力和频繁的车辆运行下,其表现更加突出。
因此,在道路施工中应用玄武岩纤维沥青混合料能够提高道路的抗压能力和稳定性,减少路面的波动和潮湿现象。
3、提高道路安全性:玄武岩纤维沥青混合料的高强度和优异的抗裂性,能够有效地减少路面裂缝、龟裂和齿状裂纹,保证路面的平整性和安全性。
同时,由于其表面光洁度高,可以有效地减少水花飞溅,提高驾驶过程中的视野,从而提高道路的安全性。
综上所述,玄武岩纤维沥青混合料是一种性能更加优越的道路材料,具有高强度、优异的抗裂性、耐水、抗老化等特点。
在道路建设中的应用能够显著提高道路的耐久性、稳定性和安全性,是一种值得推广应用的新型道路建材。
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总398期
2016年第20期(7月 中)
道路工程
收稿日期:2016-04-15
作者简介:柳朝印(1974—) ,男,高级工程师,从事高速公路路桥工程项目养护工作。
玄武岩纤维在沥青混凝土路面中的
应用分析
柳朝印
(河北路桥高速公路养护有限公司,河北 石家庄 050000)
摘要:对沥青、集料等原材料性能进行分析,详细介绍了北美孚玄武岩纤维产品特点,沥青玛蹄脂碎石混凝土中BMF®玄武岩矿物纤维的作用以及玄武岩纤维添加拌和的相关工艺,并对沥青胶浆性能做出深入研究,望能为日后相关工作提供借鉴。
关键词:SMA ;玄武岩纤维;沥青玛蹄脂碎石混凝土中图分类号:U416.21
文献标识码:B
0 引言
在我国首次使用SMA 路面是在上世纪的90年代,北京机场高速公路铺筑了SMA 路面,至此,先后在我国其他省、市的高速公路以及一些桥面铺装中采用了SMA 路面结构,取得了良好的效果,到现在,SMA 路面结构已经成为全世界沥青路面建设中的重要组成部分。
1 原材料性能
1.1 沥青
SMA 沥青混合料对沥青黏度要求较高,较高的沥青黏度使其与集料保持良好的黏附性,这样才能确保沥青玛蹄脂胶浆有较强的高温稳定性和足够的低温柔韧性,以上所述工程项目采用的是江苏宝利的SBS 改性沥青材料,实践证明,用改性沥青作为胶结材料铺筑的路面,在高温环境下不会软化,在低温环境下不会开裂,而且这种路面抗磨能力强,还可以迟滞路面的老化速度。
我国所用的SMA 沥青性能必须符合相关规范的规定,而对于SMA 混合料中是否采用改性沥青作为黏结材料,专业人员大家看法不一,但据调查研究发现:在有特殊要求的路段或在路面特殊环境下,SMA 混合料采用改性沥青作为胶结材料的效果会更好,例如高速公路路面、荷载承受大的一般公路路面、环境温度过高或环境温度过低的公路路面。
1.2 集料
SMA 混合料对粗集料的要求比较苛刻,一般常用轧制的碎石,究其原因是因为SMA 混合料对骨料的质量要求较高,这就要求所用岩石粗骨料要具有较高的强度和刚度,例如经常采用玄武岩、花岗岩等符合要求的石料,而最好不使用质地较软的石灰石作骨料。
同时SMA 混合料对4.75mm 的细集料的通过率非常敏感,具体技术要求见表2;SMA 沥青混合料的细集料要求强度高、表面纹理清晰且不超过1%黏土含量,最好采用机制砂(人工砂),不宜使用磨阻力较小,表面又过圆的天然砂;沥青与矿粉混合形成
沥青玛蹄脂,这一点,在SMA 沥青混合料中非常重要的,对矿粉的状态要求是干燥松散,不含有泥土、杂质和成团的其它纤维物质。
