路用纖維技術性能及瀝青膠漿粘度試驗研究

楊 樹

(山西省公路局大同分局，山西 大同 037006)

路用纖維技術性能及瀝青膠漿粘度試驗研究

楊 樹

(山西省公路局大同分局，山西 大同 037006)

對三種路用纖維(木質素纖維、聚酯纖維、礦物纖維)的技術性能進行了試驗研究，并應用粘度計對三種纖維瀝青膠漿的粘度進行了測試，得出了不同種類纖維的技術特點，以供實際應用參考。

瀝青,纖維,膠漿,粘度,技術性能

0 引言

為了增強瀝青路面的使用性能，尤其是防止路面早期開裂及高溫車轍，纖維材料在瀝青混合料中得到大量應用[1]。纖維分散于瀝青混合料中，能夠利用吸附作用，纖維膠漿空間膠結網絡作用以及其自身的高強度抗拉作用對界面進行增強。

從目前研究和應用成果，路用纖維的種類和規格也比較廣泛，為了將纖維的增強作用體現的更為明顯，則應根據工程實際的技術特點來對纖維的特性進行對比分析，纖維的種類、長度、直徑、分布情況等都會對瀝青混合料的性能產生直接影響[2]。

纖維的種類豐富，當前瀝青混合料中摻入的纖維種類一般有聚酯纖維、聚丙烯腈纖維、礦物纖維、木質纖維等，張爭奇等人通過室內試驗對纖維瀝青混合料的路用性能進行研究，表明聚酯纖維瀝青混合料具有良好的高低溫性能[3]。

纖維膠漿在纖維瀝青混合料中所占比例雖小，但其作為多維空間膠結體系的重要部分，直接影響纖維瀝青混合料的各方面性能，具有重要的膠結作用。

為此，本文首先對三種纖維的技術性能進行試驗研究，其次通過制作纖維膠漿材料，研究纖維種類對于纖維膠漿粘度的影響。

1 纖維種類

1.1 木質素纖維

木質素纖維原材料為植物，經過高新技術處理，重新拉絲成纖維，在260 ℃高溫以上進行處理，其化學性質非常穩定[4]，木質素纖維放大200倍及2 000倍后的微觀形貌如圖1所示。

1.2 聚酯纖維

聚酯纖維為新技術防裂增強型材料，其主要原材料為聚酯(PET)生產過程中摻入母體材料，經過熔融、擠出、高速度噴絲、高倍率拉伸，再經過表面處理技術，利用專業剪切設備切斷而成[5]，圖2為聚酯纖維的微觀形貌。

1.3 礦物纖維

礦物纖維主要以玄武巖為原料，通過特定的程度處理，在160 ℃高溫下熔融抽絲后獲得[6]，其微觀形貌如圖3所示。

2 纖維技術性能

2.1 性能指標

本研究中采用的木質素纖維產自德國JRS公司，聚酯纖維產自山東天匯纖維有限公司，礦物纖維產自北京福瑞安公司，三種纖維的常規性能指標見表1。

表1 纖維性能指標

2.2 吸持瀝青能力

本研究采用網籃試驗來評價纖維吸持瀝青的能力，具體試驗步驟為：將10 g纖維與瀝青混合經過高溫剪切攪拌，置于燒杯上面的網籃上，165 ℃烘箱12 h，至質量近乎無變化，測量其析出的瀝青質量，通過計算纖維吸持瀝青的質量來得出其吸持倍數，結果見表2。

表2 纖維吸持瀝青能力試驗結果

2.3 吸濕性能

本研究采用簡易保濕箱試驗來評價纖維的吸濕性能，其步驟為：同樣稱取10 g的纖維，裝入燒杯共同放入保濕箱中(溫度20 ℃、相對濕度90%)，測定5 d后纖維的質量變化，結果如表3所示。

