纤维沥青混合料高温性能与最佳掺量试验研究

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1、纤维沥青混合料高温性能与最佳掺量试验研究（1.郑州市交通规划勘察设计研究院郑州450002；2•郑州市弘锐工程技术咨询有限公司郑州4500023.郑州市交通规划勘察设计研究院郑州450002）摘要：在原材料物理力学性能试验的基础上,利用图解法并经过配合比调整和优化，得出AC-13I矿料的配合比。在此基础上,通过不同纤维种类、不同纤维掺量下沥青混合料的马歇尔试验，得出纤维沥青混合料的最佳沥青用量OAC,然后通过高温车辙试验，研究不同纤维种类和掺量对沥青混合料动稳定度的影响，分析纤维增强机理,从纤维对沥青混合料

2、高温性能的影响特征出发，得出不同种类纤维的最佳掺量。结果表明：纤维能显著改善沥青混合料的高温性能；不同种类的纤维在沥青混合料中对应着不同的最佳掺量。关键词：道路工程；纤维沥青混合料；车辙试验；高温性能；最佳纤维掺量。中图分类号：U416.217文献标识码：A0引言纤维沥青混合料因其优良的路用性能，受到越来越多的重视。对于纤维沥青混合料路用性能的研究，主要以实验为依托，研究纤维沥青胶浆的性能、纤维沥青混合料的高、低温等路用性能以及纤维沥青混合料的动态性能，运用复合材料理论、界面化学理论等对纤维的增强作用进行分

3、析和探讨⑴[2][3][4][5]。总结这些研究成果，仍存在一定的不足。木研究通过集料筛分试验，调配出满足规范要求并经实验验证满足要求的集料级配，然后进行马歇尔实验,确定纤维沥青混合料的最佳油石比，然后通过基体沥青混合料与纤维沥青混合料的高温车辙实验，分析增强机理，研究纤维对基体沥青混合料高温性能的增强能力，从纤维增强能力出发，确定纤维的最佳掺量。1原材料及合成级配试验采用国产AH-70沥青，实测各项技术指标见表S采用两种纤维，一种是国产木质素纤维，技术指标为：纤维长度＜6mm；灰分含量18%±

4、;5%,无挥发物；PH值7.5±1.0；吸油率不小于纤维质量的5倍。另一种是国产聚酯纤维，主要技术指标为：聚酯材质，本色单丝外观，比重1.38,直径4〜6D（9km重4〜6g为1D）,熔点255〜260°C,燃点554〜559°C,断裂伸长率20〜30%,抗拉强度大于500Mpa,弹性模量大于11800MPao表1AH-70沥青主要技术指标Tab.1ThemajortechnicalindexesofAH-70指标针入度P/O.lmm软化点SP/°C延度D/cm15°C25°C30°C测值37

5、7611349155表2集料力学性能Tab.2Mechanicalperformanceofaggregates项目表观相对密度压碎值/%磨耗度/%S10碎石2.842626.4S13碎石2.911.326.2石屑2.72//砂子2.58//矿粉2.63集料为玄武岩S13碎石、石灰岩S10碎石、花岗岩砂子和石灰岩矿粉，主要物理力学性能见表2。级配为AC-13Io原材料经过筛分试验⑹后用图解法⑺确定矿质混合料初始配合比为：S10碎石：S13碎石：石屑：砂子：矿粉二25：19：24：24：8。经调整优化后各矿料

6、的最终级配为：S10碎石：S13碎石：石屑：砂子：矿粉二27：21：23：22：7。最终级配曲线与调整优化前的级配曲线、规范⑻规定的AC・13&lota;级配上限、下限和中值之间的关系见图lo2马歇尔试验为得到不同种类纤维沥青混合料的最佳组成和最佳纤维掺量，首先由马歇尔试验确定无纤维沥青混合料的最佳组成作为对比组，以形成纤维沥青混合料的基体。在无纤维沥青混合料马歇尔试验确定的最佳油石比的基础上，将纤维作为掺合料，分别以一定间隔的掺量添加到沥青混合料中，同时以适当的比例增加沥青用量，从而在每一纤维掺量下，又分

7、别以一定间隔的沥青用量成型马歇尔试件进行试验，以确定此种纤维掺量下沥青混合料的最佳油石比。根据试验结果，最佳沥青用量OAC与纤维掺量的关系见图2。可以看出，曲线的峰值点以前，最佳沥青用量OAC随着纤维掺量的增加而增加；峰值处，聚酯纤维引起最佳沥青用量OAC增加约0.48%,木质素纤维引起最佳沥青用量OAC也约增加0.48%；峰值点后，随着纤维掺量的增加，最佳沥青用量OAC逐渐减少。这表明，随着纤维掺量的增加，纤维的比表面积增人⑷，纤维要吸附一定数量的沥青,故使得OAC增加，但当纤维掺量进一步增加后，过量的纤

8、维分散性降低,甚至结团成束，使纤维总表面积不增加甚至减少，因而吸附的沥青也不一定增多，所以岀现最佳沥青用量OAC也不再增加其至减少的现象。由此可见,最佳沥青用量OAC的变化反映了纤维在沥青混合料中的分散程度。3高温车辙试验依照文献⑼的试验方法，分别测试作为对比组的基体AC-13I沥青混合料、纤维掺量分别为0.15%、0.25%和0.35%的聚酯纤维和木质素纤维沥青混合料在各自最佳沥青用量条件下60°C的动稳定度。