2 玄武岩纤维介绍
2.1 北美孚玄武岩纤维产品特点
北美孚新材料科技有限公司生产的BMF ®玄武岩矿物纤维,与其它纤维相比具有以下性能优势。
⑴比表面积大:纤维极细,平均直径5µm ,呈三维状随机交叉分布。
在沥青混合料中起吸附、稳定、增黏和加筋作用。
⑵表面浸润性好:与沥青能很好地黏合。
可确保对沥青的加筋加强作用,也可作为沥青的载体增大沥青用量,防止沥青流失。
⑶纤维分散性好:较其他国内外同类产品和品牌的分散性好很多。
能确保在不延长施工干拌时间、不改变生产节拍的前提下充分将纤维分散,使纤维在沥青混合料中均匀分布,以保证最终的施工质量。
⑷力学性能好:玄武岩矿物纤维的抗拉强度是钢纤维的3倍,是聚合物纤维或植物纤维的3~10倍,弹性模量是聚合物纤维或植物纤维的3倍以上。
玄武岩矿物纤维的掺入可增强沥青混合料高温稳定性和低温抗裂性,同时还可以提高沥青混合料的弹性极限,延缓老化速度。
⑸工作温度范围大:玄武岩矿物纤维熔点为1500℃,纤维性能不受沥青混合料高温拌和的任何影响。
非常适应各种高低温工作环境下铺筑的路面。
⑹化学稳定性好:在沥青混合料拌和时,玄武岩矿物纤维不与沥青发生化学反应,沥青路面出现的酸或碱的工作环境对其无任何影响。
⑺水稳定性好:玄武岩矿物纤维既不吸水又不怕潮,易于运输储存。
⑻有利于沥青混合料的再生利用及环境保护:抗老化、不变质、沥青混合料可再生利用。
TRANSPOWORLD
交通世界
2.2 沥青玛蹄脂碎石混凝土中BMF®玄武岩矿物纤维的作用
沥青玛蹄脂碎石混凝土中BMF®玄武岩矿物纤维对混凝土的高温稳定性、低温抗裂性能有很好的效果。
特别是在沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)中,纤维是不可代替的一种外加稳定剂,它的作用主要有如下几项:
2.2.1 加筋作用
SMA中纤维是三维随机分布的,且由于数量众多,故在混合料中广为分布,这些纤维对混合料的开裂将起到阻滞作用,从而提高沥青路面抵抗开裂的能力,减少裂缝的出现;同时,纤维在混合料中是以一种三维分散的形式存在,纤维及其表面吸附的结构沥青在矿料之间形成了一种空间网状结构,使得沥青混合料在温度影响下的变形受到了一定的约束。
因此,对高温稳定性和低温抗裂有很明显的效果。
2.2.2 吸附增黏作用
玄武岩矿物纤维直径平均5µm,比表面积很大。
玄武岩矿物纤维的掺入,使得SMA沥青混合料内的纤维及其周围的结构沥青一起裹覆在集料表面,使集料表面的沥青膜增大,同普通密级配沥青混合料相比,沥青膜大约增厚60%~115%,较厚的沥青膜减慢了沥青老化速度,延长了黏弹性的维持时间,降低了沥青的温度敏感性,改善了SMA沥青混合料的高温和低温性能,延长了路面的使用寿命。
在沥青基体内的短切纤维是三向随机分布,由于纤维截面面积小,造成纤维掺量小的沥青基体内,短切纤维数量相当大,形成三向交织的空间纤维网络。
短切纤维分散在沥青基体内,其相当大的表面积形成较大的浸润界面,在界面与界面层间,沥青与短切纤维之间会产生相互作用,在纤维表面使沥青分子呈单分子排列,形成的结构沥青界面层结合力牢固,而且结构沥青比自由沥青黏结性强。
2.2.3 稳定作用
