纤维沥青混凝土应用技术
纤维沥青混凝土应用技术
通过研究普通及纤维沥青混合料各项路用性能及力学性能, 表明添加纤维能显著改善沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性能, 并且能有效增加混合料的整体性与柔韧性, 适于作为桥面铺装材料。同时针对扬州西北绕城高速公路桥面铺装, 研究了纤维沥青混合料的施工控制。
随着我国公路交通事业的发展, 大跨径桥梁逐渐增多, 铺装层的质量好坏和使用耐久性直接影响到行车的安全性、舒适性、桥梁的耐久性及投资效益。大跨径桥梁的桥面铺装, 往往因为交通量大, 没有替代的其他疏散道路而使得维护较为困难, 所以,需要桥面铺装有较长的使用寿命。 为了适应现代交通对沥青商品混凝土桥面铺装提出的越来越高的要求, 出现了诸如改性沥青SMA、环氧沥青商品混凝土、沥青玛碲脂混合料、浇注式沥青商品混凝土等桥面铺装材料和技术。虽然它们具有较好的性能, 但或者需要采用特殊设备, 或者是有一定的施工难度, 或者造价比较高, 一时还难以大面积推广。针对扬州西北绕城高速公路的具体工程情况, 本文选择了纤维沥青混合料作为桥面铺装材料。
1 纤维沥青混合料的路用性能研究
本研究首先通过扬州西北绕城高速公路桥面铺装上层及下层2 种级配类型沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等路用性能试验, 来综合评价沥青混合料的各项性能以及纤维的增强作用。
1.1 沥青混合料的高温稳定性试验 由于沥青商品混凝土路面的强度和刚度(模量) 随温度升高而显著下降, 为了保证沥青商品混凝土铺装层在高温季节行车荷载反复作用下, 不至于产生诸如波浪、推移、车辙和拥包等病害, 铺装层应具有良好的高温稳定性, 即在荷载的作用下具有抵抗永久变形的能力。车辙试验因能较好地反映车辙的形成过程,得到世界各国的广泛认可与采用, 本研究即采用车辙试验来评价纤维沥青商品混凝土的高温抗车辙能力。 试验结果表明: 加入纤维后, 沥青混合料的抗车辙性能得到改善。这是因为车辙的形成主要是由于试验初期沥青混合料本身的压密,
以及随后沥青混合料的侧向流动变形。加入纤维与未加纤维对混合料的初期压密变形影响不大, 但是对后期的侧向流动变形有较大的影响。加入纤维后, 纤维吸附及稳定沥青, 使沥青的粘稠度和粘聚力增大, 同时由于纵横交错的纤维加筋作用, 使沥青混合料的整体性、抗剪性及抗车辙能力增强。从动稳定度结果可以看出, 纤维可显著改善沥青混合料的高温抗车辙性能。
1.2 沥青混合料低温性能试验
沥青混合料是一种温度敏感性材料, 环境温度的变化会使其使用性能发生很大的变化。随着温度的降低, 沥青混合料的强度和劲度都会明显增大, 但其变形能力却会显著下降, 并可能会出现脆性破坏。 低温主要是影响沥青混合料的抗拉强度和变形能力, 从而造成沥青混合料的低温开裂。本研究通过试验测定沥青混合料在- 10 ℃时弯曲破坏的力学性质来评价沥青混合料的低温抗裂性能。
从试验结果可以看出, 纤维的加入有效地提高了铺装层材料低温时的柔韧性,
这样使得铺装层在低温季节能更好地适应桥面板的变形, 减少在低温季节容易出现的桥面温缩裂缝和疲劳裂缝。这对于改善桥面铺装低温时的使用性能具有重要意义。
1.3 沥青混合料水稳定性试验
沥青商品混凝土铺装层中若有水分存在, 则在汽车车轮动态荷载的作用下, 进入路面空隙中的水会不断产生动水压力及真空负压抽吸的反复循环作用,使沥青粘附性降低并逐渐丧失粘结力。继而,沥青膜从集料表面脱落, 沥青混合料出现掉粒、松散, 形成沥青商品混凝土路面的坑槽、松散等损坏现象。因而, 必须重视沥青混合料自身抗水损坏能力的好坏。 本文首先进行了浸水马歇尔试验, 结果表明不同级配、不同沥青混合料的浸水马歇尔残留稳定度都远远高于规范要求。虽然该试验方法操作比较简单, 但不能较好地反映实际沥青商品混凝土路面早期的水损情况。为了更有效地评价沥青混合料的水稳定性能, 本研究又进行了冻融劈裂试验, 试验结果表明, 加入纤维对沥青混合料的水稳性有改善作用, 且纤维对普通沥青混合料的改善作用相对较大。这主要是因为纤维可以吸附部分沥青,从而增大沥青用量, 提高沥青饱和度; 并且使粘附在矿料上的结构沥青膜变厚, 降低了水对沥青胶浆的侵蚀破坏作用, 增强了沥青胶浆抵抗自然环境破坏的能力, 使混合料抗水损害能力增强。而改性沥青混合料本身就具有较强的水稳定性, 所以, 纤维对其的改善作用并不明显。 另外, 对于采用相同沥青基质的混合料, 纤维对A K213A 型改性沥青混合料水稳定性的改善作用要优于AC220 I
