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摘要 为研究冻融循环条件下不同纤维种类对沥青混凝土强度的影响,采用冻融循环试验和劈裂试验方法,对比分析了不同纤维种类及不同掺量的沥青混凝土劈裂强度变化规律,研究结果表明:在冻融循环作用下,矿物纤维沥青混凝土的劈裂强度均为最佳值,其次是聚酯纤维沥青混凝土,木质素纤维沥青混凝土的劈裂强度最小;在经过9次冻融循环后,当纤维掺量为4%时,矿物纤维、聚酯纤维及木质素纤维沥青混凝土的劈裂强度均为最大值。其结论可为纤维沥青混凝土的设计及施工研究提供参考和借鉴。 关键词 矿物纤维 | 沥青混凝土 | 冻融循环 | 劈裂强度 引言 近年来,我国道路工程迅猛发展,沥青混凝土路面因具有噪音小和施工周期短等优点,在高等级公路中得到了广泛应用[1]。由于沥青混凝土本身强度较低,在冻融循环和外力荷载作用下,沥青路面的水稳定性能极易遭到破坏,严重影响道路安全运营。因此,加强对沥青混凝土路用性能的研究具有重要意义[2]。 目前,国内外研究者从多个方面对纤维沥青混凝土的路用性能进行了探讨,并取得了重要研究结果,而关于不同纤维种类对沥青混凝土冻融劈裂强度的影响仍需进一步研究[3-4]。例如,黄春水等[5]针对纤维沥青混凝土弯曲性能试验展开研究,结果表明纤维含量特征参数能综合反映纤维体积率和长径比对沥青混凝土弯曲性能的影响;文中试验范围内,聚酯纤维沥青混凝土的最佳纤维体积率、长径比和纤维含量特征参数分别为0.35%、324和1. 13。 常睿等[6]关于聚酯纤维复配RET改性沥青混合料的技术性能展开研究,结果表明聚酯纤维复配RET能够显著改善沥青混合料的高温稳定性,有效改善RET改性沥青混合料的低温性能,且对沥青混合料的疲劳性能有较显著的影响。秦先涛等[7]关于纤维水泥乳化沥青混凝土的增强效应及微观机理展开分析,结果表明两种纤维水泥乳化沥青混凝土的马歇尔稳定度增幅明显;在聚酯纤维掺量为0.3%、水镁石纤维掺量为0.2%时FRCEAM的间接拉伸强度分别取得最大值,抗压强度虽最小但对应的峰值应变最大。王增先[8]针对浅析玻璃纤维对温拌沥青混合料路用性能的影响展开研究,结果表明改善后的玻璃纤维对各种温拌沥青混合料具有较好的适用性,加入玻璃纤维后,沥青混合料各项路用性能均有不同程度改善和提高。基于此,本文在通过借鉴和参考已有研究的基础上,采用冻融循环试验和劈裂试验方法,对比研究不同纤维种类对沥青混凝土冻融劈裂强度的影响规律。 原材料 沥青混合料主要由沥青、粗细集料和纤维等组成,原材料性质在沥青路面路用性能方面具有较大的作用和影响,本文根据我国相关规范要求选取以下原材料进行沥青混凝土劈裂强度性能试验研究: a. 沥青: 试验选用70#基质沥青,该沥青基本性能测试结果如表1所示。…
062023-03
摘要 为了提升沥青混合料的性能,采用滑移剪切试验装置测试了木质素纤维、矿物纤维、聚酯纤维、复合纤维在相同掺量与各自最佳掺量下纤维沥青混合料的滑移剪切性能,验证纤维的加筋效果。试验结果表明:加入纤维后,沥青混合料的滑移剪切能大大提高,纤维显著改善了沥青混合料的加筋效果;不同种类的纤维沥青混合料滑移剪切能有明显的区别。 关键词 道路材料、纤维沥青、加筋性能、沥青混合料 引言 沥青混合料中加入纤维材料,是改善沥青混合料综合性能的主要途径之一[1-3]。该方法不仅可以提高混合料的耐老化性能、抗永久变形的能力[4-6];而且纤维和沥青之间形成的复杂三维网络结构能让纤维沥青混合料的整体力学性能得到明显改善[7-8]。 