玄武岩纤维沥青混合料

玄武岩纤维沥青混合料（共8篇）

玄武岩纤维沥青混合料 篇1

0 引言

沥青路面的耐久性与混合料抗老化能力关系密切,沥青混合料的老化主要发生在初期[1],提高或延缓沥青混合料短期老化过程中的抗老化能力显得十分重要,而纤维对提升沥青混合料抗老化性及其他性能具有显著效果。因此,国内外学者就纤维对沥青和沥青混合料的影响开展了大量的研究工作。田华等研究了木质素纤维以及玻璃纤维沥青胶浆经短期老化后的高温稳定性[2];韦佑坡等研究了玄武岩纤维胶浆的流变性以及玄武岩纤维沥青混合料的高温性和水稳定性[3];虞将苗等研究了沥青混合料长短期老化与沥青结合料长短期老化两者的关联性,指出沥青混合料性能试验评价过程中应充分考虑老化因素的影响[4];杨大田等通过间接拉伸试验、冻融循环试验和疲劳试验研究老化后的纤维沥青混合料的性能[5];NIM Yusoff等研究表明聚合物纤维/纳米SiO2复合改性剂降低了沥青混合料对氧老化的敏感性[6];相关研究表明,沥青混合料的最低沥青膜平均厚度小于9μm时,沥青混合料老化性能会加速降低[1,7],而宋云祥等研究发现玄武岩纤维的加入可增加沥青混合料中结构沥青的比例,提高集料表面沥青膜的厚度[8];玄武岩纤维作为一种外掺剂,在提高沥青混合料路用性能方面已被验证有着显著的作用[9,10,11,12,13,14]。

现有文献对玄武岩纤维沥青混合料未老化时的路用性能和木质素等其他纤维改性沥青混合料的老化性能研究较多,但对老化后的玄武岩纤维沥青混合料的高低温性能和水稳性能研究较少。因此,本工作通过高温车辙试验、低温弯曲小梁试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验研究沥青混合料的长短期老化性能,为玄武岩纤维在道路工程中的应用提供参考。

1 实验

1.1 原材料及其性质

选用壳牌SBS改性沥青,其技术性质见表1,可知试验所用沥青性能满足道路石油沥青的技术指标。试验所用纤维为短切玄武岩纤维(GBF),它是一种绿色、环保、无污染的新型非金属无机矿物纤维,由于本身是一种惰性材料,使得玄武岩纤维在任何环境下保持化学性质的稳定,而这种特性与有机外掺剂特性显著不同,如抗车辙剂受高温影响后其抗老化性能会削弱以及SBS热老化后会降解,具体技术指标见表2。

矿质集料分别为辉绿岩碎石、石灰岩砂子和石灰岩矿粉。因为玄武岩纤维的长度为6mm,需要结合细集料较多的级配才能构成空间网状结构整体[15],因此本研究矿料级配选用了AC-13,集料合成级配详见表3。

1.2 试验方法

(1)最佳油石比和最佳掺量确定

在沥青混合料中掺加玄武岩纤维,使得沥青混合料成为组成结构更为复杂的多相复合材料。纤维的加入提高了混合料的路用性能,由于过多的纤维容易拌合不均匀,出现成团现象,造成性能的下降,因此,纤维掺量存在最佳掺量值。根据本课题前期研究,本试验采用玄武岩纤维最佳掺量为0.3%(占沥青混合料总质量的百分比)。并由Marshall法确定未掺加玄武岩纤维和掺加0.3%玄武岩纤维的沥青混合料最佳油石比分别为4.7%和4.9%。

(2)老化试件制备

将试验所用集料加热至180 ℃,然后加入到已升温至175~180 ℃拌和机中拌和30s至均匀,将已称量的纤维加入拌和机中与集料在175~180℃干拌90s,待纤维与集料在拌锅内混合均匀后,加入沥青湿拌60s,最后掺加矿粉与混合料充分拌合,试件的成型温度宜选择(160±5)℃。

依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的加速老化试验方法分别对玄武岩沥青混合料进行室内短期老化和长期老化试验模拟。试验采用135 ℃的恒温烘箱老化两种纤维掺量下的松散混合料,加热4h模拟短期老化。未掺玄武岩纤维的老化成型方式为用短期老化的松散混合料成型试件,车辙板10个,浸水马歇尔试件16个,冻融劈裂马歇尔试件16个,然后把每种类型的混合料成型试件随机分出1/2放在85℃温度范围的烘箱,加热5d模拟长期老化,最后各取一个短期老化和长期老化车辙板切成弯曲小梁试件。掺加0.3%的老化试件成型方式同上。

(3)路用性能试验

按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的规定,制备未老化、短期老化和长期老化状态下的300mm×300mm×50mm板状试件采用车辙试验仪进行车辙试验;制备未老化、短期老化和长期老化状态下的30mm×35mm×250mm棱柱体小梁试件采用MTS机进行低温小梁弯曲试验;制备未老化、短期老化和长期老化状态下击实75次的马歇尔试件采用马歇尔试验机进行浸水马歇尔试验;制备未老化、短期老化和长期老化状态下击实50次的马歇尔试件采用冻融劈裂试验机进行冻融劈裂试验。

2 结果与分析

2.1 车辙试验结果与分析

车辙试验结果如图1所示。

从图1(a)可见,玄武岩纤维沥青混合料试件的动稳定度(Dynamic stability,DS)显著高于未掺加纤维的动稳定度,两者变化趋势基本一致,短期老化后相比未老化时的增加幅度分别为5.6%、11.2%,长期老化后相比短期老化时的增加幅度分别为3.8%、5.9%。这是因为对于老化后高温性能较好的车辙试件,其45min和60min的变形量较低,由此得到的动稳定度变化较小,因此,动稳定度并不能很好地评价玄武岩纤维对沥青混合料的老化性能影响。

从图1(b)可见,经短期老化后,玄武岩纤维沥青混合料试件和普通沥青混合料试件相对变形率(Relative deforma-tion,RD)比未老化时分别减小了11%、35.2%,可知未掺纤维的变形率的降幅大,这是因为玄武岩纤维对沥青有较强的吸附作用,也就减缓了沥青中轻质组分的挥发,使得未掺加纤维的沥青混合料的老化速率高于掺加纤维的沥青混合料。到长期老化后,玄武岩纤维沥青混合料试件和普通沥青混合料试件相对变形率比短期老化时分别减小了4.6%、17.4%,可见老化过程开始变得缓慢,这是因为在短期老化过程中沥青的极性分子发生氧化及聚合,使得轻质组分向重质组分转换,同时轻质组分受热易高温挥发,也增加了重组分的比重[11],而长期老化的温度相对降低,老化过程缓慢。同时可以看到,两种沥青混合料在长期老化状态下的相对变形率几乎相同,可见此时沥青中轻组分的挥发几乎接近最大值。因此,玄武岩纤维的加入间接提高了老化后沥青混合料的高温稳定性。

2.2 低温弯曲小梁试验结果与分析

由玄武岩纤维沥青混合料老化的高温性能可知,玄武岩纤维对沥青混合料老化后的高温性质有明显的改善作用,但随着沥青的老化,沥青变硬变脆,使得沥青混合料抵抗低温开裂的能力下降,因此应对玄武岩纤维加入到沥青混合料中后对沥青混合料老化后的低温性能的影响做相应的研究。低温弯曲试验结果如图2所示。

从图2(a)可见,(1)玄武岩纤维沥青混合料和普通沥青混合料的弯拉强度(Bending strength,BS)随着老化时间的增加而增大,而最大弯拉应变(Failure strain,FS)则减小,短期老化相比未老化时减小的幅度分别为10.7%、11.2%,长期老化相比短期老化减小的幅度分别为13.8%、9.5%。可知在短期老化过程中,玄武岩纤维混合料的最大弯拉应变变化幅度比普通沥青混合料的略低,而在长期老化过程中,变化率又比普通的高。这可能是因为在老化前纤维吸附一部分轻质组分,在短期老化中使得沥青中重质组分相对比例较大,而经过了长时间的老化后,纤维吸附的这部分轻质组分也随着挥发。这说明玄武岩纤维延缓了沥青混合料的老化,提高了沥青混合料的低温性能。(2)同样的老化条件和老化时间下,玄武岩纤维沥青混合料的弯拉强度和最大弯拉应变要高于普通沥青混合料,这是因为玄武岩纤维在加入到沥青混合料中后,由于其具有良好的分散性,容易相互搭接形成纤维沥青骨架结构。而玄武岩纤维本身还具有较高强度与耐老化性质,当裂缝扩展时,较高的抗拉强度和抗拔强度使得纤维不会轻易从沥青分子间抽离出来,妨碍了沥青混合料裂缝的发生,延长了沥青使用寿命。此外,成千上万的纤维丝与沥青相互裹覆,增加了沥青膜的厚度,不仅能起到抑制沥青老化的作用,而且减少了自由沥青的数量,增加了沥青的黏稠度。

从图2(b)可见,老化后玄武岩纤维沥青混合料和普通沥青混合料的劲度模量差距变大,最大低于普通沥青混合料的劲度模量的16.7%。这是因为玄武岩纤维沥青混合料的最大弯拉应变和弯拉强度整体高于普通沥青混合料,其相应的抗变形能力也就增大了,劲度也随之降低。

2.3 水稳性试验结果与分析

在水稳定性的评价方法中,通常用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来进行评价,试验结果分别如图3和图4所示。

