浅谈纤维沥青混凝土的应用

发布时间：2022-03-13 15:23:53 浏览数：次

(呼和浩特市市政工程管理局，内蒙古呼和浩特 010000)
摘要：通过研究普遍及纤维沥青混合料各项路用性能及力学性能,表明添加纤维能显著改善沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性，并且能有效增加混合料的整体性与柔韧性，适于作为城市道路上面层。同时针对呼和浩特市市政道路工程，研究了纤维沥青混合料的施工控制。
关键词：纤维沥青混凝土；路用性能；力学性能；路面施工
中图分类号：TU528.572 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)08—0213—01

随着我国城市建设的发展，市政道路的质量好坏和使用耐久性直接影响到行车的安全性、舒适性。为了适应现代化城市交通对市政道路沥青混凝土路面提出了越来越高的要求，结合呼和浩特市近年来在市政道路工程中所使用的纤维沥青混合料，谈一下纤维沥青混凝土的应用技术。
1 纤维沥青混合料的路用性能研究

本研究首先通过呼和浩特市市政道路的几条道路工程中上面层的级配类型沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性等路用性能试验，来综合评价沥青混合料的各项性能以及纤维的增强作用。
1.1 沥青混凝土的高温稳定性试验。

由于沥青混凝土路面的强度和刚度(模量)随温度升高而显著下降，为了保证沥青混凝土上面层在高温季节行车载荷反复作用下，不至于产生诸如波浪、推移、车辙和拥抱等病害，上面层应具有良好的高温稳定性，即在载荷的作用下具有抵抗永久变形的能力。车辙试验因能较好地反映车辙的形成过程，得到世界各国的广泛认可与采用，本研究即采用车辙试验来评价纤维沥青混凝土的高温抗车辙能力。

试验结果表明：加入纤维后，沥青混合料的抗车辙性能得到改善。这是因为车辙的形成主要是由于试验初期沥青混合料本身的压密，以及随后沥青混合料的侧向流动变形。加入纤维与未加纤维对混合料的初期压密变形影响不大，但是对后期的侧向流动变形有较大的影响。加入纤维后,纤维吸附及稳定沥青，使沥青的粘稠度和粘聚力增大，同时由于纵横交错的纤维加筋作用，使沥青混合料的整体性、抗剪性及抗车辙能力增强。从动稳定度结果可以看出，纤维可显著改善沥青混合料的高温抗车辙性能。
1.2 沥青混合料低温性能试验。沥青混合料是一种温度敏感性材料，环境温度的变化会使其使用性能发生很大的变化。随着温度的降低，沥青混合料的强度和劲度都会明显增大，但其变形能力会显著下降，并可能会出现脆性破坏。

低温主要是影响沥青混合料的抗拉强度和变形能力，从而造成沥青混合料的低温开裂。本研究通过试验测定沥青混合料在－10℃时弯曲破坏的力学性质来评价沥青混合料的低温抗裂性能。

从试验结果可以看出，纤维的加入有效地提高了上面层材料低温时的柔韧性，这样使得上面层在低温季节能更好地适应路面的变形，减少在低温季节容易出现的路面温缩裂缝和疲劳裂缝。这对于改善路面低温时的使用性能具有重要意义。
1.3 沥青混合料水稳定性试验。沥青混凝土铺装层中若有水分存在，则在汽车车轮动态载荷的作用下，进入路面空隙中的水分不断产生动水压力及真空负压抽吸的反复循环作用，使沥青粘附性降低并逐渐丧失粘结力。继而沥青膜从集料表面脱落，沥青混合料出现掉粒、松散，形成沥青混凝土路面的坑槽、松散等损坏现象。因而必须重视沥青混合料自身抗水损坏能力的好坏。

试验结果表明，加入纤维对沥青混合料的水稳定性有改善作用，且纤维对沥青混合料的改善作用相对较大。这主要是因为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侵蚀破坏作用，增强沥青胶浆抵抗自然环境破坏的能力，使混合料抗损害能力增强。
2 纤维沥青混合料的应用
2.1 纤维沥青混合料的施工。纤维沥青混合料的施工须注意的是辫和与碾压。在本次施工中，纤维采用专用添加设备投入到沥青混合料拌和机。为了保证纤犀在沥青混合料中分布均匀。同时避免干拌时间过长造成集料过多磨损，本研究对混合料进行了试验：选择干拌的时间分别为14s、17s及20s，观察纤维在混合料中的拌和效果；对混合料做抽提试验，验证油石比、级配；比较不同拌和时间下集料中粒径小于0.075mm颗粒含量。通过试拌，得到了以下结论。
2.1.1 通过观察不同干拌时间下沥青混合料外观状况，发现干拌时间17s及20s的沥青混合料中纤维分散均匀，未见纤维成团现象。在干拌的时间为14s的沥青混合料中，纤维分散比较均匀，偶见纤维粘连现象。
2.1.2 通过抽提试验，发现3种干拌时间下沥青混合料中小于0.075mm的颗粒含量均接近于设计中值,没有因为干拌时间的增加而造成集料的过多磨损，3种干拌时间下的沥青混合料中2.36mm颗粒含量与设计中值偏差较大，但也在要求的饿范围内。试拌混合料各项体积指标均能满足我国规范规定的技术要求。通过目测纤维均匀度及抽提试验，同时考虑到施工产量等因素，确定纤维AC-20混合料干拌时间为17s，湿拌时间与普通沥青混合料湿拌时间相同。

考虑到纤维沥青混凝土实压比较困难，本方案在沥青混凝土压实方案的基础上，增加２０t胶轮压路机复压２遍的要求。
2.2 纤维沥青混合料质量检测。

纤维沥青混合料施工质量检测主要包括配合比检测马歇尔试验，以及现场的压实度与渗水系数试验。
混合料的配合比检测主要是通过抽提试验，测定混合料的级配和沥青用量。测试结果表明，混合料级配未出现异常情况，油石比接近设计的最佳油石比。取样保温，到规定的马歇尔成型温度马歇尔试件，并检测其稳定度、流值、空隙率、饱和度等指标，结果各指标都比较正常。

路面施工结束后，在路面取芯，检测铺装层的压实度。从试验结果看，现场取芯试样按理论最大密度计算得到的压实度平均值为９４.８%，最小压实度为９４.１%，按马歇尔密度计算得到的压实度值为９８.９%，皆满足相应技术要求。
3 结语

本文研究了纤维沥青混合料的各项路用性能及力学性能，并针对呼和浩特市市政道路工程路面特点，考虑其施工及质量检测结果，得出以下结论。
3.1 添加纤维能显著提高沥青混合料的高温抗车辙性能，有效增加了上面层材料低温时的柔韧性，改善了沥青混合料的水稳定性，适用于呼和浩特市地区夏季多雨、冬季严寒的特点。
3.2 结合呼和浩特市地区市政道路工程，研究了纤维沥青混合料的拌和及压实工艺。从铺筑效果来看：纤维沥青混凝土路面级配合理，技术指标满足要求；路面压实度在要求的范围之内。

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