型改性沥青混合料。这是由于矿料级配越细, 细矿料比表面积越大, 与沥青及纤维的相互作用越强, 沥青混合料水稳性的改善幅度就越大。
2 纤维沥青混合料的力学性能研究 桥面铺装结构层沥青商品混凝土力学性能计算参数, 包括劈裂抗拉强度和抗压回弹模量。本研究测得了扬州西北绕城高速公路桥面铺装上层及下层2 种级配类型条件下, 各铺装层材料的力学性能。
2.1 沥青混合料劈裂试验 本试验测定热拌沥青混合料在15 ℃下的劈裂抗拉强度和破坏劲度模量, 由试验结果可以看出, 在A K213A 中掺加增强纤维,
增加了沥青混合料的劈裂抗拉强度。这主要是由于在劈裂的条件下, 试件内部呈受拉状态,
试件的破坏主要是由于内部的粘结力不足以抵抗外荷载的作用,
而纤维增加了沥青与矿料间的粘附性, 提高了集料之间的粘结力, 进而提高了沥青混合料的抗劈裂能力。 同时, 当沥青混合料中掺加增强纤维后, 沥青混合料的破坏劲度模量也有所增大。但破坏劲度模量增大速率较缓慢, 说明纤维增强沥青混合料具有更大变形能力(柔韧性) , 更能适应桥面板的变形。 另外,
纤维对普通沥青混合料的增强作用较之改性沥青混合料更为明显。这主要是由于改性沥青本身就具有较强的粘结性, 纤维的作用无法充分体现。
2.2 沥青混合料单轴压缩试验 本文测定沥青混合料在15 ℃条件下的抗压强度和抗压回弹模量, 试验结果表明:
(1) 铺装上层沥青混合料的抗压强度有了明显提高, 而抗压回弹模量却降低了, 说明加入聚合物有机纤维后, 沥青混合料的柔韧性增加了;
(2) 沥青混合料中掺加纤维后, 无论是普通沥青混合料还是改性沥青混合料, 抗压性能都有所改善,但对普通沥青混合料抗压性能的改善作用更明显;
(3) 纤维对A K213A 型沥青混合料抗压性能的改善作用要优于AC220 I 型沥青混合料。 3 纤维沥青混合料的应用
3.1 纤维沥青混合料的施工 纤维沥青混合料的施工须注意的是其拌和与碾压。在本次施工中, 纤维采用专用添加设备投入到沥青混合料拌和机。为了保证纤维在沥青混合料中分布均匀, 同时避免干拌时间过长造成集料过多磨损,本研究对混合料进行了试拌: 选择干拌的时间分别为14 s、17 s及20 s, 观察纤维在混合料中的拌和效果; 对混合料做抽提试验, 验证油石比、级配; 比较不同拌和时间下集料中粒径小于0.075 mm 的颗粒含量。通过试拌, 得到了以下结论。 (1)
通过观测不同干拌时间下沥青混合料外观状况, 发现干拌时间为17 s 及20 s
的沥青混合料中纤维分散均匀, 未见纤维成团现象。在干拌时间为14 s的沥青混合料中, 纤维分散比较均匀, 偶见纤维粘连现象。 (2) 通过抽提试验, 发现3 种干拌时间下沥青混合料中粒径小于01075 mm 的颗粒含量均接近于设计中值,
没有因为干拌时间的增加而造成集料的过多磨损。3 种干拌时间下的沥青混合料中2.36 mm颗粒含量与设计中值偏差较大, 但也在要求的范围内。 试拌混合料各项体积指标均能满足我国规范规定的技术要求。通过目测纤维均匀度及抽提试验, 同时考虑到施工产量等因素, 确定纤维AC- 20 混合料干拌时间为17 s, 湿拌时间与普通沥青混合料湿拌时间相同。 考虑到纤维沥青商品混凝土压实比较困难, 本研究在普通沥青商品混凝土压实方案的基础上, 增加20 t 胶轮压路机复压2 遍的要求。
3.2 纤维沥青混合料质量检测
纤维沥青混合料施工质量检测主要包括配合比检测与马歇尔试验, 以及现场的压实度与渗水系数试验。 混合料的配合比检测主要是通过抽提试验, 测定混合料的级配和沥青用量。测试结果表明, 混合料级配未出现异常情况, 油石比接近设计的最佳油石比。取样保温, 到规定的马歇尔成型温度后成型马歇尔试件,
并检测其稳定度、流值、空隙率、饱和度等指标, 结果各指标都比较正常。 桥面铺装施工结束后, 在桥面取芯, 检测铺装层的压实度, 同时进行渗水试验,
检测渗水系数。从试验结果看, 现场取芯试样按理论最大密度计算得到的压实度平均值为94.8% , 最小压实度为94.1% ,按马歇尔密度计算得到的压实度平均值为98.9% ,皆满足相应技术要求。从渗水系数上看, 扬州西北绕城高速公路桥面铺装下层12 个点中有2 个点的渗水系数超过50 ml/min, 其中一个点在路边缘,
一个点在2 台摊铺机接缝的位置, 都是沥青商品混凝土路面摊铺中不易被压实的部位, 需特别注意。进行桥面铺装上层纤维沥青混合料铺筑时, 所有测点的渗水系数都不超过50 ml/min。