由图3和图4可见,(1)伴随着老化时间的延长,玄武岩纤维沥青混合料和普通沥青混合料的马歇尔试件的不同浸水条件下的稳定度均不断增加,但试件的残留稳定度均有所降低,而冻融劈裂试验也表现出相同的趋势。如在图3(a)中,当纤维试件浸水0.5h后,短期老化纤维试件的稳定度比未老化的增加了2.2%,长期老化纤维试件的稳定度比短期老化的增加了5.0%,而它们在浸水48h后的稳定度变化幅度更大,短期老化纤维试件比未老化的增加了4.3%,长期老化纤维试件比短期老化的增加了6.7%。虽然试件在浸水48h后的稳定度增加幅度较大,但增加值却没有浸水0.5h后的稳定度的增加值大,所以表现为图3(b)中的浸水马歇尔残留稳定度一直减小。这是因为浸入的水分降低了沥青黏附性及沥青与集料间的黏结性,此外,随着沥青的老化,沥青组分中的亲水性物质也随之增加,导致黏结力不断减弱,混合料的水损变得更加严重[11]。而细小的玄武岩纤维单丝不仅可以吸附沥青,还可以稳定沥青,延缓水对极性分子间分子键的溶解,但在浸水马歇尔试验中,由于整个试件的浸水时间并不是很长,沥青老化中产生的亲水性物质并不会与水马上相溶而使得马歇尔残留稳定度衰减明显。这说明随着沥青混合料老化的进行,沥青混合料的浸水马歇尔残留稳定度在较短时间的浸水情况下不会有明显的降低。(2)从图4(a)可知,玄武岩纤维混合料长期老化试件与短期老化试件在冻融前的劈裂强度差距较为明显,其中长期老化纤维试件是短期老化纤维试件的1.17倍,而长期老化普通试件只有短期老化普通试件的1.09 倍。其原因可能是试件击实50次后空隙率一般在7%左右,再加上玄武岩纤维弹性的作用,使得试件压实度不够,增加了与热空气的接触面积,加速了沥青混合料的老化。(3)在相同的老化条件和老化时间下,玄武岩纤维沥青混合料的浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比都要高于普通沥青混合料,并且冻融劈裂强度比(Tensile strength ratio,TSR)的变化比浸水马歇尔残留稳定度的变化更显著,更适合区分试件老化的强弱程度。在图3(b)中,短期老化纤维试件的浸水马歇尔残留稳定度比未老化的减小了2.0%,长期老化纤维试件的浸水马歇尔残留稳定度比短期老化的减小了1.6%,而在图4(b)中,相对应的试样其冻融劈裂强度比减少幅度较大,分别减小了3.7%和7.0%。这是因为玄武岩纤维极低的吸湿性,在沥青混合料中形成密集的网络,减少了水分的侵入,且纤维良好的吸油性,减缓了水分的渗透,从而大大降低了沥青膜与水分接触的机会,减缓了水损害的进程,对沥青混合料老化后的水损害起到了一定的抑制作用,提高了沥青混合料抗冻融和抗水损害的能力。

3 结论

(1)玄武岩纤维沥青混合料动稳定度比普通沥青混合料要大,表明玄武岩纤维沥青混合料各应用阶段的高温稳定性均良好;经过长短期老化后,玄武岩纤维沥青混合料动稳定度和相对变形率变化幅度均低于普通沥青混合料,并且相对变形率的变化比较明显,因此建议采用相对变形率进行评价。

(2)玄武岩纤维沥青混合料在短期老化后最大弯拉应变下降幅度小于普通沥青混合料,而在长期老化后后者超过前者,即玄武岩纤维延缓了沥青混合料的老化,改善了老化后混合料的低温抗裂性;玄武岩纤维使得老化后的沥青混合料与普通沥青混合料的劲度模量差距变大,最大低至16.7%。

(3)老化后的玄武岩纤维混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比均有所下降,但比同一状态下的普通沥青混合料的高,对比两指标,发现用冻融劈裂强度比评价更合理;玄武岩纤维显著降低了长期老化试件的未冻融劈裂强度,因此在应用中应适当增加碾压次数,从而能更有效地提高玄武岩纤维沥青混合料老化后的水稳性能。

摘要：为研究玄武岩纤维对老化沥青混合料路用性能的影响,通过车辙试验、低温弯曲小梁试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验研究了玄武岩纤维对沥青混合料抗老化性能的作用。试验结果表明:虽然玄武岩纤维沥青混合料的动稳定度随老化时间增加,但相对于普通沥青混合料而言,其增加的幅度减缓,提出采用相对变形率作为老化性能评价指标;玄武岩纤维延缓了沥青混合料老化性能的衰变,使得老化后的混合料低温抗裂性改善;经短期老化和长期老化后玄武岩纤维沥青混合料水稳定性能均优于普通沥青混合料,且玄武岩纤维显著降低了长期老化试件的未冻融劈裂强度,因此在应用中应适当增加碾压次数。

关键词：道路工程,玄武岩纤维,沥青混合料,老化,路用性能

玄武岩纤维沥青混合料 篇2

聚酯纤维在沥青混合料中的应用分析

在沥青混合料中掺加聚酯纤维可以提高沥青面层抗裂性、抗弯曲,抗冲击和耐疲劳性,提高路面的.使用性能,延长沥青路面的使用寿命,同时具有显著的经济效益和社会效益.

作 者：周长平ZHOU Chang-ping  作者单位：辽宁省高等级公路建设局,沈阳,110011 刊 名：唐山学院学报 英文刊名：JOURNAL OF TANGSHAN COLLEGE 年，卷(期)： 22(3) 分类号：U414 关键词：分析   聚酯纤维   沥青混合料   应用  

玄武岩纤维沥青混合料 篇3

关键词：道路工程,OGFC-13,玄武岩纤维沥青混合料,路用性能

我国高等级公路里程逐渐增加、路网的逐渐完善, 随之产生的道路噪声及雨天出现的行车水雾等严重影响了行车的舒适性和安全性, 而具有20%左右空隙率的低噪声排水路面在很大程度上解决了上述问题, 该类型的路面中连通空隙可吸收车辆行驶中的噪声, 并可作为雨水的通道及时排出路面结构。

鉴于低噪声排水路面的优越性能, 得到了广泛的研究与应用[1,2,3,4]。为了提高低噪声排水沥青路面的路用性能, 特别是高温稳定性及低温抗裂性, 在沥青混合料中掺加纤维, 如木质素纤维、聚酯纤维、矿物纤维等, 玄武岩纤维作为一种矿物纤维, 具有优良的物理力学性能和优质的无机化合物的组成成分, 用于低噪声排水沥青混合料中可有效增强其使用性能, 因而应用较为广泛[5,6,7,8,9]。

本文在选取原材料并测试相关性能的基础上, 以OGFC-13高粘改性沥青混合料作为研究对象, 进行配合比设计, 并通过室内试验对比分析了掺加玄武岩纤维及未掺加玄武岩纤维混合料的高低温性能及水稳定性指标。

1 原材料

1.1 集料及矿粉

本文所用粗集料为辉绿岩, 细集料为石灰岩加工而成的机制砂, 矿粉为石灰岩矿粉, 相应的检测结果见表1、表2。

1.2 沥青

基质沥青采用壳牌90号沥青, 加入TPS进行改性制备高粘沥青, 高粘度沥青改性剂∶改性沥青胶结料=12∶88, 高粘改性沥青的表观相对密度为1.023, 壳牌90号基质沥青的性能指标见表3。

1.3 玄武岩纤维

玄武岩纤维是一种天然矿物纤维, 呈金黄色, 具有耐高低温、耐磨、耐化学腐蚀等优点, 并且与沥青结合后两者的表面亲和力较强, 玄武岩纤维的指标见表4。

玄武岩纤维呈圆柱状, 其比表面积较小, 使得沥青可以较为均匀裹附在玄武岩纤维表面, 玄武岩纤维的加入, 可有效增强沥青混凝土路面抵抗荷载作用的能力, 提高路面的使用性能。

2 OGFC-13的配合比

根据公路沥青路面施工技术规范 (JTG F40-2004) [10], 结合本文所采用的原材料测试结果, 经多次调整后确定的OGFC-13玄武岩纤维沥青混合料的配合比要求见表5。

采用4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%五种油石比分别成型马歇尔试件, 并测定空隙率、稳定度指标, 并进行析漏和肯塔堡飞散试验, 经综合比较分析, 确定最佳油石比为5.0%, 玄武岩纤维的掺量为0.3%。为了与未掺加玄武岩纤维沥青混合料的路用性能进行比较分析, 未掺加玄武岩纤维沥青混合料的最佳油石比为4.7%。

3 路用性能研究

3.1 高温稳定性

为研究玄武岩纤维沥青混合料的高温稳定性, 本文利用轮碾法成型掺加0.3%玄武岩纤维和未掺加玄武岩纤维的混合料车辙试件, 其尺寸为长300mm、宽300mm、厚50mm, 试验温度为60℃, 进行车辙试验, 测试相应的动稳定度指标, 试验结果见图1。

由图1可以看出, 未掺加玄武岩纤维的混合料, 其动稳定度小于掺加玄武岩纤维的混合料, 掺加0.3%玄武岩纤维混合料的动稳定度提高了14.8%, 说明掺加纤维后, 混合料的高温性能得到改善。

3.2 低温抗裂性

为了研究掺加玄武岩纤维沥青混合料的低温抗裂性, 利用轮碾法成型车辙板, 并切割成长300mm、宽30mm、高35mm的小梁试件, 在保证试验温度为-10℃的条件下, 以50mm/min的加载速率进行单点加载, 计算试件破坏时的抗弯拉强度、最大弯拉应变和弯曲劲度模量, 试验结果见表6。

