论文部分内容阅读
【摘 要】本文从纤维在沥青路面中的作用入手，在介绍了纤维的应用方式的基础上，分析了不同应用方式所产生的效果，并且阐述了产生不同效果的原因，得出的结论是对于提高沥青路面的低温抗裂性能来讲，采用沥青纤维增强层的方法要优于把纤维加入沥青混合料进行拌和再做路面的方法。
【关键词】纤维；沥青纤维增强层；沥青路面；纤维沥青混合料
Discussion on the Application of Fiber in Asphalt Pavement
Hu Jie
（Henan Sanyuan Engineering Supervision Consulting Co.， Ltd Xinyang Henan 464000）
【Abstract】Based on the application of fiber in the asphalt pavement， this paper analyzes the effect of different application methods on the basis of the application of fiber， and explains the reasons for the different effects. The conclusion is that the asphalt pavement Low temperature crack resistance in terms of the use of asphalt fiber reinforced layer method is better than the fiber into the asphalt mixture for mixing and then do the road method.
【Key words】Fiber；Asphalt fiber reinforced layer；Asphalt pavement；Fiber asphalt mixture
1. 前言
（1）瀝青路面以其良好的性能在高等级公路路面中得到了广泛的应用。在全世界范围内，约有80%的路面为沥青路面，这个比例在美国为93%，在日本为94%，而在我国已经超过95%。虽然沥青路面得到了广泛的应用，但其某些性能相对不足，在改善沥青路面性能方面主要有三大研究方向：一是集料级配；二是沥青性能；三是加入纤维，其中，纤维的研究越来越重要，应用也越来越多。这些研究及其应用对保证和提高沥青路面的使用品质和使用寿命起到了很好的作用。
（2）纤维是指由连续或不连续的细丝组成的物质，在沥青路面中常用的纤维有玻璃纤维、聚丙烯睛纶纤维、聚酷纤维、木质素纤维、矿物纤维以及钢纤维等。纤维作为一种特殊的添加剂和稳定剂，加入沥青混合料后，在用之修筑的沥青路面中主要起到加筋的作用，能够提高沥青路面低温抗裂性能，而沥青路面低温开裂可以说是顽疾。因此，纤维在沥青路面中的应用越来越多。但是由于纤维的应用方式不同而导致应用效果有差别，这是值得探讨的问题。
2. 纤维在沥青路面中的应用方式
2.1 拌和法应用纤维。
这种方法是先将纤维与集料拌和，然后加入沥青拌和均匀，得到沥青纤维混合料，之后进行摊铺、碾压和养护形成沥青路面。纤维可以应用于热拌热铺施工工艺，也可以用于微表处施工工艺。
2.2 层铺法应用纤维。
这种方法是作为一种沥青纤维增强封层使用的，其施工方法是：先洒一层沥青，在沥青层上撒一层纤维，最后再在纤维层上洒布沥青。沥青纤维增强封层做好后在其上做沥青混凝土路面，在进行室内试验时也按此方法制作试件。
3. 纤维的撒布和拌和所产生的效果
3.1 采用低温弯曲破坏试验考察沥青路面的低温抗裂性能。抗弯拉强度与最大弯拉应变和弯拉劲度模量呈正相关，0℃低温弯曲试验抗弯拉强度越大，反应出沥青路面破坏时所需能量越大，则低温时其抵抗收缩拉应变的能力越强，则低温抗裂性能越好。试验结果如表1所示。
3.2 由表1可以看出：
（1）掺加木质素纤维比不掺加，抗弯拉强度有所提高；
（2）木质素纤维的长度小于5cm时，与不掺加木质素纤维相比抗弯拉强度的提高量不大；木质素纤维的长度大于5cm时，与不掺加木质素纤维相比抗弯拉强度的提高量较大；
（3）在木质素纤维长度为3～5cm的情况下，随着木质素纤维掺加量的增加，抗弯拉强度也有所增加，但增加量不大；在木质素纤维长度为8～10cm的情况下，随着木质素纤维掺加量的增加，抗弯拉强度也有所增加，但增加量较大；
（4）采用沥青纤维增强封层即撒布的方式比拌和的方式好，抗弯拉强度提高较大。
4. 纤维的撒布和拌和产生不同效果的分析
4.1 木质素纤维对沥青具有增韧、增粘作用，使沥青胶浆软化点提高，增强对集料颗粒的握裹力，增强胶浆抗剪、抗拉能力，而且木质素纤维在混合料中起到加筋作用，增强了弹性恢复，提高了混合料的抵抗疲劳破坏能力，使路面的疲劳耐久性得到改善。木质素纤维在低温下仍呈柔性，能有效地抵抗温度应力，减少温缩裂缝的产生，提高路面低温抗裂性能。对不同类型沥青混合料，0.2% ～0.4%木质素纤维掺量可有效改善路用性能。
