纤维沥青胶浆的作用机理及路用性能探究
矿物纤维对沥青混合料路用性能影响及机理分析
为增粘 、 阻 裂 及 增 韧作 用 。 同时 ， ２种矿 物纤 维 吸 收 沥青 能 力 均 较 弱 ， 说 明 纤维 在 改 善路 用性 能 的 同时 ， 并 没 有 过 多
增加沥青用量 ， 从 而 节 约 了成 本 。 【 关键 词 】矿 物 纤 维 ； 沥青混合料 ； 路 用性能 ； 机理分析 ； 扫 描 电镜
纤维 沥 青 混合 料 的 断 口形 貌 ， 分 析 了矿 物 纤 维 的 改 善 机 理 。研 究 得 出 ： ２种矿 物 纤 维 均 能有 效 改 善 沥 青 混 合 料 的 高 温 稳 定 性 和低 温抗 裂 性 ， 但 是 短切 矿物 纤 维 对 混合 料 的水 稳 定 性 有 不 良影 响 ， 主 要 是 纤 维 吸 湿 性 较 大 且 与 沥 青 界 面黏 附不 良造 成 的 。矿 物 棉 纤 维 的改 善 机 理 表 现 为 增 粘 、 稳定 、 阻裂及增韧作用 ； 短 切 矿 物 纤 维 的改 善 机 理 则 表 现
第３ ８ 卷， 第 １ 期 ２ ０ １ ３ 年 ２ 月
公 路 工 程
Ｈｉ ｇ ｈ ｗａ ｙ ． １
Ｆ ｅ ｂ． ， ２ ０ １ ３
矿 物 纤维 对 沥 青 混 合料 路 用 性 能 影 响及 机 理 分 析
Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ １ １ ６ ０ ２ ４，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
聚酯纤维改性沥青混合料试验及应用研究
聚酯纤维改性沥青混合料试验及应用研究摘要：沥青作为道路建设的传统材料，由于其易于施工和经济性，一直是道路建设的主要选择。
然而，随着交通量的增加和车辆重量的提升，传统沥青材料面临着高温稳定性不足、低温裂缝和老化等问题。
近年来，改性沥青的研究和应用日益受到关注，尤其是聚酯纤维改性沥青。
聚酯纤维因其独特的物理和化学特性，被认为是提升沥青性能的有效材料。
本文致力于探讨聚酯纤维改性沥青混合料的性能特点及其在道路建设和维护中的实际应用，旨在为提高道路材料的性能和延长道路使用寿命提供新的解决方案。
关键词：聚酯纤维；改性沥青；混合料；试验；应用途径引言：聚酯纤维作为改性剂在改性沥青中的引入，是基于提升沥青混合料性能的需求。
制备聚酯纤维改性沥青时，选择合适的聚酯纤维和基础沥青至关重要。
聚酯纤维应具备高强度、良好的耐热性和抗化学腐蚀性，以确保改性沥青混合料的性能优化。
基础沥青的选择则依赖于其粘度、软化点和渗透度，以保证混合料的稳定性和适应性。
一、聚酯纤维改性沥青的发展历程（一）早期沥青的使用和局限性沥青作在早期道路建设中的使用历史悠久。
起初，沥青因其优异的粘合性和防水特性而被广泛应用于路面铺设。
随着现代交通条件的发展和车辆重量的增加，沥青的若干局限性逐渐显现，对其应用范围和效果构成了显著制约。
高温条件下，沥青会变软，导致路面出现车辙和流动现象，尤其是在炎热地区和高交通负荷的情况下尤为明显，而寒冷环境下，沥青会变得脆硬，容易产生裂缝，影响道路的平整性和安全性，还可能随着温度变化和车辆荷载的作用逐渐扩大，增加道路维护的难度和成本。
此外，若长期暴露在紫外线和氧化环境下，沥青会逐渐硬化和脆化，进而影响其性能和使用寿命，这一问题尤其在高交通密度和强紫外线照射的地区更为突出。
（二）聚酯纤维的初步应用聚酯纤维的发展历程始于20世纪初，标志着高分子化学领域的一项重大突破。