3 结语
本文研究了纤维沥青混合料的各项路用性能及力学性能, 并针对扬州西北绕城高速公路桥面特点,考虑其施工及质量检测结果, 得出以下结论。
(1) 添加纤维能显著提高沥青混合料的高温抗车辙性能, 有效增加了铺装层材料低温时的柔韧性,改善了沥青混合料的水稳定性, 适用于南方多雨、重载地区的高等级公路桥面铺装层。
(2) 纤维沥青商品混凝土力学性能的研究表明, 在沥青混合料中添加一定量的有机纤维, 可有效增加混合料的整体性与柔韧性, 提高其抗劈裂及抗压缩强度。但其劈裂与抗压模量增加缓慢, 使纤维沥青混合料适应变形性能增强。
(3) 结合扬州西北绕城高速公路桥面铺装, 研究了纤维沥青混合料的拌和及压实工艺。从铺筑效果来看: 纤维沥青商品混凝土路面级配合理, 技术指标满足要求; 路面压实度在要求的范围之内; 路面渗水系数较小, 路面密水性好。
纤维沥青混凝土施工工艺探讨
２００６年第１１期 （总第１５３期） 黑龙江交通科技
ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＫＥＪ Ｎｏ．１１，２００６ （Ｓｕｍ Ｎｏ．１５３）
纤维沥青混凝土施工工艺探讨
陶洁璇 ，宋国伟
（１．东北林业大学；２．黑龙江省高速公路建设局；３．黑龙江省龙华工程实验检测有限公司）
摘要：自２０世纪８０年代以来，为适应现代重载交通对路面材料性能要求提高的特点，欧美一些国家就 广泛开始了加强沥青材料的应用研究。目前，我国对此的研究也已经比较成熟，着重对纤维沥青混凝土施 工工艺进行探讨。 关键词：纤维沥青混凝土；施工工艺 中图分类号：Ｕ４１６．２１７ 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８—３３８３（２００６）１１—００４０—０２
１纤维添加工艺
１．１纤维添加
纤维沥青混合料的施工工艺主要特点就是在混
合料在拌合过程中掺加纤维。
纤维混合料施工中，需要２人以上在沥青混合
料拌和站热仓口人工添加纤维。首先，按拌和混合
料的数量，从大包纤维中准确称量出每次拌和混合
料实际掺加纤维的份量并分成小包。拌和站开盘
后，在集料干拌开始，沥青还未加入及湿拌未开始
时，将称量好的小包纤维从热仓观察口投入拌和锅
中，且应在湿拌开始前投入完毕并关闭热仓观察口
的仓门，以保证随集料干拌将纤维充分搅拌、分散，
以防止沥青及纤维从热仓观察口溢出损失及因纤维
未搅拌均匀而与沥青结团，影响沥青混合料的均匀
性。
１．２拌合 （１）干拌过程
在集料充分拌和后，应加入纤维，加入纤维后与
集料干拌时间为１０～１５ ｓ左右。
（２）湿拌过程
纤维加入集料经干拌后，即加入沥青进行湿拌，
拌和时间以拌匀为度，但也不宜太长。
为了使纤维与混合料充分拌和，混合料总的拌和
时间（干拌与湿拌）应不少于６０ ｓ（从开始到卸料）。
２施工工艺及注意事项
２．１沥青混合料的拌制
（１）严格掌握沥青和集料的加热温度以及沥青
混合料的出厂温度。集料温度应比沥青高１０～
纤维沥青混凝土性能的试验研究
第２６卷第５期 ２ ０ １ ２年９月 长沙大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＡＮＧＳＨＡ ＵＮｌＶＥＲＳｌＴＹ ＶＯ１．２６ ＮＯ．５ ￥ｅｐ．２ ０ １ ２
纤维沥青混凝土性能的试验研究
陈晋华
（福建船政交通职业学院，福建福州３５０００７）
摘要：通过对掺入Ｂｏｎｉｆｉｂｅｒｓ及Ｄｏｌａｎｉｔ ＡＳ的ＡＫ一１ ３混合料进行马歇尔试验、残留稳定度试验、飞散试验、高温车辙试 验、小梁低温弯曲试验研究，结果表明，在沥青混凝土中掺入增强纤维后，残留稳定度、动稳定度提高，可大幅度降低混合料的
飞散质量损失，改善低温抗裂性能． 关键词：纤维；沥青混凝土；试验研究 中图分类号：Ｕ４１４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－４６８１（２０１２）０５—００２３—０３
随着交通量的快速增长、轴载的加重及人们生活水平的 日益提高，对道路使用质量和服务寿命的要求越来越高．传 统材料难以满足使用需求，人们越来越多在沥青路面中应用 新型材料．欧美一些国家于２０世纪七八十年代就开展新型
纤维增强材料在道路上应用的研究，做了大量的工作，取得
了很好的应用效果 Ｊ．我国早期在沥青混合料中通常使用木 质素纤维稳定剂，但在应用过程中发现木质素纤维太短且 脆，在沥青混合料中不能充分发挥增韧作用．Ｅｌ前我国使用