目前,各国学者对纤维沥青的加筋效果展开了相关的研究:傅珍等研究了纤维沥青混合料抵抗老化能力的效果和机理[9];陈永慧研究了玄武岩纤维对沥青最佳用量的影响,并得出适合的纤维沥青混合料的制备工艺[10];吴萌萌等研究了纤维掺量、纤维种类等因素对沥青胶浆高低温性能的影响,结果表明纤维的掺入能提高沥青胶浆高温稳定性和低温抗裂性能[11];ADavar等研究了玄武岩纤维和硅藻土的复合材料对于热拌沥青(HMA)混合料疲劳寿命和拉伸强度的影响,结果表明纤维与硅藻土的使用可以使其寿命加倍,并且这种复合材料可以很好地弥补沥青混合料在较低温度下的弱点[12];陈奕琛等通过低温弯曲蠕变试验,研究了在不同试验温度和不同的纤维掺量下沥青混合料的低温抗裂性[13];李宗毅通过对不同玄武岩纤维掺量下的纤维沥青混合料进行试验,研究了纤维掺量对改性沥青混合料路用性能的影响[14];QLiu等研究了添加钢纤维对沥青混合料性能的影响,结果表明添加钢纤维可以提高沥青混合料的水稳定性、抗断裂性能[15]。 当前对纤维沥青的研究主要集中在比较沥青混合料加入纤维前后相关性能指标的变化上,而对于纤维在混合料中加筋作用的探讨,并以此指导混合料的配合比设计和综合性能的改善研究较少。 本文基于现有研究成果,通过滑移剪切试验,对几种纤维沥青混合料的滑移剪切性能进行分析,从而验证纤维在沥青混合料中的加筋效果,提出一种有关纤维沥青混合料的设计方法,以便为道路工程中不同沥青混合料的设计提供参考。 原材料性能 (1)沥青。沥青采用韩国SK70#重交通道路石油沥青,其技术指标均满足规范要求,如表1所示。 (2)集料。为了减弱粗细集料之间的摩擦、接触和嵌挤等复杂作用对纤维加筋效果的影响,选取砂粒式AC-5中值级配。细集料的表观相对密度如表2所示。 (3)纤维。本文选取3种传统纤维(木质素纤维、矿物纤维、聚酯纤维)与一种新研发的复合纤维。复合纤维是将木质素纤维和聚酯纤维按照一定比例组合而成,兼有二者的优点。4种纤维外观形态见图1。 试验方法…
摘要 由于高速公路上车速非常快,为了保证高速公路行车安全,必须要保证高速公路的路面状况良好;另一方面,由于高速公路经常供给大货车进行货物长途运输,对于高速公路沥青路面的建筑质量与强度也提出了更高的要求。对高速公路沥青路面建设的建设材料、建设工艺和建设结构进行分析,探求高速公路沥青路面建筑一体化实现的可行方法。 关键词:沥青路面;高速公路;一体化 0 引言 当前我国的高速公路普遍存在着路面早期损害较为严重的问题,这一问题的产生,不仅会导致高速公路的路况变差,从而威胁到高速公路行车安全,还导致高速公路的维护难度加大,维护成本上升,不利于节约高速公路建设资源。高速公路沥青路面早期损害现象较为严重的一个重要原因就在于,高速公路沥青路面的建设材料、工艺与结构设计之间存在着一定的不协调,从而导致了沥青路面的整体质量受到了影响。因此高速公路沥青路面建设单位在高速公路建设的过程中,应当采用一体化的沥青路面设计与建造方法,从而促进高速公路整体质量的提升。 1 当前我国的高速公路沥青路面建设病害现状 在当前社会主义市场竞争愈发激烈的大环境下,货物运输行业从业者为了获得更高的经济效益,往往将货车超载运行,这就对高速公路的沥青路面造成了极大的损害。在车胎高强度的反复摩擦中,高速公路沥青路面的表面磨损现象比较严重,出现磨光和麻面问题,且沥青路面的防滑能力减弱,增加了高速公路路面行车的危险程度。