其研发起源于对更高效、更经济的合成纤维材料的需求，旨在替代或补充传统的天然纤维，如棉和羊毛。
聚酯纤维对沥青砼路用性能作用分析
关键词 ：聚酯纤维 ；沥青砼 ；路 用性能 ；作用机 理
中图 分 类 号 ：Ｕ １ ４６ 文 献标 识码 ：Ａ
Байду номын сангаас
文章编号 ：１７ ４ １ （００ ２— ０ ０— ２ ６ ２— ０ １ ２ １ ）０ ０ ２ ０
Ａ ｎ ｌ ｓｓｏ ｌ ｅ ｔ ｒ ｆｂ ｒ ｏ ｔ ｏ ｅ ｏ ｓ ａ ｙ ｉ ｆ Ｐｏ ｙ ｓ ｅ ｅ ｎ ｈｅ ｒ ｌ ｆ ａ ｐｈａ ｔ ｉ ｌ
ｐ ｖｅ ｅ ｅ ｆ ｒ ａ ｅ ａ ｍ ｎｔｐ ｒ ｏ ｍ ｎｃ
、
ＣＵ ｉｇ ｎ ／Ｙｎ ｍｉｇ，Ｌ Ｕ ｉｍｉ Ｉ Ｊａ ｎ
载 现 象 ，对 高等 级 公 路 沥 青 路 面 所 用 的 沥青 混 合 料 性 能 提
出了更 高的要 求。有关研 究表 明，聚 酯纤 维的加入 可提 高 混合料的综合路 用性 能 ，并 能够在一 定程度 上改善 沥青砼
路 面 的 长 期使 用 性 能 。 本 文 在 此 基 础 上 分 析 了聚 酯 纤 维 对
ｑｕ ｒｍ ｅ ｓ ｆｒ ａ ｐ ｌ ａ ｅ ｎ ｅ ｏ ｍａ ｃ ｆａ ｐｈ ｌ ｉｅ ｎｔ ｏ ｓ ｈａｔｐ ｖ ｍｅ ｔ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｏ ｆ ｓ ａｔ ｍｉｔ ｅ ｘｕｒ
ｕ ｅ ｎ ｔ ｇ ｗａ ｓ ｄ ｏ ｈｅ ｈｉｈ ｙ． Ｒｅｅ ａ ｔ ｔ ｉｓ ｓ ｏ ｔ ｔｐ ｙ ｓｅ ｂｅ ｌｖ ｎ ｓｕｄｅ ｈ ｗ ｈａ ｏｌｅ ｔｒｆ ｒ ｉ
大 ，但粘 聚力却 相差较 多 ，这表 明沥青混 合料 中沥青胶 结 料的粘结作用 比摩 阻作 用更显 著 ，故沥 青胶结料 对沥青 混 合料 的强 度贡献 更大 ，作用 也更加 明显 。也就 是说 ，沥 青
竹纤维对沥青及沥青混合料性能的影响研究
0引言沥青混合料是典型的黏弹性材料，在不同的载荷水平和温度下，其动态模量的衰减会导致疲劳损伤。
沥青混合料疲劳就是由这种重复荷载引起的路面开裂现象。
疲劳由3个阶段组成：微裂纹的形成、裂纹的扩展及沥青混合料在裂缝处断裂或承载能力失效。
当交通荷载重复到一定次数时，沥青路面的损伤将超过混合料的损伤承载能力，导致沥青层出现裂缝。
研究沥青混合料的抗裂性，对延长沥青路面的使用寿命具有重要意义。
提高沥青混合料性能的常用方法之一就是添加纤维。
许多研究人员研究了在沥青混合料中添加纤维对其力学性能的影响［1-2］，例如天然纤维和合成纤维。
添加具有高抗拉强度的纤维，可以显著提高沥青混合料的疲劳性能和耐永久变形性，例如黄琪等［3］研究了不同纤维沥青混合料在高温下的动态模量，发现纤维的掺入可有效提升沥青混合料的动态模量和高温性能。
张抒幻等［4］研究钢渣粉/聚酯纤维沥青混合料，发现聚酯纤维形成的纤维网状结构有利于提升钢渣粉/聚酯纤维沥青混合料的水稳定性能。
上述研究表明，纤维的掺入能提高沥青混合料的性能，并能改善沥青混合料的韧性和强度模量。
竹纤维资源分布于热带和亚热带地区，目前广泛应用于纺织品和复合材料中［5］。
竹纤维属于植物纤维范畴，与木素纤维相似，但是木质素纤维基本没有力学强度。
目前，对于竹纤维在沥青路面工程中的应用研究较少。
SHENG 等［6］发现，竹纤维可用于沥青混合料中，并表现出与聚酯纤维和木质素纤维相当或更好的力学性能。
然而，为了更准确地评估竹纤维沥青混合料的性能，必须研究它们在不同载荷和温度条件下的力学性能。
