纤维加筋沥青混合料的设计与施工要点

纤维加筋沥青混合料的设计与施工要点摘要：加筋纤维可以明显提高沥青混合料的各项性能，在经济条件许可的前提下，可适当推广，但在应用过程中应加强设计与施工等方面的控制。接下来从纤维技术的要求，纤维分散性，配合比设计要求及施工控制要点等方面进行阐述。关键词：高速公路沥青路面纤维加筋配合比设计施工控制0引言纤维作为一种高强，耐久，质轻的增强材料，由于能极大的提高沥青路面的力学性能及延长其使用寿命而的带愈来愈多地应用。路用纤维的加入，一方面起到了吸附沥青的作用；另一方面起到微观加筋的作用。在重多调查中发现，加筋纤维可以改善沥青路面的高温稳定性，疲劳耐久性，并具有低温抗裂和防止反射裂缝的性能。由于以上优良品质，加筋纤维也被广泛用于机场路面，桥面铺装，收费站等路段中。1配合比设计要点a纤维的技术要求在进行纤维加筋沥青混合料目标配合比设计之前，首先应选择符合要求的原材料。一般来说，沥青集料和矿粉等原材料的技术指标与常规沥青混合料的要求基本一致，而纤维的选择则可根据需要采用聚酯纤维或聚丙烯晴纶纤维。掺加数量根据试验确定，通常摻量为沥青混合料的2.25%，纤维作为外掺物，比例关系应为纤维质量/沥青混合料（不包括纤维在内）质量=2.25%。建议加筋纤维的主要技术指标按表一控制。表一加筋纤维技术要求纤维直径(vm)长度(mm)密度(g/cm3)抗拉强度（MPa）含水量（%）聚酯20．56.21.360.04》500大于不等于2聚丙烯晴纶13.3621.180.03》900大于不等于2表一提出了含水率的要求，这对纤维加筋沥青混合料的质量控制具有重要作用。如果含水量过大，不仅影响拌和的均匀性，而且一定程度上会使沥青混合料的拌和温度难以控制，也会因为纤维的掺量不足而影响录用性能。b纤维分散性试验加筋纤维在沥青混合料中能否均匀分散直接影响到混合料的使用质量。为了比较不同加筋纤维的分散性，此实验设计方法能定性区别不同纤维的分散效果。以甲基硅油代替高温时熔化的沥青（两者密度和粘度相近）进行模拟分散实验，硅油无色透明便于观察纤维分散情况，具体实验方法如下：1）称取试样0.8g以备试验用;2）安装好强力电动搅拌机，设定搅拌速度300n/min;3）将烧杯置于搅拌棒下方，调节旋钮高度慢慢放下搅拌棒，直至搅拌棒最下端达到烧杯底部约50ml处拧紧旋钮；4）向烧杯中注入450ml甲基硅油；5）将试样（纤维）倒入烧杯中，然后启动搅拌机至设定转速并开始计时；6）每隔30s观察试样的分散状况并做好记录，至120s时停止搅拌机；7）将含有实验纤维的甲基硅油倒入0.15mm标准筛过滤，并观察过滤后的试样状况，用数码相机拍下试样分散状况。按照上述实验方法对不同纤维进行了分散性试验，结果见表2。编号30s60s90s120sC1分散成束状纤维大部分分散完全分散均匀C2分散成纤维部分分散大部分分散大部分分散均匀，尚有少量细束状纤维存在C3分散成束状纤维大部分分散完全分散均匀C4分散成束状纤维部分分散大部分分散基本完全分散均匀，含有微量细束状纤维存在C5分散成束状纤维部分分散大部分分散，少量出束状纤维大部分分散，含有微量粗束状纤维存在C6完全分散均匀C7分散成束状纤维部分分散，有絮状团部分分散，有絮状团有较多粗束状纤维存在，有絮状团C8大部分分散基本分散均匀完全分散均匀C9基本分散均匀，有絮状团基本分散均匀，有絮状团基本分散均匀，有絮状团C10分散成束状纤维部分分散部分分散粗束状纤维存在C11基本分散均匀完全分散均匀C12基本分散均匀完全分散均C13基本分散均匀，有絮状团基本分散均匀，有絮状团基本分散均匀，有一块絮状团基本分散均匀，有絮状团C14基本分散均匀完全分散均匀C15分散成束状纤维部分分散大部分分散粗束状纤维存在C16大部分分散完全分散均匀从实验结果可以看出，C6.C11.C12.C14.C16均在60s内完成分散均匀。C1.C3.C8在60~90s内完全分散均匀。c配合比设计要求纤维加筋沥青混合料配合比设计包括目标配合比，生产配合比以及生产配合比验证三个阶段。纤维加筋沥青混合料配合比设计过程与常规沥青混合料基本相同。纤维加筋沥青混合料的技术标准可参考表3表3纤维加筋沥青混合料技术要求试验项目单位技术标准试验项目单位技术标准击实次数次两面个75次残留稳定度%大于等于85稳定度KN10冻融劈裂强度比%大于等于80流值0.1mm20~60最佳油时比对应空隙率%3.5~5空隙率%3~6动稳定度次/mm大于等于3000沥青饱和度%65~75-10oC小梁弯曲破坏应变ve大于等于2000纤维在沥青基体的分布是三向随机的，由于截面纤维细，使得纤维掺量不大的沥青机体内，短纤维数目却相当大，形成纵横交织的空间网络。纵横交错的纤维形成的纤维骨架结构网及“结构理清”网，增大了结构沥青比例，减薄了自由沥青膜，因此使得沥青混合料很难压实成形。为了使纤维加筋混合料具有与常规混合料相近的体积性质，进行纤维加筋混合料配合比设计时，试件成型温度应比常规混合料高5~10摄氏度，沥青用量一般略增加0.1%~0.2%。2施工控制要点加筋纤维沥青混合料的施工与传统沥青混合料的施工基本相同，分拌和，运输摊铺碾压和质量抽检等几个主要工序，但也存在一些区别。a拌和由于纤维的加入，需延长干拌湿拌时间，以使纤维均匀裹覆矿料，一般拌和湿拌时间均需延长5~10s左右，以纤维和沥青裹覆良好为准。为确保施工和易性，纤维沥青混合料的出场温度，应比常规沥青混合料提高10~15摄氏度。b压实加纤维后的沥青混合料粘稠度增大，在碾压过程中易出现粘轮现象，简易施工单位在钢轮压路机中灌入菜子油和水按比例混合的油水混合物，并让轮胎压路机上路前在新摊沥青面成表面来回滚动，使其轮胎受热后再进行正常碾压，可有效地解决粘轮现象。纤维加筋沥青混合料在碾压时需在正常碾压的基础上增压2~3遍，同时应做到紧跟碾压，避免温度下降过多，已达到预期的压实效果。因为纤维具有一定的弹性，比常规沥青混合料难控制，主要表现在渗水系数和构造深度之间存在矛盾；若保证渗水系数满足要求，则构造深度偏小；若是构造深度满足要求，则渗水现象较严重。由于上面层对构造深度要求较高，因为建议纤维可用于中面层，确保渗水系数满足要求。c质量抽检纤维的加入对沥青混合料的抽提试验结果不会有明显影响，但纤维分散不均匀时会对油石比的大小有一定影响，建议施工单位正式生产前进行抽提试验的校核。3结论加筋纤维的加入可以明显提高沥青混合料的各项性能，表明加筋纤维是一种有效的沥青混合料增强材料，在经济条件许可的前提下，可适当推广，但在应用过程中应加强设计与施工等方面的控制。