由表6可以看出, 掺加玄武岩纤维后混合料的抗弯拉强度和最大弯拉应变分别提高了12.4%、25.2%, 说明玄武岩纤维的加入提高了混合料抵抗低温条件下的抗裂性能, 同时, 掺加纤维的弯曲劲度模量较小, 也反映了纤维的增强作用。

3.3 水稳定性

排水沥青混合料具有较多的连通空隙, 雨天的路表可通过连通空隙迅速排除, 其间车辆荷载的持续作用会加剧集料与沥青的剥离, 从而影响路面使用性能。为了研究本文OGFC-13的水稳定性, 并比较掺与不掺纤维两种混合料的水稳定性, 通过冻融劈裂试验测试了两种混合料的劈裂强度和冻融劈裂强度, 试验温度为25℃, 加载速率为50mm/min, 试验结果见表7。

由表7可知, 两种混合料的冻融劈裂强度比均满足规范要求, 由于玄武岩纤维的加筋增强效应, 使得掺加纤维的混合料劈裂强度提高0.11MPa, 提高了12%, 且经冻融循环后, 掺与不掺纤维的冻融劈裂强度分别降低了11.6%、14.1%, 掺加纤维的冻融劈裂强度比稍大, 说明掺加纤维后改善了混合料的水稳定性, 提高了混合料的抵抗水损坏能力。

4 结论

(1) 在选取原材料的基础上, 进行了OGFC-13配合比设计, 并确定了最佳油石比及玄武岩纤维掺量;

(2) 以车辙试验检测了掺加与不掺加纤维OGFC-13混合料的动稳定度, 掺加纤维的动稳定度增加;

(3) 掺加纤维的混合料, 其抗弯拉强度和最大弯拉应变均提高, 说明纤维的加入有助于改善混合料的低温抗裂性能;

(4) 掺加纤维后, 混合料的劈裂强度提高, 经冻融循环后的劈裂强度下降幅度较小, 说明纤维具有加筋增强效应。

参考文献

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[3]徐波.低噪声透水沥青路面在湿热地区市政道路中的应用[J].城市道桥与防洪, 2013 (7) :326-331.

[4]金家明, 余波, 富莹, 等.降噪型沥青路面配合比设计方法研究[J].交通科技, 2014 (5) :110-113.

[5]刘彦光.玄武岩纤维的特性及在沥青路面中的研究应用[J].公路交通科技 (应用技术版) , 2010 (12) :213-215.

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[9]仰建岗, 刘燕, 林天发.玄武岩纤维沥青混凝土路用性能研究[J].筑路机械与施工机械化, 2015 (32) :53-57.

纤维胶粉沥青混合料性能研究 篇4

随着我国经济的快速增长, 交通运输业和汽车工业得到了较大的发展, 同时也造成了大量废旧轮胎对环境的黑色污染。据世界卫生组织统计, 全世界废旧轮胎的积存量已达30亿条, 并且还在以每年约10亿条的速度不断增长。中国是世界上最大的轮胎生产国, 废旧轮胎的产生量也在急剧增加, 2010年我国废旧轮胎产生量超出2亿条, 如果废弃, 会给我国的环保带来巨大的压力, 也会造成资源的巨大浪费。

将废轮胎橡胶粉掺入到沥青中制备成橡胶粉改性沥青应用于道路路面铺设不仅可大幅度提高沥青路面的路面性能、延长适用寿命、降低公路建设造价, 而且能起到治理污染、节约资源、综合利用废物的作用, 符合国家环保政策和发展循环经济、建设节约型社会的要求。但由于废轮胎橡胶粉改性沥青工艺的复杂性, 废轮胎橡胶粉在道路工程中的运用与我国废旧轮胎产生量还很不匹配。

2 国内外研究现状

美国联邦公路局 (FHWA) 开发了一种化学改性废胶粉沥青, 用特定的化学物质来处理废胶粉, 然后加入到沥青中, 来提高废胶粉改性沥青的性能, 减轻沥青的离析, 取得了良好的效果;Niyang等人对废胶粉改性沥青采用了预混母体法和添加剂、稳定剂, 研究制得性能好的废胶粉改性沥青;石洪波等人研究了废胶粉改性沥青中掺加糠醛油作为助剂提高沥青的性能, 并提出了相应的配比;廖明义等人研究了助剂和制备工艺来提高废胶粉改性沥青的性能;解建光等人研究了将废胶粉表面进行碱化处理, 从而改善废胶粉和沥青之间的结合, 提高其稳定性能;刘大梁等人用硅藻土和废胶粉复合对70#沥青进行改性, 取得了一定的效果。

虽然国内外已经使用了一些方法促进了废胶粉改性沥青性能的稳定和提高, 但是, 这个方面的研究还处于一个起步阶段, 研究还不够深入;同时主要采用的是化学方法, 由于工艺复杂, 故尚未得到很好地推广应用。

木质素纤维:木质素 (Methyl Celluose) 纤维是由木材管胞失去生命力后形成的, 木材管胞具有中空结构, 中空内径一般为40～60 pm, 管胞长度为1～3 mm。处理温度高达250 ℃以上时不变质, 外观呈灰色, 纤维截面形状锯齿形, 纵向结构圆柱形, 化学稳定性好。

将木质素纤维和废橡胶粉两者共同使用以达到提高沥青混凝土的抗裂性能并降低废橡胶粉改性沥青的工艺敏感性, 便于施工, 对促进废轮胎橡胶粉在道路工程中的运用具有较好的助推作用。

目前, 美国铺设的橡胶粉改性沥青路面已达到1.1万公里。在美国已应用和正在研究开发的使用废轮胎胶粉改性沥青及沥青混合料技术分为两大类:即“干法”和“湿法”。“干法” (dry process) 是在沥青混合料生产时, 直接将胶粉投入到沥青混合料拌合锅中, 制成胶粉改性沥青混合料;“湿法” (wet process) 是将胶粉在较高的温度下加入到热沥青中, 通过快速搅拌等工艺和助剂材料, 制备为成品的胶粉改性沥青, 然后与矿物混合制得混合料。研究表明, 干法中胶粉主要起到填充作用, 与沥青相互作用不充分, 改性效果较差;相对而言, 湿法所制得的胶粉改性沥青性能更好。

其他工业发达国家, 如日本、加拿大、法国、英国、荷兰、比利时、瑞典、澳大利亚等, 都已成功地使用废橡胶粉改性沥青, 且用于修筑高等级公路。国外20多年的胶粉沥青使用经验表明, 对于重交通沥青路面胶粉改性沥青比普通沥青具有抗变形、低温抗裂性、高温稳定性、抗车辙和耐疲劳性的明显优势。2003年, 德克萨斯的检测结果发现, 使用橡胶沥青的开级配抗滑层 (OGFC) 平均降噪8dB, 而且路表磨擦提高了两倍以上。

经过近半个世纪的应用, 废旧橡胶粉在公路工程中的应用大致经过了5个发展阶段:应力吸收层;应力中间吸收层;开级配沥青混凝土;连续级配沥青混凝土;断级配沥青混凝土。经过实践检验和经验总结, 美国使用废轮胎橡胶于路面上相当成功的亚利桑纳州主张不要将橡胶沥青使用在密级配, 应将其用在间断级配结构层, 或是开级配磨耗层。当前大多数国家的技术指南中也都明确规定橡胶粉应用于断级配沥青混凝土。

2001～2003年, 由交通部设立, 交通部公路科学研究所与同济大学、山东省交通科学研究所等单位合作承担了交通部西部交通建设科研项目“废旧橡胶粉用于筑路的技术研究”, 该项目对橡胶粉在沥青混合料中的作用机理以及橡胶沥青、橡胶沥青混合料的力学特性和路用性能进行了试验研究, 结合我国实际, 初步提出了路用橡胶粉及橡胶粉改性沥青的技术标准、橡胶粉沥青混合料设计方法及技术标准建议稿。结合室内试验研究结果, 在华南地区、西南地区、轻冰冻地区等三个气候片区修筑总长近30公里的试验路和实体工程 [1]。试验路施工有干法和湿法两种工艺, 到目前为止应用效果良好。与此同时, 国内橡胶粉改性沥青技术, 也从最初借鉴国外成果和引进设备, 到如今已经实现了自主研发, 不仅生产技术领先, 而且沥青性能也优于国外产品。一些企业甚至已经开始向国外成套出口橡胶沥青技术及设备。

沥青混凝土的抗裂性是影响沥青路面路用性能和使用寿命的关键影响因素之一。国内外学者对其进行了广泛的研究, 提出了各种提高沥青混凝土抗裂性的方法。主要有加铺应力一应变吸收膜、土工格栅、土工织物;改进沥青混合料设计, 采用“合金化”方法;在面层与基层之间增加级配碎石层;基于柔性基层的设计;基层预切缝以及在沥青混合料中添加纤维材料。其中, 在沥青混合料中掺加纤维材料目前被认为是改进沥青路面抗裂性比较经济有效的方法。Lee[2], 黄彭[3], Free-man[4], Moussa[5], 陈华鑫[6]等陆续对尼纶纤维, 木质素纤维, 聚酯纤维, 聚乙烯纤维, 聚酰胺纤维沥青混凝土路面和各种纤维的微观性质做了深入的研究, 发现木质素纤维具有较好的效果。