因此，本研究的主要目的是通过动态模量测试研究竹纤维沥青结合料和混合料在不同载荷条件和温度条件下的力学性能。
研究结果可为竹纤维在沥青路面中的应用提供技术支持。
1原材料和试验方法1.1原材料本文采用90#沥青作为基质沥青，相关技术指标测试结果见表1。
选用的竹纤维为通过人工剪切和机械剪切后加工所得，每条纤维的平均长度和直径分别为6mm 和20μm 。
纤维对沥青胶浆性能的影响
青胶浆 中存在纤维颗粒 。 在采用针人度 试验 时， 由于针入度 的针
尖较小 ．试验时有可能扎到纤维颗粒 ，导致试验结果 的不统一 性。 为了对纤维 沥青胶浆进行试验研究 ， 目前多采用锥入度试验 方法 ， 该方法是借用针入度的原理而改成 的， 锥人针 的角度为 ３ ０
２ ５ ０ （ ］ 的弹性 回复为 ８ ２ ％．可见 其性能 均满足现行规 范 的要求 。 所 用的纤维 为玄 武岩纤维 ， 其颜色 为黄色 ， 形状 为集束状 ， 拉伸 强 度为 ３ ８ ９ ０ Ｍ Ｐ ａ ， 熔 点为 ７ ４ ５ ℃， 纤维 长度为 ０ ． ６ ｍ ｍ， 含水 率为 ０ ． ０ ９ ％， 吸油 率为 １ ８ ５ ％， 分散性 较好 。 １ ． ２ 胶浆 制备 在制 备纤 维沥青胶浆时 ， 先将 沥青加热到 １ ６ ５ ％， 而后分别 按 照沥青用 量的 ０ ． ２ ％～ ０ ． ５ ％掺加纤维用量 ，用量 的变 化步长为 ０ ． １ ％。 纤维部分后 ， 对沥青进行搅拌 ， 而后边搅拌边掺加纤维 ， 在 纤维加入 完毕后 ， 继续搅拌 １ ５ ｍｉ ｎ ， 保 证纤维在沥青 中能够分散 均匀 ， 同时为了保证试验 的精度 ， 每个掺 量制备三个平行样 。试 样制备后 。 按照现行的试验规程对沥青胶浆 的锥人度 、 软化点及
件下会使得纤 维更 容易吸附和吸收沥青中的 自由组分 ，其与沥
２ 玄武岩纤维沥青胶 浆性 能
２ ． １ 软化点试验
青胶浆之 间发生 了一系列的物理 化学 反应 ，使得沥青与纤维的 粘 附性大大提高 。
３ 结 论
沥青胶浆 的软化点在加 入纤 维后 ， 呈 现明显 的提 高。从试
摘
要： 为 了分析研 究纤维沥青胶 浆的路用性能影响 ， 本文采用 了玄武岩纤维 ， 通过调整不 同的纤维掺量 ， 喇 用锥入度试 验、 软
纤维沥青混合料增强机理及路用性能研究
纤维沥青混合料增强机理及路用性能研究李树军【摘要】纤维直径小,比表面积大,在沥青混合料中能够起到吸附、稳定和“加筋”等作用.选用AC-13,SMA-13和OGFC-13 3种混合料进行室内试验研究,结果表明,添加0.3％的纤维后,混合料的动稳定度提升均超过20％,浸水马歇尔残留稳定度与冻融劈裂强度比均超过90％;路用性能优劣次序为SMA-13＞ AC-13＞OGFC-13,且纤维对密级配混合料性能的改善效果更好.【期刊名称】《交通科技》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】4页(P106-109)【关键词】道路工程;沥青混合料;纤维;路用性能【作者】李树军【作者单位】太原市城市规划设计研究院山西030002【正文语种】中文我国超过95%的高速公路属于沥青路面，而沥青路面受温度、雨水、车辆荷载等外界条件影响较大，再加上在路面结构设计、施工及交通控制方面不够严格，加剧了沥青路面车辙、开裂及水毁等病害，严重影响行车舒适性[1]。
为满足实际需求，提高沥青混凝土的低温抗裂、高温抗车辙及水稳定性能，国内外进行了大量研究，其中添加纤维等复合材料是较为有效的技术[2]。