4.2 拌和的方法是先将木质素纤维与干燥的预定级配集料混合料拌和均匀，再加入（改性）沥青，拌和直至均匀。其存在的问题有：
（1）木质素纤维是轻质材料，它与集料混合料拌和均匀很困难；
（2）使用纤维的目的主要是提高沥青路面的抗裂性能，要求纤维的长度不能太短，表1表明，纤维的长度小于5cm时抗裂性能提高不明显，而纤维的长度如果大于5cm，在拌和时很易相互缠绕成团， 不能选择较长的纤维，因此抗裂性能提高不会明显； （3）即使木质素纤维与集料混合料已经拌和均匀，一旦遇到（改性）沥青，木质素纤维便会相互粘结成团；
（4）提高沥青路面的抗裂性能，就是提高平行于沥青路面各个方向上的抗拉能力，因此，木质素纤维平行于沥青路面分布时能充分发挥提高抗裂性能的作用，但纤维的拌和使用方法造成的结果是，有的纤维平行于沥青路面分布，有的纤维垂直于沥青路面分布，有的纤维斜交于沥青路面分布，有的纤维缠绕于沥青路面中的颗粒集料表面上，有的纤维成团存在，有的纤维是上述几种存在形式中的多种的复合体，按照各种存在形式的几率均等，真正能够充分发挥提高沥青路面抗裂性能的作用的木质素纤维是少数。
4.3 相比而言，木质素纤维的撒布使用方法克服了拌和使用方法存在的问题，其表现在：
（1）木质素纤维不会结团；
（2）可以使用较长的木质素纤维，明显提高沥青路面的抗裂性能；
（3）木质素纤维全部平行于沥青路面的平面分布，能够充分发挥提高抗裂性能的作用，在与拌和时的用量相同的情况下，抗裂性能可以提高更多。
4.4 另外，木质素纤维采用撒布的使用方法与拌和的使用方法相比，其优越性还表现在如下两个方面：
（1）木质素纤维采用撒布的使用方法时，第一沥青层、纤维层和第二沥青层共同构成了应力吸收层，可以防止反射裂缝的产生，而拌和的使用方法没有此功能层；
（2）木质素纤维采用撒布的使用方法时，第一沥青层、纤维层和第二沥青层共同构成了粘结层，其粘结力远远大于拌和的使用方法所产生的的粘结力，已经从量变上升到了质变。
5. 结语
（1）使用纤维能够提高沥青路面的低温抗裂性能；
（2）纤维的长度小于5cm时，提高沥青路面抗裂性能的幅度较小；纤维的长度大于5cm时，提高沥青路面抗裂性能的幅度较大；
（3）纤维采用撒布的方式比拌和的方式效果好，其不但體现在提高抗裂性能上，而且也反映在提高防止反射裂缝和增强层间联结上，同时对提高沥青路面的水稳定性、高温稳定性以及疲劳耐久性等都有帮助。
参考文献
[1] JT/T 533-2004 沥青路面用木质素纤维.
[2] 陈华鑫.纤维沥青混凝土路面研究〔D〕.长安大学硕士论文.2002.
[3] 付极.玻璃纤维对沥青混凝土界面和路用性能的影响研究〔D〕.吉林大学硕士论文.2008.
[4] 曾志远.玄武岩纤维沥青路面性能及结构分析〔D〕.浙江大学硕士论文.2013.
[5] 陈军；刘义怀.路用聚酯纤维评价方法及掺加聚酯纤维沥青路面施工控制要点[J].公路交通科技（应用技术版）.2006：3.
[6] 张豪；王新；刘传国.聚酯纤维在沥青混凝土路面中的应用[J].河北交通科技.2009：2.
[7] 刘新锋.聚酯纤维在沥青路面上的应用[J].河南建材.2006：3.
[8] 张可嘉；赵华峰；孙长胜.掺配聚酯纤维SUPERPAVE沥青路面施工控制[J].山西建筑.2007年14期.
[9] 梁明镐；李喜双.聚酯纤维材料在沥青混凝土路面中的运用[J].科技资讯.2006年21期.
[10] 夏英志；王海有；等.沥青路面纤维增强封层关键技术研究[R].平顶山市公路管理局.2014.
【关键词】纤维；沥青纤维增强层；沥青路面；纤维沥青混合料
Discussion on the Application of Fiber in Asphalt Pavement
Hu Jie
（Henan Sanyuan Engineering Supervision Consulting Co.， Ltd Xinyang Henan 464000）
【Abstract】Based on the application of fiber in the asphalt pavement， this paper analyzes the effect of different application methods on the basis of the application of fiber， and explains the reasons for the different effects. The conclusion is that the asphalt pavement Low temperature crack resistance in terms of the use of asphalt fiber reinforced layer method is better than the fiber into the asphalt mixture for mixing and then do the road method.