的化学纤维主要包括聚脂纤维、聚丙烯腈纤维等．本文对 Ｂｏｎｉｆｉｂｅｒｓ及Ｄｏｌａｎｉｔ ＡＳ两种典型纤维与不掺纤维的ＡＫ一 １３进行马歇尔试验、高温车辙试验、飞散试验、残留稳定度试
验、小梁低温弯曲试验，对比分析纤维对沥青混合料的加强
作用及改善效果．
１试验材料
１．１沥青 采用５％ＳＢＳ改性壳牌７０＃沥青，其性能指标如表１
所示．
表１沥青性能指标
１．２纤维 我国目前使用的聚合物纤维主要有２种，分别是美国博 尼维（Ｂｏｎｉｆｉｂｅｒｓ）和德国德兰尼特（Ｄｏｌａｎｉｔ ＡＳ），其技术指标
如表２所示．
表２纤维技术指标
加强纤维沥青混凝土路面的应用及其路用性能的改善
遣；炙设计 ２００７年（第３６卷）第５期
加强纤维沥青混凝土路面的应用及共路用性能的改善
颜仰礼
（兰，ｋｘ１市城关区市政工程管理所，甘肃兰州７３００３０）
摘要：提高沥青混凝土路面的内在品质，提高沥青混凝土
路面的使用性能，延长路面使用寿命，是道路建设者共同的努
力目标。本文介绍了加强纤维沥青混凝土路面在道路施工中的 应用情况、工程造价分析和施工工艺，并对掺加纤维后的路面
高温稳定性、低温抗裂性、水稳性、疲劳性等路用性能进行了 分析总结。
关键词：路面工程质量新材料新技术
从以往的经验看，由于种种原因，沥青混凝土路面的实际使
用年限往往达不到设计使用年限。要想达到设计使用年限的关 键就是想方设法提高沥青混凝土路面的内在品质。诸如提高路
面的耐久性（抗剥落性、水稳性）、提高高温稳定性（抗车辙性）、 低温抗裂性（抗疲劳性）、提高柔韧性、抗磨损性，延长路面使用寿 命。 前些年在我国也采用过一些技术措施提高路面工程质
量，如采用ＳＭＡ路面技术，ＳＢＳ改性沥青，橡胶沥青等方法， 客观评价这些技术措施的应用对提高路面品质具有一定成
效，但也存在一些问题。如ＳＭＡ路面虽然效果不错，但由于 施工工艺要求高，目前国内大部分施工单位较难满足施工技
术要求；沥青混合料中对石料技术指标要求很高，实际供料 厂难以达到技术要求或生产产品不能满足施工连续作业并
掺加不合要求的石料，导致影响路面应达到的质量；由于还 需多投入设备，且对原设备需要进行技术改造，需增加人力、
材料、设备的消耗，造成工程综合造价比较高；以上原因给大 范围推广应用造成困难。
通过对ＳＢＳ改性沥青进行研究分析，认为改性的影响是一 分为二的。一方面可以显著改善沥青混凝土的抗永久形变和低 温抗疲劳性能：另一方面，改性沥青也可能会对沥青混凝土的其
它性能产生一定程度的不利影响，只是这种影响尚无定论。而且 沥青改性效果的关键技术在于解决改性剂与沥青相容性问题。
纤维沥青混凝土施工工艺
混凝土施工工艺 张强哈双高速公路公司 一．纤维添加工艺 １．纤维添加 纤维沥青混合料的施工工艺主要特点 就是在混合料拌和过程中掺加纤维。 纤维混合料施工中．需要２人以上在 沥青混合料拌和站热仓口人工添加纤维 首先，按拌和混合料的数量，从大包纤 维中准确称量出每次拌和混合料实际掺加 纤维的分量并分成小包 拌和站开盘 后，在集料干拌开始．沥青还未加入及 湿拌未开始时．将称量好的小包纤维从 热仓观察口投八完毕井关｝珂热仓观察口的 仓门．以保证随集料干拌将纤维充分搅 拌、分散，以防止沥青及纤维从热仓观 察口溢出损失及园纤维未搅拌均匀而与沥 青结团，影响沥青混合料的均匀性。 ２．拌和 ０干拌过程。在集料充分拌和后， 应加八纤维，加八纤维后与集料干拌时 间为ｌｏ～Ｉ ５ｓ左右。 ＠湿拌过程。纤维加人集料经干拌 后，部加入沥青进行湿拌．拌和时间以 拌匀为度．但也不宜太长 为了使纤维 与混合料充分拌和，混合料总的拌和时 间（干拌和湿拌）应不少于６ ｏ ｓ， 二、施工工艺及注意事项 １．沥青混合料的拌制 ０严格掌握沥青和集料的加热温度以 及沥青混合料的出厂温度。集料温度应比 沥青高ｌ０～２ｏＥ．热混台料成品在贮料仓 储存后，其温度ｆ 降 ：应超过ｌＯ＇Ｃ．贮料 仓的储料时间不得超过７２ｈ。沥青混台料 的施工温度拄制范围、具体施工温度应根 据现场沥青粘度试验确定。 ＠拌和时间由试拌确定。必须使所 有集料颗粒垒部裹覆坜青混合料．并以 沥青混合料拌和均匀为度。 ＠要注意检查混合料的均匀性，及 时分析异常现象。如混台料有无花白、 冒烟和离析等现象 如确认是质量问 题，应作废料处理并及时予以纠正。在 生产开始前，有关人员要熟悉本项目所 用各种混合料的外观特征．并通过仔细 观察室内试拌的混合料而取得。 ０每台拌和机每天上、下午备取一 组混合料试样做马歇尔试验和抽提筛分试 验，检查油石比、矿料级配和沥青混合 土的物理力学性质。 油石比与设计值的允许误差为±０． ３％。 