三向交织的玄武岩矿物纤维所吸附的沥青,增大了结构沥青,减少了自由沥青,使沥青玛蹄脂的黏滞性增强,使得沥青胶浆处于一种比较稳定的状态,高温季节,在外部荷载作用下,约束其产生变形。
其提高的程度比传统沥青混合料中沥青砂浆的软化点要提高20℃以上,使SMA沥青混合料高温稳定性和低温抗裂性有很大提高。
三向交织的短切纤维骨架结构网增大了结构沥青比例和结构沥青网,自由沥青膜减薄,使沥青玛蹄脂黏性增大,沥青软化点升高,大幅度提高了沥青玛蹄脂黏度和温度稳定性。
2.2.4 分散作用
纤维的存在使得矿粉含量较多的SMA中的沥青玛蹄脂胶泥能够均匀地分散于混合料之中,在路面铺筑时不出现“油斑”。
2.3 玄武岩纤维添加拌和工艺
2.3.1 对于间隙式(Batch)拌和楼
将预先称量好重量的BMF®玄武岩纤维以手工方式投入集料后立即投入纤维进行干拌。
干拌时间为15~30s,一般不超过35s。
湿拌时间一般为25~50s,根据情况确定。
BMF®玄武岩纤维对拌和温度没有特别要求。
2.3.2 实验室试验
实验室试验中干拌时间可适当稍微增加。
根据我国有
关实验室的经验,60~90s。
纤维对湿拌时间没有什么限制,完全以纤维在沥青混合料中分散均匀为原则,直到拌
和均匀为止,例如60s。
3 沥青胶浆性能
沥青胶浆由沥青结合料和矿粉组成,作为SMA沥青
混合料的重要组成部分,对SMA沥青混合料的性能影响
较大。
通过研究,沥青与矿粉对于高温车辙的贡献率为29%,对疲劳的贡献率为52%,对温度裂缝的贡献率为87%。
在混合料中,沥青吸附在填料表面形成薄膜并和填
料一起组成沥青胶浆后,既对其它的粗细集料产生黏附作用,又起到填充粗细集料空隙的作用,对沥青混合料强度
的形成有着重要的影响。
沥青胶浆构成即沥青与矿粉相对比例的变化直接影响
着沥青胶浆的性质,并影响着SMA沥青混合料的黏弹性和
流变性质,进而影响着SMA沥青混合料的高温稳定性、低
温性能和疲劳耐久性能。
沥青混合料设计标准规定沥青混
合料的粉胶比的合理范围为0.6~1.2。
纤维沥青胶浆是在沥青胶浆中掺入适量纤维代替部
分矿粉。
目前关于木质素纤维和聚酯纤维沥青胶浆的研究
表明,纤维对沥青胶浆的改善作用机理分别是吸附作用、
稳定作用、加筋作用和增韧作用。
纤维分散在沥青中,通
过物理和化学作用使沥青呈单分子排列在纤维表面,形成
结合力牢固的结构沥青界面层,增大结构沥青的比例,减
少自由沥青,增强沥青胶浆黏滞性,使沥青膜处于稳定的
状态,纤维在沥青中相互搭接,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转移,及时地
分散到沥青胶浆中,使得荷载分布扩散更加均匀,避免了
荷载的过分集中,从而提高了沥青胶浆的整体强度。
4 结语
玄武岩纤维沥青混合料具有较好的高温稳定性和低
温抗裂性能,通过在沥青胶浆中掺入一定掺量的玄武岩纤维,进行高温、低温和疲劳性能试验,了解玄武岩纤维及
其掺量对沥青胶浆流变特性的影响,对进一步确定玄武岩
纤维沥青胶浆性能在沥青混合料路用性能中所起的作用是
非常必要的。
参考文献:
[1] 叶鼎诊.玄武岩纤维与玻璃纤维的比较[J].上海建材,
2006(6):56-57.
[2] 李红涛.玄武岩纤维在沥青混合料中的研究应用研究[D].
郑州:河南工业大学,2011.
(编辑:钱宇宁)
49。