现代交通向着交通密度大、轴载重、渠化交通的方向发展,从而对沥青面层的路用性能提出更高的要求。为了改善面层的使用性能,人们探索了多种措施,其中在沥青混合料中掺加纤维添加剂是国内外已获成功的一种方法,如SMA、OGFC、桥面铺装和普通沥青混凝土中均有使用。
当短纤维加到沥青混凝土中,纤维与纤维、纤维与周围基体之间由于纤维的不连续性而存在着复杂的相互作用,它会显著地影响复合材料的韧性和破坏过程,具有增弹、增粘、增强和增韧的作用。国内外沥青混凝土中掺加使用的纤维主要有木质素纤维、化学短纤和无机短纤维等,其性能效果各有千秋。其中由于木质素纤维不能再生、聚合物纤维价格高的缺点,国外大批量用于沥青混凝土的是玄武岩短纤维。玄武岩短纤维与其它纤维的试验数据如表4。数据表明,玄武岩短纤维在抗水损坏、提高油石比等性能方面与其它纤维相当;在抗高温车辙、抗低温弯曲、析漏和抗飞散等性能方面具有优势。另外玄武岩短纤维还具有价格便宜、阻燃抑烟的优点,特别适用于隧道内的阻燃沥青面层。
纤维种类
木纤维
聚酯纤维
玄武岩短纤维
沥青型号
AH-90#
东海基质
SBS改性
集料种类
AC-13I
DAC-16
AK-13A
纤维掺加量
0.3
0.3
0.4
塔堡标准飞散损失值(%)
3.2
2.1
℃析漏率减少幅度(%)
94.3
54.7
98.1
掺加效果
最佳沥青用量(%)
掺加前
5.1
4.9
4.7
掺加后
5.3
5.5
4.9
稳定度
(kN)
掺加前
8.32
11.42
14.88
掺加后
9.89
10.65
16.00
流值
(mm)
掺加前
22
36.2
25
掺加后
20
52.5
29.3
残留稳定度(%)
掺加前
80.77
92.55
88.1
掺加后
96
96.98
95.4
车辙动稳定度(次/mm)
掺加前
掺加后
最大弯拉应变(μm)
掺加前
掺加后
表1各种纤维掺加剂对比试验数据
玄武岩矿石是沥青混合集料的常见材料。以玄武岩碎石为主集料构成的玄武岩碎石沥青路面,其高温抗变形能力和抗冻性能好,抗水害的性能好,路面耐磨耐压,可以用于高速公路和一级公路,原料来源广泛。目前,交通部颁标准《JTGF40-公路沥青路面施工技术规范》之第4.11《纤维稳定剂》中,已经明确提出了“在沥青混合料中掺加的纤维稳定剂宜选用木质素纤维、矿物纤维等”,“矿物纤维宜采用玄武岩等矿石制造”。同时由于木质素纤维不能再生、聚合物纤维价格高、玄武岩矿物纤维掺加效果好但不环保的缺陷,经过技术工艺研发改进,我们开发了沥青混凝土用玄武岩短切纤维。玄武岩短切纤维的特点主要有:
◆与沥青的亲和力强
◆吸油效果好
◆耐高温性能优良
◆力学性能好
◆分散性好
◆耐酸碱能力强
◆抗老化性能好
◆防水侵蚀且不吸水
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