矿料含量与规范中值的允许差值； ＜０．０７５ｍｍ ±２％ ≤２．３６ｒｒｔｍ ±６％ ≥４．７５ｒａｍ ±７％ ＠每周分析一趺检查结果，计算油 石比、积压级矿３ｌ：｝通过量和沥青混凝土 物理力学指标检删结果的标准差和变异系 数，检验生产是否正常 ２．沥青混合料的摊铺 ①连续稳定的摊铺是挺高路面平整度 的最主要措施。摊铺机的摊铺速度应根 据拌和机的产量、施工机械配套情况及 摊铺厚度、摊铺宽度，按２～６ｍ／ｒａｉｎ予 以调整选择，做到缓慢，均匀、不间断 地摊铺 不应任意以快速摊铺几分钟， 然后再侉下来等一车料 中饭应分批轮 换交替进行，切记停铺用餐 争取每天 收工停机一次。 ＠下面层摊铺厚度采用钢丝引导的高 度控制方式。钢丝为扭绕式，直径干 ６ｒａｍ。钢丝拉力大于８００Ｎ，每５ｍ设一 钢丝支架。靠中央分隔带侧右侧架设钢 丝．左侧在摊铺好的层面上走“雪 橇”。中面层和上面层用移动式自动找 平基准装置控制摊铺厚度。摊铺层纵向 接缝上应设置抹平靴．由后面摊铺机牵 引向前移动。两台摊铺机距离不超过 ３０ｍ。 ３．沥青混合料的压实成型 ①沥青混合料的压实是保证沥青面层 质量的重要环节，应选择例题的压路机 组舍方式及碾压步骤。为保证压实度和 平整度，碾压应在混台料不产生推移， 开裂等情况下尽量在摊铺后较高温度下进 行， ＠严格压实作业的等距离及操作要 求。压实分为初压、复压和终压三道工 序，初压的目的是平整和稳定混合料， 这是压实的基础．因此要注意压实的平 整度。复压的目的是使混合料密实 稳 定，成型．混合料的密实程度将取决于 该道工序。终压的目的是消除轮迹，最 后形成平整的压实面。所有这些都必须 严格作业程序和操作要求。 ＠压实程序。初压时．采用振动压 路机ｃ关闭振动装置）压两边，速度控 制醒Ｉ．５～２．０ｋｍ／ｈ 温度控制在１ｔ０～ ｉ３０＂Ｃ。初压后，随时检查平整度、路拱， 必须时予以修救。如在碾压时出现推移． 则等温度稍低后再压。 复压时，首先采用腔轮压路机压两 遍。由干腔轮进行压实时，沥青路面与轮 胎同时变形，接触面积大，有揉台的作用＋ 医此压实效果好。同时．腔轮压路机不破 坏砾石的棱角，使砾石互成齿状．路面有 更好的密实度，然后采用振动压实两遍． 提高路面的密实度。终压时，用腔轮压 路机压两遍，消除轮迹，形成平整的压实 面。终压温度应控制在８０－９８ｃ。速度控 制在２．５～３．５ｋｍ／ｈ。
玄武岩纤维沥青混合料增强机理及路用性能研究
I 摘 要
随着我国交通事业的飞速发展，交通量的急剧增加，受限于路面材料性能低下以
及养护不及时等综合因素，沥青路面在服役期间出现了大量的早期病害。掺入纤维已
经成为了综合改善沥青混合料各项性能的重要途径之一，从微观上看来，玄武岩纤维
的掺入对沥青的性质起到了改善的作用；从宏观上看来，玄武岩纤维的掺入对沥青混
凝土的整体力学性能起到了明显的改善作用。目前，我国在纤维加强沥青混凝土性能
方面的研究还处于探索阶段，对于符合我国道路工程建设实际情况的具体纤维种类以
及完整的设计方法体系还未建立起来，而国外生产的纤维造价昂贵，大大增加了建设
投资成本，考虑到生产玄武岩纤维的主要材料即玄武岩在我国分布广泛，储量丰富，
所生产出的玄武岩纤维完全可以满足道路建设的需要，因此，采用在沥青混合料中掺
加玄武岩纤维的方法来改善沥青混合料的路用性能，以期避免沥青路面的早期损害，
论文开展了以下的研究工作：
（1）通过引入复合材料理论和界面化学理论对纤维增强沥青混合料的机理进行分
析，阐述纤维的吸附、稳定、加筋、增粘、阻裂、增韧以及增加自愈能力作用，探讨
采用纤维增强沥青混合料各项性能的可行性。
（2）选取玄武岩纤维、聚酯纤维和木质素纤维进行对比分析，考查三种纤维的力
学性能、热稳定性、吸湿性以及吸油性，结果表明，玄武岩纤维的吸湿率最小，力学
性能和热稳定性优于聚酯纤维和木质素纤维。
（3）将三种纤维以不同掺量掺加到沥青当中，进行沥青三大指标试验、弯曲梁流
变试验和动态剪切试验，探讨纤维沥青胶浆的各项性能，试验结果表明，纤维掺入以
后，沥青胶浆的高温性能有明显改善，但低温性能却有所降低。综合三种沥青胶浆性
能试验结果来看，玄武岩纤维相较于聚酯纤维和木质素纤维是最理想的选择。
（4）以AC-13作为玄武岩纤维沥青混合料级配并进行配合比设计，确定不同玄武
岩纤维掺量沥青混合料的最佳沥青用量，并在此基础上进行马歇尔试验，探讨沥青混
合料各项马歇尔指标的变化情况，试验结果表明，纤维掺量每增加0.1%，沥青混合料
纤维沥青混凝土路用性能研究