目前常用的纤维主要包括聚醋纤维、聚酞胺纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纶纤维和粘胶纤维等[3]。
国内外对纤维沥青混合料进行了大量研究，但大多仅局限于一种混合料的研究，并没有从多种混合料进行对比分析，本文介绍纤维在沥青混合料中的作用机理，并选用木质素纤维及AC-13，SMA-13，OGFC-13进行室内试验，研究纤维混合料的高温、低温及水稳性能，为以后的工程实践提供参考依据。
纤维添加到沥青混合料中能够起到吸附、稳定和“加筋”等作用，从改善混合料的路用性能[4-5]。
(1) 吸附作用。
由于纤维具有极小的直径和较大的比表面积，因此将纤维添加到沥青中，二者相互融合能够形成巨大的浸润界面，并吸附大量沥青在表面形成一定厚度的界面层。
纤维的物理化学性质与沥青的化学组成是影响纤维沥青混合料力学性能的关键因素。
不同路用纤维对沥青胶浆影响机理研究
不同路用纤维对沥青胶浆影响机理研究
李玲丽
【期刊名称】《《交通世界（建养机械）》》
【年(卷),期】2010(000)005
【摘要】纤维沥青胶浆由沥青、纤维及矿粉组成。
现代胶浆理论认为沥青混合料是一种多级空间网状结构的分散系，其中以填料为分散相、高稠度的沥青为分散介质所组成的微分散系最为重要。
研究结论表明：纤维胶浆的特性决定纤维沥青混合料的高温稳定性和低温变形能力，目前的研究多集中于纤维胶浆对纤维混凝土路用性能的影响上，而对不同路用纤维如何影响胶浆性能的缺乏系统的研究。
【总页数】2页(P263-264)
【作者】李玲丽
【作者单位】河北省青银高速公路管理处
【正文语种】中文
【相关文献】
1.路用纤维沥青胶浆粘度及增粘效应研究 [J], 杨树
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3.煤矸石粉沥青胶浆路用性能及微观机理研究 [J], 冯新军;赵梦龙;陈旺;解明卫
4.水泥改性沥青胶浆路用性能及微观机理试验研究 [J], 雷小磊;崔玉龙
5.纤维沥青胶浆流变特性对混合料路用性能的影响 [J], 许真文
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纤维沥青混凝土的性能与工程应用
纤维沥青混凝土的性能与工程应用摘要：本文首先简要介绍了纤维在沥青混凝土中的性能，随后介绍了纤维沥青混凝土的工程应用，仅供参考。
关键词：纤维；沥青混凝土；性能；工程应用。
Abstract: This paper briefly describes the performance of the fiber in asphalt concrete, followed by fiber asphalt concrete engineering applications, for reference only.Key words: fiber; asphalt concrete; performance; engineering applications TU377.9+31、前言改革开放以来，随着经济的不断发展，我国的基础设施迎来了建设的高潮，道路桥梁工程作为基础设施的重要组成部分，也得到了很大的发展。
然而由于种种原因，道路路面的破坏却十分普遍，不仅造成了巨大的浪费，也严重影响到了人们的安全出行，应引起足够的重视。
人们在实践的过程中遇到了问题，也在不断总结经验处理问题，特别是近年来各种新技术新材料不断出现，给工程技术人员解决此类问题提供了更多的选择，特别是纤维和沥青混凝土的结合，极大的提高了道路路面的质量，提高了道路路面的寿命，方便了人们的安全出行。
