摻加不同纖維高粘彈瀝青力學(xué)性能影響分析★

王 律 明

(慈溪市建筑安裝工程質(zhì)量監(jiān)督站，浙江 慈溪 315300)

·建筑材料及應(yīng)用·

摻加不同纖維高粘彈瀝青力學(xué)性能影響分析★

王 律 明

(慈溪市建筑安裝工程質(zhì)量監(jiān)督站，浙江 慈溪 315300)

以慈溪市政水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土面層，在基層與面層之間設(shè)置高粘彈瀝青砂應(yīng)力吸收層為工程背景，研究了不加纖維、摻加木質(zhì)素纖維與摻加玄武巖纖維對瀝青砂力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，摻加玄武巖纖維的瀝青砂力學(xué)性能優(yōu)于不加纖維與摻加木質(zhì)素纖維兩種情況，且玄武巖纖維最佳摻量為0.4%。

瀝青砂，木質(zhì)素纖維，玄武纖維，最佳摻量，最優(yōu)性能

0 引言

沙慶林在2001年就指出隨著我國已規(guī)劃的公路網(wǎng)絡(luò)的逐步完善，我國的公路建設(shè)將逐步轉(zhuǎn)移到公路維修、改造及養(yǎng)護(hù)方面，并且要努力提高路面的使用性能，即追求路面行車平穩(wěn)、舒適、低噪聲，減少對環(huán)境和生態(tài)的影響及耐久性等方面[1]。

為了獲得性能優(yōu)良的瀝青混合料，考慮在其中加入纖維材料以改進(jìn)其物理、力學(xué)性能[2]。木質(zhì)素纖維、礦物纖維是目前瀝青混合料中常用的添加劑[3]。木質(zhì)素纖維具有較好的溫度與化學(xué)穩(wěn)定性，且對環(huán)境無害，但其易氧化與大吸水性的特點(diǎn)對瀝青性能影響較大[4]；礦物纖維如玄武巖纖維是一種新型的環(huán)境友好、壽命長、低成本且高性能的環(huán)保材料[5]，是一種值得推廣的新材料。本文以慈溪市市政水泥混凝土路面改造，在其上加鋪瀝青混凝土面層為項(xiàng)目背景。為了抑制基層裂縫反射，該工程在面層與基層之間設(shè)置了一層高粘彈瀝青砂應(yīng)力吸收層。本文旨在通過添加纖維材料，分析比較無纖維、摻加木質(zhì)素纖維與摻加玄武巖纖維三種情況下瀝青砂力學(xué)性質(zhì)，獲得最佳纖維類型與最佳纖維摻量，將瀝青砂性能在原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化。

1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用的高粘彈瀝青膠合料由70號瀝青、SBS(7%)、SEBS(1%)、芳香烴(5%)、其他助劑(1%)組成。使用礦料為礦料玄武巖，根據(jù)慈溪市誠正建設(shè)工程檢測有限公司提供的《高粘彈瀝青砂配合比試驗(yàn)報告》得出瀝青砂的配合比為碎石5 mm～10 mm ∶碎石3 mm～5 mm∶石屑0 mm～3 mm∶高粘彈瀝青=17∶33∶50∶8.81，孔隙率為1.07%。采用小梁三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)評價不同瀝青砂強(qiáng)度，試件的尺寸為250 mm(L)×30 mm(b)×35 mm(h)，是由規(guī)范(交通公路科學(xué)研究院)T0703—2011的碾壓法成型，后經(jīng)過高精度切割機(jī)切割而成的，試件的有效跨徑為200 mm。

2 最佳纖維摻量

為了確定木質(zhì)素纖維與玄武巖纖維在瀝青砂中的最佳摻量，在25 ℃下，加載速度為10 mm/min進(jìn)行三點(diǎn)彎曲對比試驗(yàn)，木質(zhì)素纖維與玄武巖纖維摻量分別為0.3%,0.4%與0.5%。試驗(yàn)結(jié)果如圖1與圖2所示。由圖1與圖2可知，木質(zhì)素纖維與玄武巖纖維的摻量在0.4%時，小梁達(dá)到最大強(qiáng)度，即最佳摻量均為0.4%。其中，玄武巖纖維的摻量變化引起的小梁強(qiáng)度變化最為明顯，且摻量大于或小于0.4%時小梁強(qiáng)度均小于摻量為0.4%時的強(qiáng)度；木質(zhì)素纖維從0.3%變化至0.5%時，小梁強(qiáng)度變化不明顯。