第３７卷第１９期 ・１１４・ ２ ０ ｌ １年７月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３７ Ｎｏ．１９ Ｊｕ１． ２０１ｌ
文章编号：１００９－６８２５（２０１ １）ｌ９－Ｏ１ｌ４－０２
纤维沥青混凝土路用性能研究
曾靖钰高 莉
摘要：分析了纤维在沥青混凝土中的吸附、稳定和阻滞作用，并指出纤维沥青混凝土对裂缝扩展的影响，阐述了其抗疲
劳性能、高温稳定性能和低温抗裂性能方面的作用，以延长沥青路面的使用寿命。
关键词：道路工程，纤维沥青混凝土，路用性能
中图分类号：ＴＵ５２８．４２ 文献标识码：Ａ
０ 引言
如何改善沥青路面使用品质，延长路面的使用寿命，提高投
资效益，是公路交通部门面临的重要问题。欧美一些国家广泛开
展了纤维加强沥青材料的应用研究，并形成了一些专利产品。主 要有橡胶改性、塑料改性和纤维改性等，其中德国首先提出并采
用了纤维增强改性方法，使用结果表明１ ｇ纤维增强改性沥青可 以显著地提高公路沥青的稳定性和强度，大大地延长了沥青路面
的使用寿命，取得了明显的经济和社会效益。
１ 机理分析
１．１ 吸附作用
纤维直径一般小于２０ 肌，有相当大的比表面积，每克纤维的
表面积可达数平方米以上。纤维分散到沥青中，其巨大的表面积
成为可使沥青浸润的界面，在此界面上纤维可以吸附大量的沥
青，形成有一定厚度的、一个新形成的相，称为界面层。界面层的
结构与性质取决于沥青与纤维两相的性质，界面层的作用是连接
两相并传递、缓冲两相间的应力，是影响整个纤维沥青材料物理、
力学性能的关键。沥青中酸性树脂组分是一种表面活性物质，它
与纤维表面产生的吸附作用、物理浸润作用以及有时存在的化学
键作用，使沥青呈单分子状排列在纤维表面，形成结合力牢固的
“结构沥青”界面层。
显著的技术、经济和社会效益。
参考文献：
［１］张云莲．粉煤灰与混凝土结构的耐久性［Ｊ］．腐蚀与防护，
２００２，２３（７）：３０５． ［２］ 李秋义，李家和，杨向宁．高掺量粉煤灰混凝土力学性能试
SMA沥青混凝土路面施工控制技术措施
SMA沥青混凝土路面施工控制技术措施
摘要:本文结合工程实例，重点研究SMA沥青混凝土路面施工技术，主要包含前期准备、混合料拌和、摊铺、接缝处理的施工要点，以期给同仁提供参考，采用科学的施工技术提高沥青路面的施工质量，改善道路交通条件，推动公路事业的长远发展。
关键词：SMA沥青路面；摊铺；接缝处理；技术应用
SMA沥青混凝土，即沥青玛蹄脂碎石混合料，在国内较为常用一种面层形式，在矿物纤维稳定剂中增加矿粉用量，集料骨架间隙可由间断级配填充密实，具有良好高温稳定性、抗滑性、抗水损害及低温抗裂等性能，可提高路面的综合质量。在SMA沥青路面施工中，必须重视原材配伍性、混合料质量控制、摊铺、碾压等施工细节，如此才可发挥出SMA材料的性能优势，深入研究SMA路面施工技术具有重要意义。
1.工程概况
某城市工程项目，该项目路面施工路段的起讫里程为K52+900～K73+760，路线全长20.86km，全线采用双向四车道一级公路，设计时速为80km/h，路基宽度24.5m。面层结构采用4厘米SMA-13细粒式沥青玛蹄脂碎石混合料上面层＋6厘米AC-20C中粒式沥青混凝土中面层（改性）＋8厘米AC-25C粗粒式普通沥青混凝土下面层。本文主要研究SMA-13面层沥青玛蹄脂碎石混合料的施工技术内容。
1. SMA沥青路面施工控制技术
2.1准备工作
施工前，确保各原材技术指标符合要求，混合料按普通沥青混合料的标准做常规检测，同时关注SMA材料的特殊性，需做好如下准备工作：
（1）检查改性剂SBS的存放时间，若长期存放，则要考虑该材料是否严重老化。 （2）室内架空堆放木质素纤维，采取防潮措施。
（3）集料按规格堆放且有棚的料仓内，各料仓隔墙要有足够之高，避免串料。
（4）运输、摊铺时的温度分别不低于170℃、165℃，防止温度下降或性能退化。
（5）通过搅拌设备对沥青罐内的改性沥青做连续搅拌，使材料具有均匀性。
2.2 SBS改性剂掺量
聚酯纤维材料在沥青混凝土桥面铺装上的应用