本文首现对纤维在沥青混凝土中的性能进行简要的分析，随后介绍了其工程施工应用，仅供参考。
2、纤维沥青混凝土的性能根据作者多年的实践经验，并参考了其它资料，总结出了纤维沥青混凝土主要有如下几个方面的性能：第一，防止沥青混凝土开裂,有效抵抗反射裂缝。
当混合料在外力作用下产生裂缝时, 均匀分散的纤维在裂尖处起到了桥接作用, 从而有效阻止了裂纹的产生和发展。
同时在外力作用下颗粒性材料间会产生位错与滑移, 大的滑移受阻后, 使纤维可将单轴应力转移到其它基体上, 从而使应力分布扩散更均匀。
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纤维沥青胶浆的作用机理及路用性能探究
发表时间：
2017-10-13T14:24:00.200Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第12期 作者： 张旭
[导读] 纤维与沥青复合后会形成三维网络状结构，进而改善其使用性能。
重庆重交再生资源开发股份有限公司
重庆市渝北区 400120
摘要：纤维与沥青复合后会形成三维网络状结构，进而改善其使用性能。本文探究了纤维对沥青胶浆的改性机理，阐述了纤维对沥青
胶浆粘度特性、流变性能、低温特性等路用性能的改善效果，从而为纤维沥青胶浆的进一步发展提供参考价值。
关键词：纤维；沥青胶浆；动态流变；粘度
引言
目前，随着公路交通事业的迅速发展，沥青路面已逐渐成为我国高等级公路的主要路面形式。研究表明，沥青路面优良的使用性能及
寿命与沥青胶浆的性能密切相关，沥青胶浆作为沥青混合料的粘结剂，其性能的优劣对于沥青路面的性能有着举足轻重的影响，因此改善
沥青胶浆的性能是提升沥青路面使用性能的重要手段。改善沥青胶浆使用性能传统的方法是添加一些填充物，如水泥颗粒、矿粉等物质，
但改善效果并不明显。与此相比，研究者发现纤维掺入沥青胶浆后，均匀分散的纤维彼此缠绕，形成空间网状结构，对沥青的流动产生内
摩阻力，即起到增加粘度的作用，从而提升沥青混合料的高温性能。同时，纤维的掺入可有效
“增强”沥青胶浆，显著提高胶浆的高温蠕变极
限强度，从而极大减少沥青胶浆的蠕变疲劳损伤，进而大幅延长沥青路面的使用寿命。因此，本文重点剖析了纤维对沥青胶浆的改善机理
与效果，为今后的纤维沥青胶浆的发展做出指导。
1
纤维沥青胶浆的改性作用机理
当前国内外关于纤维改性沥青胶浆的改性作用机理主要包括纤维的吸附作用机理、纤维的稳定作用机理、纤维的增韧机理。
1.1
纤维的吸附作用机理
沥青性树脂具有很强的表面活性，能够浸润与吸附纤维，进而产生化学作用，沥青锦紧密地与纤维结合起来，这种作用力比游离在纤
维外的沥青的胶结作用强很多，有更好的耐热性。此外，由于纤维与沥青的吸附作用，沥青用量也随之增大，使得沥青膜的厚度也变大，
这个厚度的沥青不仅能长时间地维持沥青材料的粘弹性，也延缓了沥青的老化，进而降低沥青的温度敏感性，改善了沥青胶浆的高低温性
能。
1.2
纤维的稳定作用机理
沥青胶浆中加入纤维，纤维与矿粉紧密连接，增强了沥青的胶结作用，从而能承受拉应力。添加的纤维中多为短纤维，其在沥青中的
分布是无向的随机分布，即使纤维含量很低，但也会和沥青形成复杂的空间网状结构，甚至是骨架结构，这样的结构与结合料紧密结合，
有很大的摩擦角，会形成更强大的拉应力。
1.3
纤维的增韧作用机理
沥青路面常常会产生各种裂缝，在荷载作用下，应力在裂缝尖端集中产生，从而使得裂缝扩展，当其尺寸达到临界值时，会转变为失
