纤维沥青胶浆性能研究

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沥青路面在长期服役中会受到车辆的反复荷载作用和环境影响,为保证沥青路面在长期使用过程中依然具有良好的稳定性和耐久性,提高沥青混合料的路用性能最为重要。纤维良好吸持沥青的能力使其具有增粘增韧的作用,纤维类材料被广泛应用于沥青混合料中,纤维沥青混合料性能增强的关键在于纤维沥青胶浆性能的提升。研究不同种类及状态的纤维对吸油率的影响和对沥青胶浆性能增强效果的差异,对提升纤维沥青胶浆性能具有十分重要的意义。本文研究工作如下:1、玄武岩纤维的吸油率对纤维在沥青混合料中起到的作用影响显著,为此设计了将玄武岩纤维打散的试验方法,制备丝状玄武岩纤维。两种状态的玄武岩纤维在煤油和沥青中均可分散完全,丝状和束状玄武岩纤维的吸油率分别是4.339、0.774,得出丝状玄武岩可充分发挥其吸油能力。此外,丝状玄武岩纤维对沥青的高低温性能增强效果显著,选择丝状玄武岩纤维进行试验研究更具有工程实际意义。2、纤维在不同结构沥青混合料中的受力状态不同,采用规范中单一的振动方式测定吸油率,无法考虑到纤维在不同结构沥青混合料中起到的主要作用,为此提出有效吸油率的概念,采用振动和离心状态下吸油率的差值表达纤维在骨架密实型沥青混合料中的有效吸油率,用挤压和离心状态下吸油率的差值表达纤维在悬浮密实型沥青混合料中的有效吸油率。3、为探究用煤油测定纤维吸油率来表征纤维吸持沥青能力的准确性,进行了纤维吸持煤油和沥青的对比试验。试验结果说明用煤油测定纤维吸油率不能直接表征纤维吸附沥青的能力,但可以间接评价纤维之间吸持沥青能力的差异。4、研究玄武岩纤维和矿粉的离析对针入度试验结果的影响,从纤维沥青胶浆入模粘度和成型方法两个方面提出减缓离析程度的试验方法。结果表明,玄武岩纤维沥青胶浆表观粘度约为1.0 Pa·s时,既可保证入模的流动性,也可最大程度缓解离析现象;纤维沥青胶浆针入度试验,推荐分三层浇注成型的方法;针入度值在0~49(0.1mm)范围内,推荐将玄武岩纤维沥青胶浆的误差允许范围提高为0~4(0.1mm)。5、为探究玄武岩纤维对沥青胶浆的增强效果,采用正交试验探讨了玄武岩纤维掺量、粉胶比、沥青粘度对纤维沥青胶浆性能的影响规律,并用模糊综合分析法对玄武岩纤维沥青胶浆组成比例进行了优选,得出适用于骨架密实型和悬浮密实型沥青混合料的玄武岩纤维沥青胶浆的最优组合,分别为沥青粘度为1.1Pa·s、玄武岩纤维掺量为3%、粉胶比为1.8和沥青粘度0.7Pa·s、玄武岩纤维掺量为2%、粉胶比为1.0,这一结果与工程上实际采用的沥青混合料配合比一致,说明采用的试验方法和数据分析方法基本正确。6、对不同种类纤维增强沥青胶浆性能进行分析,结果表明丝状玄武岩纤维有效的增强沥青胶浆高低温性能。丝状玄武岩纤维因良好吸附沥青的能力,增强了纤维沥青胶浆的高温流变性能,丝状玄武岩纤维沥青胶浆对沥青车辙因子的提升,均在4倍以上。同时,丝状玄武岩纤维有着最优的增强低温抗拉伸效果。丝状玄武岩纤维沥青胶浆的拉伸断裂能是对应结构沥青混合料所用沥青的3倍以上。
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