道路桥梁 ・５１・ 聚酯纤维材料在沥青混凝土桥面铺装上的应用 果辉王敬杨洋 （沈阳市政集团有限公司，辽宁，沈阳，１１００００） 【摘要】通过工程实例和有关试验， 表明聚酯纤维材料用于沥青混凝土桥面铺装 可以显著提高沥青混凝土铺装的路用性能。 【关键词】性能；稳定性；耐久性 目前我国已建和在建的桥梁，大多采用 普通沥青混凝土作为复合桥面铺装的上面 层，不少沥青混凝土铺装层没有达到设计使 用年限，就发生了不同程度的损坏，影响了 桥梁的正常使用。沥青混凝土作为桥面铺装， 要求应有比道路沥青混凝土面层更好的高温 稳定性、低温抗裂性、疲劳耐久性和抗水性 能。因此，选择一种高性能的沥青混凝土铺 装层材料提高铺装层的路用性能是十分有意 义的。 ‘ 参考国内外发展动态与作法，我们在国 道改建施工中，采用聚酯纤维材料加强沥青 混凝土作为桥面铺装，并经有关试验证明和 实际观测对比，表明聚酯纤维加强沥青混凝 土可以显著改善铺装层的高温稳定性、疲劳 耐久性，并且具有低温抗裂性和防止反射裂 缝的性能。 本文拟通过桥长５０ｍ的施工和有关试验 对用聚酯合成纤维加强沥青混凝土铺装层做 一介绍，以供研究参考。 １、试验桥概况 试验桥位于于洪南阳湖街的南阳湖大 桥，该桥上部为预应力空心板梁桥，下部为 钻孔灌注桩墩台，桥面铺装结构为厚４ｃｍ沥 青混凝土＋１０ｃｍ防水混凝土。 ２、聚酯纤维加强沥青混凝土的材料组成 与试验 聚酯纤维加强沥青混凝土是在普通沥青 混凝土中加入０．３％成品聚酯纤维经拌和均 匀而成的沥青混合料，其施工工艺与普通沥 青混合料没有差异，聚酯纤维材料可直接加 入沥青混合料中拌和。本研究做了加与不加 聚酯纤维沥青混合料的马歇尔试验、车撤试 验、劈裂试验、弯曲试验及劈裂疲劳等试验。 目的是为了考察加聚酯纤维后沥青混合料的 强度特性、变形特性及疲劳特性。 ２．１原材料和级配 （１）沥青：沥青为盘锦大力公司生产的 ＳＢＳ Ｉ—Ｃ改性沥青。 （２）集料：集料采用玄武岩。 注：矿粉采用碳岩矿粉，其主要指标均 满足规范的要求 （３）矿料级配 根据工程的实际情况采用的级配为特定 的ＡＣ一１６Ｃ。 （４）聚酯纤维的基本性能指标 聚酯纤维沥青混凝土加强筋，是从石油 中提炼出来的１００％原聚酯材料，在温度为 ２４９￣Ｃ之下不会收缩、变形、软化和失去强度。 其主要技术指标：长度为（６．００－－Ｊ：１）ＩＩ＇１１１１｜直 径为（０．０２４．０．００２５）ｍｍ；，熔点温度为２４９℃； 抗拉强度为＞５００Ｍｐａ；断裂延伸率为（３３４．９） ％：比重为１．３６４－０．０４；颜色为自然色（白色）； 燃点温度为５５６℃；无卷曲性。 ２．２马歇尔试验结果 根据矿料的筛分结果进行试配，确定出 各种矿料用量的百分比，一种加入聚酯纤维， 另外一种不加聚酯纤维，分别成型马歇尔试 件，测试其物理指标及稳定度和流值。具体 试验结果如表ｌ所示。 表１ 沥青混合料马歇尔试验结果 油 稳定 流值 空隙 饱和 密度 沥青混合 石 度 料类型 比 ｋＮ ｎｌｎｌ 率％ 度％ ｇ／ｃｍ３ ％ ＳＢＳ＋聚酯 纤维 ５．０ １３．９ ３．４ ４．Ｏ８ ７０．６ ２．５５２ ＡＣ．１６Ｃ ● ＳＢＳ ５．０ １３．２ ３．５ ４．１５ ７２．１ ２．５８４ ＡＣ．１６Ｃ ２－３车撤试验结果 按马歇尔试验结果确定的最佳油石比 ５．０％成型车撤试验板，６Ｏ℃条件下保温测试 沥青混合料的动稳定度，试验均按《公路工 程沥青及沥青混合料试验规程》（ＪＴＪ Ｅ２０．２０１１）的要求进行，具体试验结果如表 ２所示。 表２沥青混合料车撤试验结果 沥青混合料 油石比 动稳定度 类型 ／％ （次／ｒａｍ） ＳＢＳ＋聚酯纤 维ＡＣ．１６Ｃ ５．０ ４．４２８ ＳＢＳ ＡＣ一１６Ｃ ５．Ｏ ３．８７９ ２．４劈裂试验结果 试验采用马歇尔试件，在１５℃和．１Ｏ℃ 条件下分别进行劈裂试验，试验设备为 ＭＴＳ８１０型材料试验系统，其余试验条件均 按（ＪＴＪ Ｅ２０—２０１１）的要求进行。具体试验结 果如表３所示。 表３沥青混合料劈裂强度试验结果 温度１５℃ 温度．１０＊Ｃ 沥青混合 劈裂强 破坏劲 劈裂强 破坏劲 度模量 度模量 料类型 度ＭＰａ 度ＭＰａ ／Ｍ［Ｐａ ／ＭＰａ ＳＢＳ＋聚酯 纤维 ２．２９３ ７９５ ４．２７８ ８６４１ ＡＣ．１６Ｃ ＳＢＳ ２．０６５ ６２０ ３．５５４ ６７２５ ＡＣ．１６Ｃ ２．５残留稳定度试验结果 按马歇尔最佳油石比成型马歇尔试件， 在６Ｏ℃水温中保温４８ｈ后进行测试，试验条 件均满足（ＪＴＪ Ｅ２０．２０１ １）的要求，具体试验 结果如表４所示。 表４沥青混合料残留稳定度试验结果 沥青混合料类型 残留稳定度％ ＳＢＳ＋聚酯纤维 ９５－３ ＡＣ．１６Ｃ ＳＢＳ ＡＣ．１６Ｃ ９０．６ ２．６冻融劈裂试验结果 冻融劈裂试验试件采用马歇尔试件，试 验条件为：试件置于真空容器中在７３０ ７４０ｍｍＨｇ真空下抽气１ ５ｍｉｎ，泡水保持０．５ｈ， 然后放入低温箱中（一１８℃）保持１６ｈ，取出 后立即放入６ｏ℃恒温水浴中浸泡２４ｈ，再取 出置于２５℃水中不少于２ｈ，然后进行劈裂试 验，具体试验结果如表５所示。 