稳扩展方式，直至结构断裂破坏，严重影响了沥青路面的使用寿命。当沥青中掺加的纤维形成网络结构后，会阻止裂缝的进一步扩展，从
而提高了沥青路面结构的稳定性和抵抗裂纹发展的能力，改善了沥青混合料的抗疲劳性能。
另一方面，纤维协同吸附的沥青在集料的表面形成保护层，能够在低温条件下保持很强的粘结力，使结合料在低温下不至于松散，即
使在路面开裂后，由于纤维的存在以及纤维的阻裂作用，能够保证混合料不至于散掉，这就能够保证路面结构的平整性，进而使得路面结
构能正常使用。
2
纤维沥青胶浆使用性能的研究
2.1
纤维沥青胶浆粘度特性
沥青粘度可以直接反应沥青随温度变化的性能，常常被视为评价沥青温度敏感性的重要评价指标。当在沥青中加入纤维后，纤维随机
均匀地分散于沥青胶浆中，二者之间紧紧吸附在一起，并形成空间网络者结构，这种结构会使得沥青内部产生内摩阻力，沥青胶浆的粘度
也得以提高。研究表明，纤维的种类、掺加量、长径比是主要影响沥青胶浆粘度的因素。当纤维的掺量超过一定范围时，悬浮分散于沥青
胶浆中的纤维即会彼此搭接，形成纤维
—沥青网络状结构，提高了材料间的摩擦阻力，从而使得沥青胶浆的粘度变大。种类不同的纤维对
沥青胶浆粘度的影响不尽相同，通常情况下，聚酯纤维对沥青胶浆的增粘作用最为明显，这是因为相比于其他纤维，聚酯纤维具有良好的
韧性及适宜的长度，能在与沥青复合形成胶浆的过程中保持较好的形状，因而具有更大的比表面积，与沥青接触地更加紧密，更大程度上
提升了沥青胶浆的粘度。
2.2
纤维沥青胶浆的动态流变特性
沥青作为一种典型的粘弹性材料，不可避免地会受到温度的影响。美国SHRP提出了用动态流变试验来表征沥青的高温性能，测试指
标主要有车辙因子和相位角。当纤维与沥青复合后，沥青胶浆的车辙因子和相位角均与基质沥青的变化规律相似，说明纤维的掺入未能影
响到沥青胶浆的粘弹性质，但却会影响其数值，表明纤维会改善其性能。研究表明，纤维的掺入会使得胶浆的车辙因子变大，说明提升了
胶浆的劲度和模量。而相位角却会随之降低，表明此时沥青胶浆正在由粘性向着弹性状态转变。产生以上变化的原因可能是，纤维在沥青
胶浆中起到加筋的作用，改善了沥青的流变性能。当沥青胶受到荷载作用时，纤维的加筋作用会使得材料的弹性模量增大，沥青胶浆的车
辙因子与相位角也随之变化，进而改善其沥青胶浆的高温性能。
2.3
纤维沥青胶浆的低温性能
沥青路面在低温时会因为收缩而产生裂缝，严重地影响了沥青路面的使用性能，且增加了养护成本，因此有必要改善其低温性能。研
究表明，当纤维掺入到沥青后，由于纤维和沥青会吸附在一起，无疑会加大沥青的用量。当沥青的用量变大时，沥青胶浆的柔性也会随之
增大，此外，纤维的加筋作用使得沥青胶浆对低温应力产生一定的抵抗和分散作用。因此，纤维的掺入能有效改善沥青胶浆的低温性能。
3
结语
文章阐明了纤维与沥青复合的机理，分析了纤维的掺入可以有效改善沥青胶浆的使用性能，如粘度特性、高低温性能等，今后的研究
发展方向应该注重于沥青与纤维的微观机理分析，从微观的角度去探究纤维是如何与沥青复合并改善沥青胶浆的性能，此外，应该进一步
研究纤维对沥青混合料的影响。
参考文献
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[2]
封基良. 纤维沥青混合料增强机理及其性能研究[D]. 东南大学，2006.
[3]
彭波，关宁锋，苟国涛. 纤维沥青混合料特性的试验研究[J]. 中外公路，2006，26（1）：128-130.
作者简介：张旭，
1989.8日出生，男，汉族，重庆市巫山县，科研员，初级工程师，本科，研究方向：建筑材料。