仲玉侠[7]通过车辙试验研究了加入德兰尼特、木质素纤维的AC沥青混凝土的动稳定性和变形量及其影响因素, 结果表明改善低温抗裂性能可选用木质素纤维, 纤维掺量为0.2%, 可兼顾低温强度和劲度。王发洲[8]采用聚合物纤维和木质素纤维混合使用方式, 通过马歇尔试验、车辙试验、冻融劈裂试验和抗反射裂缝性能试验进行混杂纤维增强沥青混合料的路用性能和抗反射裂缝性能的研究。结果表明:混杂纤维能够显著提高沥青混凝土的高温抗车辙性能、低温抗裂性能和良好的抗裂缝反射能力。杨红辉[9]通过对木质素纤维沥青混合料的一系列路用性能试验, 其中包括高温变形特性、水稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性等, 试验结果表明, 适当降低其沥青用量可以大大改善沥青混合料的高温性能, 同时混合料的其它路用性能也有一定的提高。

3 拟开展研究的内容

通过试验研究和评价掺加木质素纤维废橡胶粉沥青混合料的性能, 为木质素纤维及废橡胶粉沥青混合料在城市道路的实体工程应用提供技术依据, 提高混合料的技术性能。本课题主要是研究和评价木质素纤维及废橡胶粉沥青混合料的技术性能, 为木质素纤维及废橡胶粉沥青混合料在城市道路的实体工程应用提供技术依据, 研究内容分为四部分:

(1) 对现有沥青混凝土路面裂缝情况开展调查, 研究分析面层裂缝的开展机理, 找出沥青混凝土面层本身性能中的主要影响因素。

(2) 木质素纤维及废橡胶粉改性沥青制备工艺研究, 制备木质素纤维及废橡胶粉改性沥青, 测试其性能, 并分析废胶粉掺量、废胶粉细度以及工艺参数 (搅拌温度、搅拌时间、剪切时间等) 对改性沥青性能的影响。

(3) 木质素纤维及废橡胶粉改性沥青混合料的性能试验及评价。

(4) 研究改善木质素纤维及废橡胶粉抗裂沥青混凝土的施工特性, 降低对施工工艺的敏感性。根据木质素纤维及废橡胶粉抗裂沥青混凝土的性能, 制定木质素纤维及废橡胶粉抗裂沥青混凝土路面施工工艺与质量控制方法, 并在试验路上加以应用, 最后, 对木质素纤维及废橡胶粉抗裂沥青混凝土路面经济、环境和社会效益进行了分析评价。

4 结 语

将木质素纤维和废橡胶粉这两种沥青路面改性材料按照一定的组合共同用于沥青混凝土中, 充分发挥它们各自的优点, 有效预防沥青混凝土路面的裂缝产生;确定废橡胶粉改性沥青及沥青混合料生产工艺, 便于施工单位施工, 为废轮胎胶粉在沥青混凝土中的大规模使用创造条件。

摘要：通过试验研究和评价掺加木质素纤维废橡胶粉沥青混合料的性能, 为木质素纤维及废橡胶粉沥青混合料在城市道路的实体工程应用提供技术依据, 提高混合料的技术性能。将木质素纤维和废橡胶粉这两种沥青路面改性材料按照一定的组合共同用于沥青混凝土中, 充分发挥它们各自的优点, 有效预防沥青混凝土路面的裂缝产生。

关键词：木质素纤维,胶粉沥青,试验方法

参考文献

[1]柳芒英.橡胶粉改性沥青及其混合料路用性能研究[D].南京:南京林业大学, 2009.

[2]Lee S J, Rust J P, Hamouda H, et a1.Fatigue cracking resistance offiber-reinforced asphaltconcrete[J].Texile Research Journal, 2005.75 (2) :123-128.

[3]黄彭.木质素纤维在沥青混合料中的应用研究[J].石油沥青, 1998, 12 (4) :9-15.

[4]Freeman R B, Burati J L, Amirkhanlan S N, et a1.Pdyester fibersin asphalt paving mixtures[J].Association Asphalt Paving Tech-nology, 1989, 58 (6) :387-409.

[5]Moussa G K.Effect of addition of short fibers of polyacrylic and pol-yamide to asphalt mixtures[J].AKJAlexandria Eng Journal, 2003, 42 (3) :329-336.

[6]陈华鑫, 张争奇, 胡长顺.纤维沥青混合料的低温抗裂性能[J].华南理工大学学报 (自然科学版) , 2004, 32 (4) :82-86.

[7]仲玉侠, 杨锡武, 徐基立.AC纤维沥青混合料性能试验研究[J].重庆交通学院学报, 2006, 25 (6) :63-67.

[8]王发洲, 张运华, 刘小星.混杂纤维增强沥青混合料的性能研究[J].湖南科技大学学报 (自然科学版) , 2008, 23 (2) :71-75.

纤维橡胶沥青混合料性能试验研究 篇5

关键词：纤维,橡胶,沥青混合料

我国的许多沥青路面建成不久后就出现了表面性能低下、车辙与开裂等早期破损严重的问题, 为了减轻沥青路面上述的这些病害, 满足高速行驶的舒适性、安全性和经济性, 就必须改善和提高沥青混合料的路用性能, 从而提高沥青路面的使用性能。近年来, 对沥青进行改性, 或在混合料中掺加其它材料如改性剂, 这些都是当前受到国内外普遍重视和青睐的先进技术, 特别是用废旧橡胶粉对沥青进行改性, 既可以提高沥青及沥青混合料的路用性能, 又能对废旧轮胎变废为宝, 解决环保难题, 更是受到了普遍关注。与橡胶沥青改性一样, 纤维改性沥青由于其对路用性能改善效果好、施工简单同样受到国内外普遍重视。本文对纤维橡胶沥青混合料的路用性能进行试验分析。

1试验材料及级配确定

1. 1试验材料

本文采用的橡胶沥青为室内改性沥青, 其25℃ 针入度为77 ( 0. 1mm) 、针入度指数为0. 17、5℃ 延度为38cm、软化点为72℃ 、135℃ 运动粘度为1. 206Pa. s、闪点为315℃ 、溶解度为99. 6% 、25℃ 弹性恢复为95% ; 老化后的质量损失为0. 032% 、针入度比为76% 、5℃ 的延度为24cm。

本文试验所用集料洁净、干燥、无风化、无杂质, 其压碎值为13. 3% 、磨耗值为19. 3% 、吸水率为1. 29% 、其与沥青的粘附性等级为5级、坚固性为3. 1% 、细长扁平含量为4. 8% 、磨光值为48、冲击值为16% 、软石含量为2. 7% 。所用的矿粉视密度为2. 731、含水量为0. 231% 、亲水系数为0. 65% , 从试验指标可知, 本次所用集料和矿粉均符合现有规范的要求。

试验所用的纤维为聚酯纤维, 该纤维的直径为10 ~ 25um、抗拉强度大于960Mpa、弹性模量大于9600Mpa、其颜色为白色、断裂延伸率为15 ~ 50% 、材料的燃点高于570℃ 。

1. 2级配确定

由于橡胶粉和沥青的化学成分不完全相同, 橡胶改性沥青, 其产物是橡胶粉和沥青的共混体系, 两者之间的相互作用十分复杂, 橡胶沥青混合料级配不能直接套用规范建议的级配, 需另外通过试验确定。本文试验了AC - 13的上限、中值、下限三个级配, 确定最适应于纤维改性橡胶沥青的混合料级配。根据试验确定了AC - 13的上限、中值、下限三个级配对应的沥青用量分别为4. 9% 、4. 8% 和4. 7% , 对应上限、 中值、下限三个级配时, 动稳定度为3502次/mm、5625次/mm、4880次/mm; 冻融劈裂比分别为85. 4% 、87. 2% 、86. 4% , 浸水马歇尔残留稳定度比分别为90. 3% 、93. 2% 和92. 2% ; 破坏弯拉强度分别为10. 43Mpa、11. 61Mpa、11. 23Mpa。因此综合沥青混合料的性能试验可知, AC - 13的级配中值性能较为良好, 故本次选用级配中值。

2纤维用量对橡胶沥青混合料性能影响

根据上文选取的级配, 掺加不同含量的纤维, 分别是沥青混合料的0. 15% 、0. 25% 、0. 35% , 对不同纤维掺量的橡胶沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性能、耐疲劳性及水稳定性进行比较。

2. 1纤维用量对应的沥青用量

纤维剂量不同, 则纤维在混合料中的分散程度、有效比表面积、对混合料的加强效果等方面均不相同。根据0. 15% 、0. 25% 、0. 35% 的纤维用量确定沥青混合料的最佳沥青含量, 并室内成型马歇尔试件, 确定了相应的沥青用量。结合试验, 本次得到了不同纤维用量下对应的沥青用量和体积参数分别如下: 当纤维用量为0% 时, 对应的最佳油石比为4. 7% 、空隙率为4. 16% 、VMA为14. 2% 、VFA为70. 5% 、稳定度为13. 52k N、流值为30. 16 ( 0. 1mm) ; 当纤维用量为0. 15% 时, 对应的最佳油石比为4. 9% 、空隙率为4. 11% 、VMA为14. 6% 、VFA为72. 5% 、稳定度为14. 1k N、流值为31. 8 ( 0. 1mm) ; 当纤维用量为0. 25% 时, 对应的最佳油石比为5. 1% 、空隙率为4. 07% 、VMA为14. 9% 、 VFA为72. 8% 、稳定度为14. 16k N、流值为32. 16 ( 0. 1mm) ; 当纤维用量为0. 35% 时, 对应的最佳油石比为5. 2% 、空隙率为4. 13% 、VMA为15. 2% 、VFA为72. 5% 、稳定度为13. 82k N、流值为33. 16 ( 0. 1mm) 。