又由于高速公路的沥青层厚度有限,在长期使用的过程中,沥青层非常容易出现裂缝,沥青层的高温性能不同,也经常会导致沥青层在恶劣使用环境中开裂,出现车辙。近年来部分公路养护单位对高速公路的沥青路面进行了加厚处理,在一定程度上加固了沥青层的强度,然而,由于沥青层上层材料的低温性能不足,在寒冷天气的作用下,加厚的沥青层表面多会出现横向裂纹。除此之外,我国早期的高速公路建设中引入了西方的磨耗层建造技术方法,但这种技术方法并不适用于我国的自然地理环境,这就导致了高速公路沥青层空隙率大,在路面积水后沥青层非常容易渗水,从而导致沥青层表面开裂,造成路面损害。 2 当前我国高速公路沥青路面的使用与建设的问题分析 2.1 沥青混合材料的材料设计与沥青路面的施工不协调 高速公路的沥青路面建设是一个整体的过程,无论是对于高速公路沥青路面的材料混合设计,还是对于沥青路面的施工建设,都必须采用协调一致的方法,从而在最大限度上的减少沥青路面的质量问题,提升高速公路沥青路面整体质量效果。然而在我国的高速公路沥青路面建设过程中往往将这两个环节分开进行,这种做法就非常容易导致高速公路沥青路面建设的一体化水平受到影响,从而为沥青路面的质量埋下隐患。…
摘 要 从2种纤维和纤维沥青胶浆的微观特性试验出发,通过对纤维技术性能试验,常规沥青胶浆试验和DSR试验等,系统的分析了两种纤维的技术性能,检验不同纤维对沥青胶浆的性能影响,并对纤维的加强和改善作用机理进行了剖析。试验结果表明,纤维与沥青具有较好的相容性,两种纤维在一定程度上均可以改善沥青胶浆的抗剪切性能和稳定性。 关键词 木质素纤维 | 矿物纤维 | 纤维沥青胶浆 | 高温性能 在沥青中掺加纤维可以明显提高沥青路面使用性能,在国外已有几十年的研究应用历史,而我国自90年代末才开始陆续推广使用。目前国内对纤维改性沥青混合料性能进行了较深入研究,但对纤维改善沥青性能作用机理尚欠微观的系统的分析。纤维掺加到沥青中,纤维与沥青之间存在着复杂的相互作用关系,纤维种类的改变也会显著影响纤维沥青胶浆的性能。为此,本文将木质素纤维和玄武岩矿物纤维进行系统研究对比,分析两种纤维的技术性能,研究纤维沥青胶浆改善作用机理和效能。 原材料 纤维 纤维是一种由连续或不连续的细丝组成的材料,常用的有天然纤维和人造合成纤维。天然纤维一般是自然界存在的,可以直接取得,比如利用矿物、棉等经过处理加工制得与沥青掺配的矿物纤维、木质素纤维等天然纤维;人造合成纤维是对一些高聚物经过化学加工制成,如聚酯纤维。 (1)木质素纤维 木质纤维是天然木材经过筛选、分裂、高温处理、漂白、化学处理、中和、筛分成不同长度和粗细度的纤维。由于处理温度高达250℃以上,在通常条件下是化学上非常稳定的物质,不为一般的溶剂、酸、碱腐蚀,具有无毒、无味、无污染、无放射性的优良品质,不影响环境,对人体无害,属绿色环保产品,这是其它矿物质素纤维所不具备的。纤维微观结构是带状弯曲的,凹凸不平的,多孔的,交叉处是扁平的,有良好的韧性、分散性和化学稳定性,吸水能力强,有非常优秀的增稠抗裂性能。 (2)矿物纤维 矿物纤维目前主要是玄武岩矿物类纤维。路用矿物纤维是以玄武岩经1600℃高温、编纺、表面静电处理后上胶而成。因此矿物纤维的高温稳定性非常好,在混合料拌和、碾压及使用过程中不会产生耐热性差的问题。 基质沥青 本研究选用某型70号重交沥青,按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE-20-2011)的要求对基质沥青进行了3大指标试验,满足规范所规定的要求,试验结果如表1所示。…