表3 纖維吸濕性能試驗結果

2.4 耐熱性能

在瀝青混合料拌合過程中，纖維要經過170 ℃～180 ℃高溫加熱，改性瀝青的溫度則更高，因此要求纖維要具有良好的耐熱性能。將纖維裝于坩堝中于200 ℃下放置60 min后觀察顏色變化及測量纖維的質量損失結果，如表4所示。

表4 耐熱性能試驗結果

3 不同種類纖維膠漿的粘度試驗

本研究中采用粘度計為DV-2型粘度計(美國Brookfield生產)，輸入電壓為220 V，頻率為50 Hz(見圖4)，本試驗溫度為135 ℃，纖維摻量為1.0%，不同種類纖維膠漿的粘度試驗結果見圖5。

從圖5中可以看出，纖維的摻入提高了瀝青膠漿的粘度，三種纖維中聚酯纖維在相同溫度下對于瀝青膠漿的粘度增強作用最為明顯，其次為木質素纖維，礦物纖維對于增粘作用的貢獻最小。聚酯纖維的長度和韌性較大，在攪拌過程中能夠保持其形狀，導致更容易拌合。相同摻量下，聚酯纖維具有更大的比表面積，纖維與瀝青形成的接觸面積更大。另外聚酯纖維屬于聚合物纖維，與瀝青具有更好的粘結性能，因此聚酯纖維可以更大程度上增強瀝青膠漿的粘度。礦物纖維雖然長度較長，但由于其自身脆性較大，在與瀝青混合料的拌制過程中易出現破碎現象。而且礦物纖維屬于無機礦料，其與纖維的粘度和相容性能均較弱，從而導致其對瀝青膠漿的粘度增強效果最弱。

4 結語

本文對三種路用纖維的技術特性進行了研究，并對相應的三種纖維瀝青膠漿進行了粘度試驗，得出如下結論：

1)三種纖維熔點都達到了200 ℃以上，能夠滿足纖維瀝青混合料高溫加熱的基本要求，三種纖維中木質素纖維加熱后質量損失較大，耐熱性差。

2)吸濕試驗表明木質素纖維的吸濕率最高，達到25%，因此應注意使用中的防潮處理。

3)三種纖維中木質素纖維的吸持瀝青能力最強，在SMA和OGFC型瀝青混合料中摻入木質素纖維能夠起到防止瀝青析出的良好效果。

4)聚酯纖維對于瀝青膠漿粘度增強效果最為顯著，在密級配瀝青混合料中摻入聚酯纖維起到的增強效果也最為明顯。

[1] 武賢慧,張登良.纖維增強瀝青混凝土低溫性能研究[J].公路交通科技,2005,22(2):7-9.

[2] 陳華鑫,李寧利,胡長順,等.纖維瀝青混合料路用性能[J].長安大學學報(自然科學版),2004,24(2):1-6.

[3] 張爭奇，胡長順.纖維加強瀝青混凝土幾個問題的研究和探討[J].西安公路交通大學學報,2001，21(1):29-32.

[4] 黃 彭.木質纖維在瀝青混合料中的應用[J].西安建筑科技大學學報(自然科學版)，2005,37(1):104-107.

[5] 廖衛東,吳少鵬,張繼寧,等.聚酯纖維對SMA性能影響的研究[J].公路,2004(4)：124-126.

[6] 羅福蘭,施 兵,楊紅輝.德蘭尼特AS纖維瀝青混合料路用性能研究[J].中外公路,2004,24(4):132-133.

Technical performance of road using fibers and asphalt mastic viscosity test

YANG Shu

(ShanxiProvincialHighwayBureauDatongBranch,Datong037006,China)

The technical performance of three kinds of road using fibers (lignin fibers, polyester fibers, mineral fibers) were studied and viscosity of three kinds of fibers asphalt mastic were tested with the viscometer applied, technical characteristics of different types of fibers were obtained, so as to provide some reference for practical applications.

asphalt, fiber, mastic, viscosity, technical performance

1009-6825(2014)34-0121-02

2014-09-24

楊 樹(1979- )，男，工程師

U414

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