2. 2纤维用量对应的沥青混合料高温性能

本文采用车辙试验进行高温稳定性的考察。通过试验不同纤维用量下的动稳定度试验, 其结果为纤维用量为0% 时, 纤维橡胶沥青的动稳定度为4889 ( 次/mm) 、纤维用量为0. 15% 时, 纤维橡胶沥青的动稳定度为6772 ( 次/mm) 、纤维用量为0. 25% 时, 纤维橡胶沥青的动稳定度为4483 ( 次/mm) 、纤维用量为0. 35% 时, 纤维橡胶沥青的动稳定度为2962 ( 次/mm) 。

从试验结果可以得出, 随着纤维含量的继续增加, 动稳定度出现峰值后开始下降, 峰值的动稳定度对应的纤维含量在0. 15% 左右。这是因为继续增加的纤维在混合料中出现成团现象, 混合料孔隙率增大, 矿料之间的作用力下降, 混合料高温稳定性降低。

2. 3纤维用量对应的沥青混合料低温性能

沥青混合料面层低温开裂是路面破坏的最常见形式之一, 本课题采用小梁低温弯曲试验来评价纤维橡胶沥青混合料的低温抗裂性。不同纤维含量的橡胶沥青混合料小梁低温弯曲试

验结如下: 纤维用量为0% 时, 其弯曲应变为1380με、破坏弯曲强度为11. 23Mpa、弯曲劲度模量为8145Mpa; 纤维用量为0. 15% 时, 其弯曲应变为1411με、破坏弯曲强度为12. 83Mpa、弯曲劲度模量为9110Mpa; 纤维用量为0. 25% 时, 其弯曲应变为1380με、破坏弯曲强度为11. 23Mpa、弯曲劲度模量为8145Mpa; 纤维用量为0. 35% 时, 其弯曲应变为1143με、破坏弯曲强度为9. 38Mpa、弯曲劲度模量为8215Mpa。

从试验结构可知, 在一定范围内, 纤维的加入, 橡胶沥青混合料的抗拉强度随着纤维含量的增加而增强, 纤维加入后沥青用量增加, 而且沥青稠度随轻组分物质被吸附而变硬, 使沥青劲度增大, 沥青与矿料间的界面强度相应增加。因而纤维加入后, 混合料的抗拉强度比普通混合料的要高得多。从劲度模量来看, 纤维的加入, 劲度模量均有所增大, 这似乎表明纤维降低了橡胶沥青混合料的低温抗裂性能。

2. 4纤维用量对应的沥青混合料水稳定性能

沥青混合料路面的水损害破坏, 是指沥青路面在水存在的条件下, 经受交通荷载和温度胀缩的反复作用, 水份逐步侵入到沥青与集料的界面之间, 同时由于水动力的作用, 沥青膜渐渐地从集料表面剥离, 导致集料之间的粘结力丧失而发生的路面破坏过程。不同纤维含量的橡胶沥青混合料水稳定性试验结果如下: 纤维用量为0% 时, 纤维橡胶沥青的冻融劈裂强度比为86. 4% 、残留稳定度为92. 2% ; 纤维用量为0. 15% 时, 纤维橡胶沥青的冻融劈裂强度比为87. 4% 、残留稳定度为93. 2% ; 纤维用量为0. 25% 时, 纤维橡胶沥青的冻融劈裂强度比为82. 9% 、残留稳定度为92. 4% ; 纤维用量为0. 35% 时, 纤维橡胶沥青的冻融劈裂强度比为77. 5% 、残留稳定度为87. 5% ;

从试验结果可知, 纤维加入后, 在纤维剂量不大时, 冻融劈裂强度比和残留稳定度值随着纤维含量的增加均有一定的增加, 峰值对应的纤维含量在0. 15% ~ 0. 20% 之间。从沥青和集料的接触界面考虑, 纤维加入后, 混合料的最佳沥青用量有不同程度的增加, 由于纤维的吸附作用, 沥青中的轻组分物质多吸附在纤维表面, 使得沥青稠度增加, 矿料表面的有效沥青膜厚增厚, 而且稠度高的沥青能更好地与集料相作用, 也就加强了沥青混合料中沥青与集料形成的界面。

3结论

本文采用橡胶沥青, 纤维采用聚酯纤维, 通过拟定的上限、中值、下限三种密级配AC - 13的路用性能试验对比, 确定了下限级配作为纤维改性橡胶沥青混合料的最优级配。分别掺加沥青混合料的0. 15% 、0. 25% 、0. 35% 的纤维, 计入不加纤维的橡胶沥青混凝土进行一系列的沥青混合料性能试验。

通过试验可知, 随着纤维含量的继续增加, 动稳定度出现峰值后开始下降, 峰值的动稳定度对应的纤维含量在0. 15% 左右; 在一定范围内, 随着纤维的加入, 橡胶沥青混合料的抗拉强度随着纤维含量的增加而增强; 纤维加入后, 在纤维剂量不大时, 冻融劈裂强度比和残留稳定度值随着纤维含量的增加均有一定的增加。

参考文献

[1]董瑞琨, 孙立军.基于长期自然老化的沥青结合料低温抗裂性指标[J].高分子材料科学与工程, 2006, 22 (2) , 111~114.

[2]张争奇, 王永财.沥青胶浆对沥青混合料高低温性能的影响[J].长安大学学报, 2006, 26 (2) :1~5.

玄武岩纤维沥青混合料 篇6

沥青路面不但受车辆荷载作用,而且还会受到环境荷载的作用,在温度降低时路面结构收缩导致沥青路面结构内部产生的拉应力超过沥青混凝土的抗拉强度而开裂。有的是由于车辆荷载和环境荷载的双重作用,造成路面结构的疲劳开裂。在法国J.P.Serfass等人用石棉纤维、玻璃纤维等纤维,与多种混合料级配包括细粒式、特细粒式密级配沥青混凝土、升级配沥青混凝土、透水式沥青混凝土进行多种组合,作了大量的混合料试验,并对沥青混凝土作为磨耗层的试验路进行了长达十几年甚至二十多年的观测,研究得出各种加纤维的试验路段在抗水损害、抗低温开裂、抗剪、阻止集料移动等方面都有所提高,特别是抗老化性能突出。如今在美国等发达国家路用纤维已进入商品化生产。在国内,为了有效阻止裂缝的扩散和发展,许多建设单位采用在沥青混合料中掺加加筋纤维的方法提高路面结构强度和改善路面使用性能。通过室内试验,针对聚脂纤维沥青混合料的路用性能进行研究,并与普通沥青混合料的性能进行分析比较。

2 试验材料

2.1 集料性质

粗集料采用玄武岩,细集料采用干净的天然砂,矿粉为石灰岩磨细得到。集料和矿粉的各项物理化学指标均满足高速公路的集料规范要求。

2.2 沥青

采用辽河AH-90号沥青,其各项指标均满足高速公路施工规范要求。

2.3 纤维性能

采用两种长度的聚酯纤维。其性能指标如表1。

3 沥青混合料试验

为评价聚脂纤维沥青混合料的性能,需要从多个方面进行综合试验,只有在全面分析研究的基础上,才能对沥青混合料给出一个客观的评价。本文主要通过以下几个方面研究其路用性能。试验的沥青混合料为AC-16I型沥青混凝土,级配如表2,并进行以下三种沥青混合料的比较:①AC-16I加12mm纤维;②AC-16I加6mm纤维;③AC-16I不加纤维。纤维掺量均为混合料总重的0.3%。

3.1 室内马歇尔试验

通过室内马歇尔试验,结果如表3。

从表3可以看出,加入纤维后,在满足基本相同的空隙率条件下,最佳沥青用量增加0.4%,密度有所下降,稳定度上升,流值上升。两种纤维的结果虽然有所不同,但是规律完全相同。

3.1.1 最佳沥青用量增加的原因分析

(1)纤维的直径很小,单位质量的比表面积很大,纤维表面会吸附一定量的沥青,从而使沥青用量增加。

(2)加入纤维后,沥青混合料在击实过程中会有反弹现象,不易击实。为了满足相同的空隙率要求,从而需要较大的用油量。

3.1.2 实测密度下降的原因分析

在标准击实次数下,掺入纤维的马歇尔试件密度要比未加纤维的马歇尔试件低,这一方面是由于纤维的密度较小,虽然掺量较少,但体积比较大,故沥青混合料密度要有所降低。

3.2 沥青混合料的水稳定性

采用冻融劈裂试验,用残留强度评价沥青混合料抵抗水损害的能力,以验证其水稳定性。试验结果见表4

从表4可以看出,A纤维的冻融劈裂强度比有所提高,而B纤维的冻融劈裂强度比却降低了很多。加入A纤维后的沥青混合料能符合高速公路水稳性指标,而B纤维加筋沥青混合料未能满足高速公路水稳性指标。

3.3 沥青混合料的低温性能

采用小梁弯曲试验进行评价。采用弯曲强度、弯曲破坏应变与弯曲劲度模量指标,并以-10℃的弯曲试验评价其抵抗低温收缩开裂的性能。采用低温劈裂蠕变试验,以某一应力水平下蠕变速率评价加筋沥青混合料的变形能力。

低温小梁弯曲试验的结果见表5。

结果分析:

(1)通过-10℃小梁弯曲破坏试验可以发现,加入纤维后小梁弯曲强度有所降低,而加纤维A降低较多。这说明纤维对于提高弯曲破坏强度没有作用。

(2)加入纤维后,梁底破坏拉应变比不加纤维的小梁有明显的提高,纤维A提高幅度较大。这说明加入纤维后低温抗裂性有所提高,特别是纤维A的低温性能更好。原因主要是纤维在沥青混合料中均匀分布起到了分散沥青胶浆的拉应力,阻止沥青混合料微裂缝的发展,从而使变形能力增加。

