聚酯纤维对沥青混性能的影响研究

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摘要：聚酯纤维作为一种良好的沥青混合添加材料。在沥青路面工程中的应用起来越广泛。 通过室内对比试验，对添加聚酯纤维后的沥青混合料性能进行了研究。

关键词：聚酯纤维；沥青混合料；性能；研究

1 概述

随着我国高速公路的建设与发展，沥青混凝土路面的应用越来越广泛，但由于交通量的不断增加，超重车辆尚未得到有效控制，沥青路面早期损坏非常普遍，主要表现形式为车辙和裂缝，严重影响了沥青混凝土路面的使用寿命。2005年7月，交通部在南京举办的全国沥青路面技术研讨会上，来自全国各地的专家对沥青路面车辙和裂缝的成因进行了分析，提出了两种解决办法：一是通过改善矿质混合料的级配来提高沥青混合料的高温抗变形能力；二是通过改善沥青性能品质来提高沥青混合料的粘聚力，提高沥青混合料的整体性能，增强抵抗变形能力。近年来，据交通科研施工部门的大量实践应用和各种理论分析，在沥青混合料中加入高分子合成纤维加筋材料能极大地改善沥青混凝土整体性能，在一定程度上解决了沥青混凝土路面使用寿命不足的问题，引起了我国交通业内科研施工部门的广泛关注，正成为沥青混凝土路面重要的研究应用方向。

2005年，在湖北省武汉至孝感高速公路建设中，湖北汉孝高速公路建设经营有限公司工程建设管理部与重庆交通大学联合成立了《聚酯纤维沥青混凝土应用研究》课题小组，对聚酯纤维沥青混凝土的应用做了一些试验性的研究与应用。

2 试验研究

2.1 原材料要求

2.1.1 沥青：采用新疆金石A级70号沥青，主要技术指标见表1。

2.1.2 集料：粗、细集料采用黄陂伏马山料场的辉绿岩，填料采用石灰岩矿粉，粗集料主要技术指标见表2。

2.1.3 聚酯纤维：本次室内试验采用的聚酯纤维为张家港保税区法尔佰贸易有限公司提供的路伏特道路专用聚酯纤维，主要物理力学指标见表3。

2.2沥青混合料：根据《湖北省武汉至孝感高速公路施工图设计》采用Super-13级配，合成级配见表4，沥青混合料油石比为4.5%。。

2.3纤维掺量：纤维掺量是指纤维占全部混合料的质量百分比，不同的纤维参量对沥青混合料的密度、空隙率、稳定度、流值、饱和度的影响不同，根据实验，选取纤维掺量0.225% 。

2.4聚酯纤维沥青混合料性能试验

2.4.1沥青混合料高温稳定性

根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（T0719-2000）中沥青混合料车辙实验规定，进行车辙试验，试验检测结果如表5。

根据实验结果可以看到：加纤维的车辙板与不加纤维的车辙板相比，车辙深度减少近40%，动稳定度增加近一倍。由此可见，在沥青混合料中掺加纤维后可以提高沥青混合料的高温稳定性。

2.4.2沥青混合料的低温稳定性

沥青混合料的低温稳定性主要通过低温劈裂试验来评价。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（T0719-2000）制作马歇尔试件。为了更好的评价纤维对沥青混合料的低温性能的影响以及对沥青混合料的低温稳定性的进一步验证，本试验采用了-10℃低温进行试验，设备为MTS-810材料试验机，试验结果如表6。

以上数据显示：在低温时，掺加纤维的马歇尔试件的平均劈裂强度明显高于不加纤维的马歇尔试件的平均强度，提高幅度高达30%。由此可见，在沥青混合料中掺加纤维后可以提高沥青混合料的低温抗裂性能。

2.4.3沥青混合料的水稳定性

2.4.3.1浸水马歇尔试验

以浸水马歇尔稳定度和不浸水马歇尔稳定度的比值即残留稳定度来评价，试验结果如表7 。

由以上试验结果可以看出，掺加纤维的马歇尔试件平均残留稳定度比不加纤维的马歇尔试件平均残留稳定度高。

2.4.3.2 冻融劈裂试验

制作马歇尔试件两组，第一组在常温下（25℃）保温并在常温下做劈裂试验，另一组先经过冻融循坏再在常温下进行劈裂试验，试验设备为MTS-810材料试验机，试验结果如表8。

以上试验结果显示：在常温下和冻融后，掺加纤维马歇尔试件平均劈裂强度比不加纤维的马歇尔试件的平均劈裂强度都要高；同时掺加纤维的马歇尔试件的冻融劈裂强度比也比不加纤维的马歇尔试件的冻融劈裂强度比有所提高。

由此可见，掺加纤维对沥青混合料水稳性有改善效果。

2.4.4沥青混合料的疲劳试验

采用标准马歇尔试件，以正弦波形方式加载，试验温度为25℃，试验设备为MTS-810材料试验机，试验数据如表9。

由表9可见，在相同荷载条件下掺加纤维的马歇尔事件的平均疲劳破坏次数是不掺加纤维的马歇尔事件的平均疲劳破坏次数的2.5倍。

由此可见：在沥青混合料中掺加纤维可以显著提高沥青混合料的抗疲劳性能。

3 研究结论

3.1聚酯纤维经搅拌后，均匀分布在沥青混合料中，由于纤维的吸附，在高温状况下，有提高沥青粘稠度和粘聚力的作用。同时由于纤维的加筋和桥接作用，降低了沥青的流动性，限制了集料的侧向位移和流动，提高了沥青混凝土的稳定性和抗车辙能力，因而聚酯纤维能够较好的改善沥青混合料的高温稳定性能。

3.2聚酯纤维在低温下仍呈柔性，混合料中纵横交错的纤维使混合料具有了较高的弹性，使路面混合料在低温下仍保持柔韧性和很强的抗拉强度，从而有效分散了急剧变化的应力，抑制了温缩裂缝的产生并防止反射裂缝的发展，同时，各项同性的纤维可以防止裂缝的发展。因此，参加聚酯纤维能明显提高沥青混合料的低温抗裂性能能。

3.3聚酯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浸蚀破坏作用，增强了沥青胶浆抵抗自然环境破坏的能力，使得沥青混合料的抗水损坏能力增强。

3.4由于数量巨大，且均匀分布的纤维使沥青混合料的劲度模量增加，因而掺加聚酯纤维可以显著提高沥青混合料的抗疲劳性能，延长沥青路面的使用寿命。

参考文献：

[1] 吴少鹏，薛永杰，张登峰.聚合物纤维改性沥青混凝土的研究[J].武汉理工大学学报，2003，25（12）：47-49.

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[4]张登良.《沥青路面工程手册》[Z].北京：交通人民出版社.聚酯纤维对沥青混合料性能影响研究