表５沥青混合料冻融劈裂试验结果 沥青混合料类 劈裂强度 劈裂强度 冻融劈 标准值 条件值 裂强度 型 ／Ｍｐａ ／ＭＰａ 比／％ ＳＢＳ＋聚酯纤 维ＡＣ一１６Ｃ ｌ＿９８３ １．７５８ ８８．７ ＳＢＳ ＡＣ．１６Ｃ １．５６４ １．１６５ ７４．５ ２．７小梁弯曲试验结果 试件采用车撤板经切割成３０ｍｍｘ３５ｍｍ ｘ２５０ｍｍ的梁式试件，试验温度分别采用 １５℃和．１Ｏ℃，试验在ＭＴＳ材料试验系统上 进行，其余试验条件均满足（ＪＴＪ０５２．２０００） 的要求，具体试验结果如表６所示。 表６沥青混合料小梁弯曲试验结果 温度１５℃ 温度．１Ｏ℃ 弯曲强 劲度模 变曲强 劲度模 沥青混合料 度ＭＰａ 量ＭＰａ 度ＭＰａ 量ＭＰａ ＳＢＳ＋聚酯纤 维ＡＣ一１６Ｃ ５．０７１ ５１８ ｌ１．９７４ ４９４７ ＳＢＳ ＡＣ一１６Ｃ ３．８７６ ２３６ ９．４５ｌ ４４７４ ３、结语 本文针对沥青混合料加入聚酯纤维前后 力学性能的差异得到如下结论。 （１）加入聚脂纤维后，混合料夯实度略 降低，这是因为纤维质量轻，在同样压实力 下，密度有所降低，稳定度和流值均增大， 高温稳定性显著改善。 （２）加入聚脂纤维后，沥青混合料低温 抗裂性能提高２６．６％，即有一定的韧性，对 减少沥青混凝土铺装层的裂缝起到了很好的 效果。 （３）加入聚酯纤维后，冻融劈裂强度提 高１９．０６％，说明该材料具有很好的抗冻与抗 水损坏性能。 （４）由于沥青混合料中纤维数量巨大， 且均匀分布在其中，使得混合料劲度模量提 高１０．５％，疲劳寿命提高１．５倍 （５）工程实践证明，其旅工工艺简便， 无需增加施工设备。
不同种类路用纤维的技术性能及适用性分析
爹 ８ｌ 年２９５膂 张丰状：不同种类路用纤维的技术性能及适用性分析 ・１３９・
率为９％左右，热稳定性居中。
２．２吸持沥青能力
纤维吸持沥青的能力与沥青和纤维问的相容特性密切相关，
吸持能力强的纤维，能够减少自由沥青的含量，在高温条件下保
持沥青胶浆的稳定性，防止离析和泛油现象的发生。
吸持沥青能力试验：在１０ ｇ纤维中加入一定质量的沥青，均
匀混合后，置于１６０℃烘箱中烘至质量基本不再变化，称取总质
量，试验结果见表２。从表２结果分析得出，木质纤维吸持沥青能
力最强，其次为聚酯纤维、聚丙烯腈纤维，矿物纤维吸附沥青能力
最弱，同种类型沥青混凝土在相同纤维掺量下，木质纤维沥青混
凝土的最佳沥青用量也就最高。
表２纤维吸持沥青能力试验结果
纤维质量 纤维沥青 析出沥青 吸持沥青 纤维种类 吸持倍数 ｇ 总质量／ｇ 质量／ｇ 质量／ｇ 聚酯纤维 １０．０ １６５．０ ９３．２ ６１．８ ６ ２ 矿物纤维 １０．０ １６４．３ １ｌ１．６ ４２．７ ４．３ 木质纤维 １Ｏ．０ ｌ８Ｏ．５ ９２．５ ７８．０ ７．８ 聚丙烯腈纤维 ｌＯ．０ １６６．２ ９５．３ ６０．９ ６．１
２．３吸湿性能
纤维的吸湿性能不仅对纤维自身的储存和使用性能产生影
响，更会影响到加入到沥青混凝土后的综合性能，尤其是抗水损
害性能。
吸湿性能试验：同样称取纤维１０ ｇ，装入烧杯共同放入２０℃
相对湿度９０％的保湿箱中，测定５ ｄ后纤维的质量变化，结果如
表３所示。从表３的吸湿性能也可以看出，木质纤维的吸湿率最
高，最容易受潮，受潮后的木质纤维自身的性能以及拌合性能将
会降低，因此使用木质纤维时尤其应注意贮存防潮。聚酯纤维和
聚丙烯腈纤维的吸湿率较低，容易存储，抗水损害能力较强。
表３纤维吸湿性能试验结果
纤维种类 纤维质量／ｇ 吸湿后质量／ｇ 吸湿率／％ 聚酯纤维 ｌ０．０ １０．６ ６ 矿物纤维 ｌＯ．Ｏ １１．５ １５ 木质纤维 １０．Ｏ １２．５ ２５ 聚丙烯腈纤维 １０．Ｏ １Ｏ．７ ７
公路沥青路面玄武岩增强纤维应用分析
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。它不但可以提高结构的质量，还可以起到很好地增强作用。依靠中国的主要原料，美国、日本等国对其进行了技术封锁。钢材价格便宜，但其机械性能比碳纤维好，而且某些物理特性也有明显的缺陷，严重影响了工程实际的使用。玄武岩纤维是一种新的无机纤维，是一种新兴的纤维材料。这是一种很好的物理和力学结构。混凝土具有较好的应力和变形协调能力。玄武岩纤维混凝土是一种新型的纤维增强混凝土，其成本较高。结果表明，玄武岩纤维混凝土的结构功能类似于混凝土。玄武岩纤维混凝土耐腐蚀性能研究、轻质、易于施工、造价低廉等优点。在混凝土梁、柱、墙、板等结构中，可以采用碳纤维增强结构，具有良好的应用前景。