3.4 沥青混合料的高温性能

采用车辙试验,用动稳定度指标评价加筋沥青混合料抵抗高温车辙的能力,以验证其高温稳定性。

结果分析:

(1)在沥青混合料中掺入聚酯纤维后,动稳定度都有显著的提高,这说明加纤维后沥青混合料的抗车辙性能得到很大改善,尤其是B纤维对于高温稳定性能的贡献比较大。

(2)在车辙试验后比较各个车辙试件可以发现,不加纤维的沥青混合料车辙深度比较大,而且在轮迹旁边隆起现象比较严重。而加入聚酯纤维的车辙试件轮迹较浅,轮迹旁基本无隆起现象。这说明加入聚酯纤维后,均匀分布的纤维能有效阻止剪力作用下集料颗粒的移动,降低永久变形,改善混合料的高温性能。

(3)在动稳定度指标上,B纤维比A纤维提高的幅度要大得多,说明对于AC-16I沥青混合料而言,6mm纤维在高温性能上要优于12mm纤维。

4 结论

(1)从马歇尔试验来看,沥青混合料加入纤维后最佳沥青用量增加,使结构沥青膜厚度增加,从而提高了沥青混合料的粘聚力;密度下降,而稳定度和流值上升。

(2)沥青混合料中加入聚脂纤维后可以显著的改善其高温稳定性,低温抗裂性能也有很大的提高,这有助于延长沥青路面使用寿命。

(3)从试验结果来看,加入不同聚脂纤维对沥青混合料的水稳定性效果不同,这说明采用聚脂纤维加筋沥青混合料中聚脂纤维应通过试验进行合理的选择。

(4)沥青混合料中加入纤维可以使混合料的某些性能指标得到较大幅度的改善,而对某些性能没有促进,甚至会降低。因此在使用过程中应根据工程的交通和气候条件,通过试验做出科学的决策。

参考文献

[1]JTJ014-97,公路沥青路面设计规范[S].

[2]沈大路改扩建工程路面加铺技术研究报告[R].辽宁省交通勘测设计院,哈尔滨工业大学交通学院,2005.

玄武岩纤维沥青混合料 篇7

多年来, 纤维加强沥青路面以性能好、施工技术简单的特点已受到了普遍关注。在沥青混合料中加入纤维加筋材料以改善其整体的物理力学性能是其中重要的研究方向之一[1]。Lin Kueiyi, Bradley J Ptu-man就这种材料进行了大量研究, 取得了一定成果并应用于实际公路工程中, 他们的研究主要集中在聚脂和聚丙烯纤维, 认为纤维对沥青混凝土的各项路用性能有不同程度的改善[2,3]。

根据沥青混合料的生产环境、沥青路面的工作环境及使用性能要求, 沥青路用纤维应具备以下基本条件:

(1) 优秀的力学性能 (强度、弹性模量等) :才可能起到“增强增弹”的力学作用。

(2) 与沥青有很好的表面亲和力:是起到“增强增弹”力学作用的物理基础。

(3) 耐高低温性能:在与沥青高温拌和时, 必须保证不发生热退化, 更不允许与沥青发生化学或溶解反应。否则, 不仅起不到有效作用, 还将破坏沥青本身的性能, 沥青混合料更无法再生利用。

(4) 很好的分散性:确保在沥青中形成均匀分布的纤维空间网络。

(5) 防水侵蚀且不吸水:避免水氧化老化;避免将水吸入沥青油膜内部, 降低纤维与沥青之间的表面亲和力及沥青-集料之间的结合强度。

以上是我们研究人员当前对于沥青路用纤维应具备基本条件的简单定性认识, 并未就纤维本身的各项基本性质对于纤维沥青混合料路用性能的定量影响分析 (影响到多大、影响因素排序等) 进行研究, 为此本研究首先对常用的聚丙烯腈纤维、聚脂纤维、木质素三种纤维增强沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、抗剪强度性能进行试验研究及比较分析, 并应用灰色关联分析方法建立纤维性质与外掺纤维沥青混合料路用性能之间的联系, 进行定量的影响因素分析, 确定纤维不同技术性质影响沥青混合料性能的大小差异, 这将对于今后沥青路用纤维的优化选择、纤维沥青混合料的应用具有十分重要的意义。

2 原材料与混合料类型

(1) 沥青。沥青为中海70#普通沥青, 各项指标均满足规范要求。

(2) 集料与填料。集料为石灰岩碎石, 填料为石灰岩矿粉, 其各项技术性质均满足规范要求。

(3) 纤维。选择目前用于增强沥青混凝土常见的三种纤维:聚丙烯腈纤维 (Dolanit AS) 、聚脂纤维 (Asphalt Power) 、絮状木质素纤维, 三种纤维均为深圳海川材料公司路用纤维产品, 其具体技术性质见表1。

(4) 沥青混凝土。采用的沥青混凝土是AC-13C型级配混合料。

3 纤维最佳掺量确定及沥青混合料的路用性能研究

3.1 纤维最佳掺量确定

按照马歇尔试验方法对基质沥青混合料、三种不同纤维与不同掺量0.2%、0.3%、0.4% (占沥青混合料的比重) 的外掺纤维沥青混合料进行配合比设计, 确定其各自的最佳油石比, 再在各自最佳油石比条件下测定其马歇尔技术指标, 试验结果见表2。

试验结果表明, 加入纤维后混合料的稳定度均有提高, 其中掺德兰尼特 (Dolanit.AS) 和聚酯王 (Asphalt Power) 两种纤维的混合料稳定度增加幅度较大, 这是因为这两种纤维长径比较大、根数极多、纤维本身模量高, 所以纤维传递和分散荷载的能力强。这三种纤维沥青混合料随着纤维掺量的增加, 稳定度均有不同程度的增加, 聚丙烯腈纤维、聚酯纤维在掺量为0.3%时稳定度达到最大值, 当掺量为0.4%时稳定度有所下降, 木质素纤维在掺量0.3%之后稳定度增加很小。

这可以从复合材料强度分析的宏观、细观和微观层次分析方面来看:宏观上均匀分散的纤维沥青混合料是均匀连续的, 但在细观和微观上则往往是既不连续也不均匀的。尤其在纤维数量过多分散不均的情况下, 纤维的加入往往会导致混合料中强度弱点的涨落。另外, 纤维在混合料中又有不同程度的搭接加筋作用, 所以纤维加入后混合料稳定度的变化主要应视其加筋程度和强度弱点的削弱作用的综合性能而定。优良的纤维以其适当的掺量加入, 纤维分散均匀, 纤维对混合料有加强作用, 混合料稳定度有所增加;如果纤维掺量过大, 纤维由于拌和不够充分等原因而分散不均, 这导致了混合料不均匀性的后果大于纤维加强的后果, 混合料稳定度反而降低。由以上分析来看, 外掺纤维增强沥青混合料存在一个最佳掺量, 通过马歇尔试验分析三种纤维的最佳掺量为0.3%。

3.2 纤维增强沥青混合料的高温稳定性

本研究应用日本浸水轮迹试验机进行车辙试验, 以车辙动稳定度作为纤维沥青混合料高温稳定性的评价指标。试验温度为60℃, 车辙轮压为0.7MPa, 车辙试件为300mm×300mm×50mm普通碾压成型试件。

沥青混合料中掺入纤维后, 动稳定度 (DS) 得到了明显改善和提高。随纤维掺量的增加, 动稳定度增大, 但并不是掺量越大越好, 出现峰值现象。两种聚合物纤维沥青混合料DS在掺量为0.3%时最大, 分别为2945次/mm、2864次/mm, 而掺量为0.4%时DS均有下降。木质素纤维在掺量为0.4%时DS最大, 但仅比0.3%掺量DS增加79次/mm。说明纤维的外掺存在一个最佳掺量, 并不是掺加越多越好, 当纤维掺量超过最佳掺量时, 动稳定度出现缓慢下降。这是由于纤维用量过大, 纤维分散均匀性下降。只有分散开的纤维才对沥青混合料起稳定和加筋作用, 反过来那部分没分散的纤维结团成束后, 成为混合料的“瑕点”, 使较大的矿料颗粒被挤开, 混合料高温性能则出现缓慢下降。依据此高温性能试验结果三种纤维的最佳掺量为0.3%, 这与马歇尔技术指标试验结果相一致。

3.3 纤维沥青混合料的低温抗裂性

沥青混合料中纤维的掺入可以增大沥青膜厚度, 其加筋与桥接作用可以提高沥青混合料的低温抗裂性。本研究采用低温弯曲试验评价沥青混合料的强度及变形能力, 评价指标为最大弯拉应变。试件尺寸为30mm (宽) ×35mm (高) ×250mm (长) 的小梁。试验温度为-10℃, 加载速率为50mm/min。

不同纤维对沥青混合料低温性能的改善程度不同, 聚酯纤维>聚丙烯腈纤维>木质素纤维。基于聚丙烯腈、聚酯两种聚合物纤维较强的加筋作用, 其沥青混合料最大弯拉应变提高幅度较大, 而木质素纤维沥青混合料主要依赖于较大的最佳沥青用量 (同比增加0.1%, 并不多) , 对沥青混合料低温性能改善程度小。

3.4 纤维沥青混合料的水稳定性

本研究采用冻融劈裂试验来评价纤维沥青混合料的水稳性, 评价指标为冻融劈裂强度比TSR。由前述试验结果分析来看, 兼顾平衡纤维沥青混合料高低温性能的纤维最佳掺量为0.3%, 故本试验针对0.3%纤维掺量的沥青混合料进行水稳定性研究。