3 溫度與應(yīng)變率的影響

瀝青混凝土是一種強(qiáng)度與溫度、加載速度高度相關(guān)的材料。在纖維最佳摻量為0.4%的條件下，為了比較不摻纖維與摻加不同纖維，瀝青砂強(qiáng)度對應(yīng)變率變化與溫度變化的敏感程度，進(jìn)行對照試驗(yàn)。

3.1 不同溫度下

分別在5 ℃,15 ℃和25 ℃下，以1 mm/min的加載速率進(jìn)行小梁彎曲對照試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖3～圖5所示。由圖可知：5 ℃下，摻加纖維可提高小梁韌性；摻加纖維可提高小梁在任一溫度下的剛度；相對而言，摻加了玄武巖纖維的小梁提高的強(qiáng)度較木質(zhì)素纖維更大。

3.2 不同加載應(yīng)變率下

在25 ℃下，分別以1 mm/min，5 mm/min，20 mm/min，50 mm/min進(jìn)行小梁彎曲對照試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖5～圖8所示。由圖可知：任一加載速率下，摻加纖維均能夠增強(qiáng)小梁強(qiáng)度；摻加纖維，能夠增強(qiáng)荷載與位移之間的線性相關(guān)性，即更接近線彈性；相較而言，摻加玄武巖纖維對小梁的強(qiáng)度增強(qiáng)效果較木質(zhì)素纖維更穩(wěn)定。

4 結(jié)語

本文以慈溪水泥混凝土道路加鋪瀝青混凝土面層改造工程在兩層之間設(shè)置高粘彈瀝青砂為應(yīng)變吸收層為背景，分析了瀝青砂中不摻加纖維與摻加木質(zhì)素纖維、摻加玄武巖纖維三種情況下的強(qiáng)度變化規(guī)律。通過試驗(yàn)研究得出：

1)木質(zhì)素纖維與玄武巖纖維的最佳摻量均為0.4%。

2)木質(zhì)素纖維與玄武巖纖維摻量分別為0.4%時，均能提高瀝青砂的剛度，且兩者對瀝青砂強(qiáng)度的提高比例相近。

3)考慮到木質(zhì)素纖維易氧化即不穩(wěn)定的特點(diǎn)，玄武巖纖維將具有更廣的應(yīng)用前景。

[1] 沙慶林.高速公路瀝青路面早期破壞現(xiàn)象及預(yù)防[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2] 任 旭.纖維瀝青混合料性能室內(nèi)試驗(yàn)研究[D].長沙：長沙理工大學(xué)，2012.

[3] 高春妹.玄武巖纖維瀝青混凝土性能研究與增強(qiáng)機(jī)理微觀分析[D].吉林：吉林大學(xué)，2012.

[4] 于雪松.玄武巖纖維瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計及老化性能研究[D].吉林：吉林大學(xué)，2012.

[5] 郭 歡，麻 巖，陳姝娜，等.連續(xù)玄武巖纖維的發(fā)展及應(yīng)用前景[J].中國纖檢，2010(5):76-79.

Influential analysis on high-viscosity high-elasticity asphalt with different fibers★

Wang Lvming

(CixiBuildingInstallationEngineeringQualitySupervisionStation,Cixi315300,China)

Taking Cixi municipal cement concrete pavement paving asphalt concrete layer and setting high-viscosity high-elasticity asphaltic sand stress absorbing layer between foundation base and surface layer as the engineering background, the thesis studies impact of mixing lignin fiber without mixing fiber and mixing basalt fiber upon mechanical performance of asphaltic sand. Results show that: mechanical performance of asphaltic sand with mixing basalt fiber is better than that of mixing lignin fiber and non-mixing fiber， furthermore, the optimal additive amount of basalt fiber is about 0.4%.

asphaltic sand, lignin fiber, basalt fiber, optimal additive amount, optimal performance

2015-04-02★：寧波市科技計劃項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：2013C50002);浙江省自然科學(xué)基金資助(項(xiàng)目編號：LY13E080006)

王律明(1972- )，男，高級工程師

1009-6825(2015)17-0082-02

TU535

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