矿物纤维沥青混合料低温抗裂性能研究.pdf

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1、第2期(总第193期)华东公路No．1(TotaINo。192)2012年4月20日EASTCHINAHIGHWAYApril2012文章编号I1001-7291(2012)02—069—03文献标识码：B矿物纤维沥青混合料低温抗裂性能研究赵丽华，陈静云，王生武。(1．大连理工大学建工学部交通运输学院，辽宁大连116024；2．大连交通大学土木与安全工程学院，辽宁大连l16028)摘要l对掺加两种矿物纤维及未掺纤维的AC一16C沥青混合料进行了一l0℃、5℃及2O℃的小梁弯曲试验及小梁弯曲蠕变试验，并通过扫描电镜观测纤维沥青混合料的微观形貌，分析矿物

2、纤维对沥青混合料的低温抗裂性能的影响及其增强机理。试验结果表明，掺加矿物纤维提高了沥青混合料的弯拉强度、弯拉应变及弯曲蠕变速率，特别是有效的改善了一1O℃条件下沥青混合料的韧性，从而提高沥青混合料的低温抗裂性能；纤维的加入，增加了结构沥青的比例，可长时间的维持其粘弹性，纤维的咬合效应对沥青基体裂纹扩展起到阻滞作用。关键词：沥青混合料；矿物纤维；试验研究；微观形貌；低温抗裂1原材料切矿物纤维，成束状；一种为矿物棉纤维，成棉絮状；矿试验采用辽河油田AH一9O道路石油沥青，技物纤维具有较高的强度和弹性模量，熔点高，纤维性能术指标详见表1所示。集料及矿粉均为

3、大连产石灰岩不受沥青混合料高温拌合影响，化学性质稳定，其物理加工而成，测试集料的吸水率为0．75，洛杉矶磨耗力学指标详见表2所示。矿料级配根据试验规程推荐损失为14．59／6，pH值为8．0，与沥青黏附性为5级。的AC一16C级配范围设计而成。实验采用两种不同形态的玄武岩矿物纤维，一种为短表1沥青主要性能指标裹2纤维的技术指标根据前期研究[7-81，本试验采用玄武岩纤维掺量2低温抗裂性试验及结果分析为0．2，由马歇尔试验结果确定未掺加纤维、掺加短沥青路面的开裂是由于作用于沥青混合料内部的切矿物纤维、掺加矿物棉纤维的AC一16C沥青混合疲劳应力和温度应

4、力产生的应变值超过了沥青混合料料的最佳油石比分别为4．aN、4．4N、4．40A。所能承受的极限应力和极限应变。低温开裂不仅与材料强度有关，而且与材料的变形能力有关。因此在评*收稿日期：2012—02—05一70一华东公路2012年第2期价沥青混合料低温抗裂性能时，应综合考虑应力及应1O℃、5。C及2O℃的小梁弯曲试验及小梁弯曲蠕变变两个方面。试验。本试验以AC一16C沥青混合料为依托，室内分2．1小梁弯曲试验别制备了未掺加纤维、掺加短切矿物纤维、掺加矿物棉沥青混合料低温弯曲试验，首先在规定试验温度纤维的AC一16C沥青混合料的试件，试件采用由轮(-

5、10。C、5℃及20℃)的试验箱中养护2h以上，用路面碾法成型的车辙板切割而成，试件尺寸为40mm×强度材料机进行单点加载，加载速率为50mm／min，40mmX250mm，其跨径为200mm。对符合尺寸要直至试件破坏。不同温度条件下的小梁弯曲试验结果求的小梁分成6组，每组4个平行试件，分别进行了一如表3所示。表3沥青混合料小梁弯曲试验结果试验温度／℃一1O52O掺加纤维类型未掺短切矿棉未掺短切矿棉未掺短切矿棉抗弯拉强度／MPa2．206．524．812．624．443．972．583．093．75最大弯拉应变／10。1．081．21．141．441

6、．621．567．447．927．8。O0一从试验结果看可以看出：2．2蠕变试验(1)不同温度条件下，纤维沥青混合料的抗弯拉强度试验仪器采用高低温弯曲蠕变试验机，该仪器能及弯拉应变均高于无纤维沥青混合料，特别是一1O℃够将温度精确控制在±0．1℃，并实时记录试件的蠕条件下无纤维沥青混合料发生了脆断，强度较低。纤维变数据，同时将蠕弯曲线实时绘制出来，便于及时检验沥青混合料的破坏应变均较无纤维的大，说明掺加纤维试验效果。经过反复试验确定蠕变实验的加载荷载，有效提高了沥青混合料的韧性。因此，掺加矿物纤维较～10℃时加载荷载为164N，5℃时加载荷载为好的提

7、高了沥青混合料的低温抗裂性能。124N，20oC时加载荷载为15N，采用跨中加载进行(2)两种纤维沥青混合料相比较，一10℃时掺加短蠕变实验。用蠕变速率评价沥青混合料的低温抗裂切纤维较大的提高了沥青混合料的抗弯拉强度，2o℃性，混合料的蠕变速率越大，说明混合料的变形能力越时，掺加矿棉纤维的抗弯拉强度更大，说明矿物棉纤维强，韧性越好，即抗低温开裂能力越好[9-1o]。每组实沥青混合料的温度敏感性相对弱一些，增强沥青混合料验4个平行试件，试验结果取每组实验的平均值，如表抗裂l生能方面更具有优势。4所示。表4沥青混合料弯曲蠕变试验结果试件类型跚溅试件编号蠕

8、力／~CWUR一1O0．7691．28普通AC一16CDIJ一1OO．5811．67KLR一1O0．0691