从表3的试验结果可以看出, 在沥青混合料中加入纤维后其冻融劈裂强度比TSR均得到了不同程度的提高, 聚酯纤维>聚丙烯腈纤维>木质素纤维, 其中两种聚合物纤维提高幅度较大, 聚酯纤维最大提高18%;木质素纤维仅提高2.5%。纤维加入后最佳沥青用量有所增加, 混合料中的沥青膜厚度也会增厚, 从而对水的剥离起到了阻碍作用;同时纤维自身在混合料中的加筋、桥接作用对水稳定性的改善具有一定的作用, 两种聚合物纤维在该方面自身的作用最明显, 而木质素纤维则较差。

3.5 纤维增强沥青混合料的抗剪强度

一般认为, 沥青混合料的抗剪强度由混合料内部的粘结力和摩阻力所构成, 抗剪切强度τ的特性符合Mohr-Coulomb公式τ=C+σtanφ, 式中:c为粘结力, φ为内摩阻角。试验确定则一般有三种途径:直剪试验、三轴试验和简单拉压试验。

本研究采用UTM-100设备进行三轴试验, 按恒定的加载速率施加轴向荷载, 使轴向变形率恒定在0.05mm/mm/min, 对于高度150mm试件相当于加载速度7.5mm/min。纤维掺量为0.3%, 试验温度为60℃。

当正应力σ取标准轮胎接地压力0.7MPa时, 各沥青混合料抗剪强度分别为0.831MPa (无纤维) 、0.992MPa (聚丙烯腈纤维) 、0.979MPa (聚酯纤维) 、0.892MPa (木质素纤维) 。

由试验结果来看, 纤维掺入显著增加了沥青混合料的粘结力, 使内摩阻角有所降低。根据沥青混合料抗剪强度由沥青的粘结力和集料的内摩阻力构成的原理, 在沥青混合料中加入纤维后, 纤维与沥青间的粘结作用和纤维的约束、加筋作用相当于提高了沥青的“粘度”, 使加纤维的沥青混合料的粘结力增加, “粘性”增加, 增加了沥青混合料的抗剪强度。

4 纤维性质对纤维沥青混合料性能的关联性分析

本研究应用灰色关联分析方法建立纤维性质 (具体见表1) 与外掺纤维沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性以及抗剪强度性能之间的联系, 进行定量的影响因素分析 (影响到多大、影响因素排序等) 。

4.1 灰色关联分析方法及计算程序简介

灰色系统理论提出了一种新的分析方法, 称为系统的关联度分析方法, 这是根据因素之间发展态势的相似或相异程度, 来衡量因素间关联程度的方法。灰色系统关联度分析法在沥青性能研究中的应用已有报道[4,5]。

应用灰色关联分析法进行关联度计算相当繁琐, 且一旦原始数据有所变化, 还需要重新计算, 数据越多, 计算繁琐程度将成倍增加, 为此研究应用Visual Basic程序设计语言编写了灰关联分析计算程序, 大大减少了计算量, 且计算结果非常精确[6]。

4.2 影响因素关联性定量分析

我们考察各纤维性质指标 (比较数列) 与纤维沥青混合料各路用性能 (纤维掺量为0.3%) 评价指标 (参考数列) 的关联性, 各纤维性质指标分别为纤维直径、纤维长度、长径比、抗拉强度、极限拉伸应变、熔融温度、吸湿率、吸持沥青量 (160℃) 、纤维与沥青粘附率。

各路用性能 (纤维掺量为0.3%) 评价指标分别为60℃车辙动稳定度DS、-10℃破坏最大弯拉应变ε、冻融劈裂强度比TSR、抗剪强度τ, 具体详见以上性能试验研究结果。

(1) 纤维性质对于沥青混合料60℃车辙动稳定度DS关联度排序为:r (6) >r (4) >r (5) >r (8) >r (2) >r (3) >r (1) , 表明对纤维沥青混合料高温稳定性影响最大的因素是熔融温度, 其次为抗拉强度、极限拉伸应变, 纤维长度的影响程度大于纤维直径与长径比, 纤维直径影响最小。故为提高沥青混合料的高温稳定性, 宜选择熔融温度高、抗拉强度与极限拉伸应变较大的纤维。

(2) 纤维性质对于沥青混合料-10℃破坏最大弯拉应变ε关联度排序为:r (4) >r (5) >r (8) >r (2) >r (3) >r (1) , 表明对纤维沥青混合料低温抗裂性影响最大的因素是抗拉强度, 极限拉伸应变与吸持沥青量次之, 纤维长度的影响程度大于纤维直径与长径比, 纤维直径影响最小。故为提高沥青混合料的低温抗裂性, 宜选择抗拉强度与极限拉伸应变高、吸持沥青量大的纤维。

(3) 纤维性质对于沥青混合料冻融劈裂强度比TSR关联度排序为:r (9) >r (4) >r (5) >r (8) >r (2) >r (3) >r (1) >r (7) , 由此看出对纤维沥青混合料水稳定性影响最大的因素是纤维与沥青的粘附率, 其次为抗拉强度、极限拉伸应变、吸持沥青量, 纤维长度的影响程度大于纤维直径与长径比, 吸湿率影响最小。故为改善沥青混合料的水稳定性, 宜选择纤维与沥青粘附率较好、抗拉强度与极限拉伸应变大、吸持沥青量较大的纤维。

(4) 纤维性质对于沥青混合料抗剪强度τ关联度排序为:r (6) >r (4) >r (5) >r (8) >r (2) >r (1) >r (3) , 计算结果表明对纤维沥青混合料抗剪强度影响最大的因素是纤维熔融温度, 抗拉强度、极限拉伸应变次之, 吸持沥青量影响程度居中, 纤维长度的影响程度大于纤维直径与长径比, 长径比影响最小。故为提高沥青混合料的抗剪强度, 宜选择熔融温度高、抗拉强度与极限拉伸应变大、吸持沥青量较大的纤维。

4.3 影响因素综合分析

以上我们应用灰关联分析方法进行了纤维性质对于纤维沥青混合料各路用性能的影响因素分项关联性分析, 由计算分析结果综合来看, 对外掺纤维沥青混合料路用性能影响程度最大的纤维性质因素是抗拉强度与极限拉伸应变, 其次是熔融温度, 吸持沥青量也有一定程度影响, 纤维直径影响最小, 在纤维形状特征因素中纤维长度的影响程度大于纤维直径与长径比。

因此, 为提高改善沥青混合料的路用性能, 建议在纤维类型的选择上首先考察的纤维性质是抗拉强度与极限拉伸应变, 熔融温度、吸持沥青量次之;在纤维形状特征中注重纤维长度的影响, 其适宜长度有待进一步研究。

5 结语

(1) 不同纤维种类、不同纤维掺量沥青混合料的路用性能研究:聚丙烯腈、聚酯两种纤维沥青混合料的路用性能比较相当, 优于木质素纤维沥青混合料;纤维的合理掺量为沥青混合料的0.3%。

(2) 不同纤维对于沥青混合料路用性能改善提高的作用机理不同:聚丙烯腈、聚酯两种聚合物纤维主要依赖于其在混合料中较强的加筋与桥接、应力分散与均衡作用;而木质素纤维对沥青较强的吸附稳定性起决定作用。

(3) 应用灰关联分析方法进行纤维性质对纤维沥青混合料路用性能的影响因素分析:对外掺纤维沥青混合料路用性能影响程度最大的纤维性质因素是抗拉强度与极限拉伸应变, 其次是熔融温度, 吸持沥青量也有一定程度影响, 纤维直径影响最小, 在纤维形状特征因素中纤维长度的影响程度大于纤维直径与长径比。

(4) 建议在纤维类型的选择上首先考察的纤维性质是抗拉强度与极限拉伸应变, 熔融温度、吸持沥青量次之;在纤维形状特征中注重纤维长度的影响, 其适宜长度有待进一步研究。

摘要：纤维用于增强沥青混合料应具备优秀的力学性能、耐高低温性能、很好的分散性等技术性质。本研究在对常用聚丙烯腈纤维、聚脂纤维、木质素纤维三种纤维增强沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、抗剪强度性能进行试验研究及比较分析的基础上, 应用灰色关联分析方法建立纤维性质与外掺纤维沥青混合料路用性能之间的联系, 进行定量的影响因素分析对比, 确定纤维不同技术性质影响沥青混合料性能的大小差异, 对于今后沥青路用纤维的优化选择、纤维沥青混合料的应用具有十分重要的意义。

关键词：纤维性质,纤维沥青混合料,路用性能,灰色关联分析

参考文献

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[5]李立寒.沥青性能指标之间的关联程度分析[J].石油沥青, 2000, 14 (3) :6-10.

玄武岩纤维沥青混合料 篇8

冷拌沥青混合料一般采用乳化沥青或者液体沥青与集料在常温状态下拌和、铺筑,无需对集料和结合料进行加热,这样可以节约大量能源。但是冷拌沥青混合料初期路用性能差,难以满足高速公路、重载交通道路等重要工程的要求。热拌沥青混合料是应用最为广泛、路用性能优良的一种混合料。但是在热拌沥青混合料生产过程中,沥青与集料需要在150～180℃高温条件下拌和,这将消耗大量能源且会加剧沥青的老化[1]。在隧道(尤其是长隧道)这种相对封闭的环境中施工,烟气很难及时排除,不仅增加了施工难度,而且沥青挥发出的油分蒸汽会与周围空气组成混合气体,当油分蒸汽的饱和度增加到一定限度时,混合气体遇火焰极易燃烧[2],对施工人员的生命安全造成威胁。

为了使沥青混合料能够更好的应用于公路工程,研制了一种新型温拌改性沥青混合料,它具有拌和温度低,路用性能好,阻燃效果优良的特点。

1 温拌阻燃纤维沥青混合料的主要原料

1.1 基质沥青

采用泰普克沥青(大众)有限公司生产的重交70号A级沥青。泰普克重交沥青是用于重交通道路的一种石油沥青,和普通沥青相比,其低温柔性好,耐热性能高,延伸性能好,能适合更多的使用环境。

根据试验规程[3]对沥青的各项指标进行测试,测试结果与规范[4]对照见表1。

1.2 温拌剂

试验采用的温拌剂是一种合成高分子蜡,外观白色颗粒状,不溶于水,常温下固态长链饱和烃,闪点为285℃,无刺激性气味,对人体无危害。掺量为基质沥青质量的2.5%。

1.3 阻燃剂

试验采用的阻燃剂是氢氧化镁。氢氧化镁属于添加型无机阻燃剂,与同类无机阻燃剂相比具有更好的抑烟效果。由于火灾中有80%的人因烟气窒息而死亡,因此当代阻燃剂技术中“抑烟”比“阻燃”更为重要。氢氧化镁在生产、使用和废弃过程中均无有害物质排放,而且还能中和燃烧过程中产生的酸性气体,是一种环保型绿色阻燃剂。

1.4 纤维

试验采用博尼维纤维,掺量为0.3%。博尼维纤维可以改善沥青混合料的高低温性能,抗疲劳性能,延长路面的使用寿命[5]。

2 温拌阻燃纤维沥青的制备和性能测试

2.1 温拌阻燃纤维沥青的制备

在调配温拌阻燃纤维沥青的过程中,需慢慢添加温拌剂于加热成液态的基质沥青中,并不断搅拌,搅拌温度控制在130～140℃,直至没有气泡冒出时为止,此时温拌剂中的水分蒸发完毕。然后往调制好的温拌沥青中添加纤维改性剂,再次进行搅拌,直至流动性能达到倒模的要求。再在调制好的热熔温拌纤维沥青中添加阻燃剂,掺量为15%,确保搅拌20 min以上即可。

2.2 温拌阻燃纤维沥青的常规性能试验

依据试验规程[3]规定的试验方法主要对沥青的针入度、软化点和延度3大指标进行检验,并将检验结果与基质沥青的性能相对比,结果见表2。

表2试验结果表明,温拌阻燃纤维沥青的延度满足规范[4]要求,同时稠度有所提高,高温稳定性有了很大的改善。

2.3 温拌阻燃纤维沥青的阻燃性能试验

由于沥青材料阻燃性能的测试标准目前尚未制定,所以测试沥青的阻燃性能主要参照评价塑料材料阻燃性能的测试办法。此次试验采用氧指数(OI)测定法对改性沥青的阻燃性能进行测试。一般认为,氧指数小于22属于易燃材料,氧指数在22～27属可燃材料,氧指数大于27属难燃材料[6]。试验结果见表3。

表3试验结果显示,沥青在没有加入阻燃剂时属易燃材料,在加入阻燃剂后成为难燃材料,说明温拌阻燃纤维沥青的阻燃效果较好。

3 温拌阻燃纤维沥青混合料的研究

3.1 温拌阻燃纤维沥青混合料的制备

3.1.1 集料配合比设计

集料是构成沥青混合料骨架的主要组成部分,集料的品质和组成对沥青混合料的性能有很大影响。适用于沥青混合料的集料颗粒应为立方体,且本质上趋于碱性[7]。试验所用集料为:深圳生产的10～15 mm、5～10 mm碎石,为辉绿岩集料;珠海生产的0～5 mm石屑。根据试验规程[3]对集料性能进行检验,并将检验结果与规范[4]对照见表4～表6。

注:(1)高速公路及一级公路(表面层)。

注:(1)高速公路、一级公路。

由上述试验结果可知,用于拌和沥青混合料的集料性能均满足规范[4]的要求。沥青混合料路用性能试验采用的级配为AC-13C型级配(见表7)。

%

3.1.2 最佳沥青用量的确定

考虑到目前国内温拌沥青混合料路用性能研究并不系统,对于如何评价温拌沥青混合料路用性能的试验方法及指标并没有相应的国家规范,此处推荐采用马歇尔击实法成型热拌沥青混合料求解最佳油石比的方法确定温拌沥青混合料的最佳油石比,并以此为基础进行沥青混合料性能测试。温拌阻燃纤维沥青混合料马歇尔试验结果见表8。

依据温拌阻燃纤维沥青混合料马歇尔试验结果,绘制混合料的油石比与其毛体积相对密度、稳定度、流值、空隙率和沥青饱和度以及矿料间隙率的关系曲线,按照确定热拌沥青混合料最佳油石比的方法,得出温拌阻燃纤维沥青混合料的最佳油石比为5.0%。

3.2 温拌阻燃纤维沥青混合料的路用性能研究

采用上述材料和确定的集料配合比及最佳油石比,按照热拌沥青混合料的相关试验方法,进行温拌阻燃纤维沥青混合料性能试验,同时设置热拌纤维沥青混合料和温拌阻燃纤维沥青混合料的对照试验,比较两者的性能差异。

3.2.1 水稳定性试验

根据试验规程[3]规定的试验方法,进行沥青混合料水稳定性试验,其中温拌阻燃纤维沥青混合料水稳定性试验设置了3个平行试验,试验结果见表9。表9试验结果表明,温拌阻燃纤维沥青混合料的残留稳定度满足规范[4]关于改性沥青混合料不小于85%的规定。且具有和采用相同配合比的热拌纤维沥青混合料相当的稳定度和马歇尔模数,说明温拌阻燃纤维沥青混合料同样具有良好的抗永久变形能力。表明温拌阻燃纤维沥青混合料的水稳定性良好。

3.2.2 高温稳定性试验

对采用相同配合比的热拌纤维沥青混合料和温拌阻燃纤维沥青混合料进行车辙试验,其中温拌阻燃纤维沥青混合料的车辙试验结果取3个平行试验的平均值,结果见表10。

表10试验结果显示,温拌阻燃纤维沥青混合料的动稳定度达到6502次/mm,满足规范[4]关于改性沥青混合料动稳定度不小于2800次/mm的要求,同时比热拌纤维沥青混合料的动稳定度更高,说明温拌剂、阻燃剂和纤维的加入,对沥青混合料的动稳定度具有明显的改善作用。

3.2.3 低温抗裂性能试验

由于温拌阻燃纤维沥青混合料在60℃时的动稳定度超过6000次/mm,所以要对其低温性能进行验算。试验采用小梁弯曲试验对温拌阻燃纤维沥青混合料的低温抗裂性能进行检验,试验结果见表11。

表11试验结果显示,温拌阻燃纤维沥青混合料低温弯曲试验的破坏应变达到3006.75με,满足规范关于改性沥青混合料低温弯曲试验的破坏应变不小于2500με的要求,说明温拌阻燃纤维沥青混合料具有良好的低温抗裂性能。

4 作用机理分析

沥青混合料中添加低熔点的温拌剂,温拌剂颗粒在较低温度下熔化,熔化后产生大量的液体溶于沥青中,从而降低拌和温度,同时降低了沥青的老化程度。而且温拌剂能够提高沥青的软化点,降低其感温性能,对沥青混合料的高低温性能具有改善作用。同时纤维的添加可以起到加筋、吸附、稳定、增黏的作用,从而使沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳特性和水稳定性得到进一步提高。纤维分散于沥青胶浆中能够跨越空隙及裂纹形成“桥架纤维”,起到约束裂纹扩展的作用[8]。

当路面沥青参与燃烧时,氢氧化镁受热发生分解,这个过程能够吸收燃烧物表面热量以起到阻燃作用,同时释放出大量水分稀释燃烧物表面的氧气;分解生成的活性氧化镁附着于可燃物表面,又进一步阻止了燃烧的进行。由于组成沥青混合料的集料一般偏于碱性,而沥青燃烧过程会产生酸性气体SO2、NOx、CO2等,它们可以加速路面的破坏。氢氧化镁恰恰与酸的中和能力强,可较快地中和沥青燃烧过程产生的酸性气体,对沥青混合料起到保护作用。氢氧化镁在整个阻燃过程中不但没有有害物质产生,而且其分解的产物在阻燃的同时还能够大量吸收燃烧所产生的有害气体和烟雾。

5 结语

温拌阻燃纤维沥青混合料是一种环保、防火、高强型沥青混合料,其良好的路用性能不仅满足规范要求,而且高温稳定性优于相应的热拌纤维沥青混合料。

在拌和沥青混合料时,温拌剂的添加降低了对拌和温度的要求,之后温拌剂挥发,不仅不会对沥青性能产生消极影响,由于降低了沥青的老化程度,还会使得混合料的高温性能得到改善;纤维改性剂能够分散在沥青混合料中,起到了搭桥、吸附、加筋的作用。细集料和矿粉吸附在纤维表面结成团,能够和粗集料更好粘结并形成整体强度,从而在温拌剂作用的基础上更加提高了混合料的高温稳定性,同时也改善了混合料的低温抗裂性能。由于纤维的存在,使得混合料因空隙率减小而变得更加密实,对增强沥青混合料的水稳定性也有积极影响;当在隧道等相对封闭的环境中发生火灾时,沥青路面也会参与燃烧,而阻燃剂可以大量吸收热量,并发生分解,进而起到抑制沥青燃烧的作用,同时它还可以吸收高分子有机物燃烧时产生的有害气体和烟雾,为抢救当事人的生命财产安全赢得时间。

参考文献

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