【Key words】Fiber；Asphalt fiber reinforced layer；Asphalt pavement；Fiber asphalt mixture
1. 前言
（1）瀝青路面以其良好的性能在高等级公路路面中得到了广泛的应用。在全世界范围内，约有80%的路面为沥青路面，这个比例在美国为93%，在日本为94%，而在我国已经超过95%。虽然沥青路面得到了广泛的应用，但其某些性能相对不足，在改善沥青路面性能方面主要有三大研究方向：一是集料级配；二是沥青性能；三是加入纤维，其中，纤维的研究越来越重要，应用也越来越多。这些研究及其应用对保证和提高沥青路面的使用品质和使用寿命起到了很好的作用。
（2）纤维是指由连续或不连续的细丝组成的物质，在沥青路面中常用的纤维有玻璃纤维、聚丙烯睛纶纤维、聚酷纤维、木质素纤维、矿物纤维以及钢纤维等。纤维作为一种特殊的添加剂和稳定剂，加入沥青混合料后，在用之修筑的沥青路面中主要起到加筋的作用，能够提高沥青路面低温抗裂性能，而沥青路面低温开裂可以说是顽疾。因此，纤维在沥青路面中的应用越来越多。但是由于纤维的应用方式不同而导致应用效果有差别，这是值得探讨的问题。
2. 纤维在沥青路面中的应用方式
2.1 拌和法应用纤维。
这种方法是先将纤维与集料拌和，然后加入沥青拌和均匀，得到沥青纤维混合料，之后进行摊铺、碾压和养护形成沥青路面。纤维可以应用于热拌热铺施工工艺，也可以用于微表处施工工艺。
2.2 层铺法应用纤维。
这种方法是作为一种沥青纤维增强封层使用的，其施工方法是：先洒一层沥青，在沥青层上撒一层纤维，最后再在纤维层上洒布沥青。沥青纤维增强封层做好后在其上做沥青混凝土路面，在进行室内试验时也按此方法制作试件。
3. 纤维的撒布和拌和所产生的效果
3.1 采用低温弯曲破坏试验考察沥青路面的低温抗裂性能。抗弯拉强度与最大弯拉应变和弯拉劲度模量呈正相关，0℃低温弯曲试验抗弯拉强度越大，反应出沥青路面破坏时所需能量越大，则低温时其抵抗收缩拉应变的能力越强，则低温抗裂性能越好。试验结果如表1所示。
3.2 由表1可以看出：
（1）掺加木质素纤维比不掺加，抗弯拉强度有所提高；
（2）木质素纤维的长度小于5cm时，与不掺加木质素纤维相比抗弯拉强度的提高量不大；木质素纤维的长度大于5cm时，与不掺加木质素纤维相比抗弯拉强度的提高量较大；
（3）在木质素纤维长度为3～5cm的情况下，随着木质素纤维掺加量的增加，抗弯拉强度也有所增加，但增加量不大；在木质素纤维长度为8～10cm的情况下，随着木质素纤维掺加量的增加，抗弯拉强度也有所增加，但增加量较大；
（4）采用沥青纤维增强封层即撒布的方式比拌和的方式好，抗弯拉强度提高较大。
4. 纤维的撒布和拌和产生不同效果的分析
4.1 木质素纤维对沥青具有增韧、增粘作用，使沥青胶浆软化点提高，增强对集料颗粒的握裹力，增强胶浆抗剪、抗拉能力，而且木质素纤维在混合料中起到加筋作用，增强了弹性恢复，提高了混合料的抵抗疲劳破坏能力，使路面的疲劳耐久性得到改善。木质素纤维在低温下仍呈柔性，能有效地抵抗温度应力，减少温缩裂缝的产生，提高路面低温抗裂性能。对不同类型沥青混合料，0.2% ～0.4%木质素纤维掺量可有效改善路用性能。
4.2 拌和的方法是先将木质素纤维与干燥的预定级配集料混合料拌和均匀，再加入（改性）沥青，拌和直至均匀。其存在的问题有：
（1）木质素纤维是轻质材料，它与集料混合料拌和均匀很困难；
（2）使用纤维的目的主要是提高沥青路面的抗裂性能，要求纤维的长度不能太短，表1表明，纤维的长度小于5cm时抗裂性能提高不明显，而纤维的长度如果大于5cm，在拌和时很易相互缠绕成团， 不能选择较长的纤维，因此抗裂性能提高不会明显； （3）即使木质素纤维与集料混合料已经拌和均匀，一旦遇到（改性）沥青，木质素纤维便会相互粘结成团；
（4）提高沥青路面的抗裂性能，就是提高平行于沥青路面各个方向上的抗拉能力，因此，木质素纤维平行于沥青路面分布时能充分发挥提高抗裂性能的作用，但纤维的拌和使用方法造成的结果是，有的纤维平行于沥青路面分布，有的纤维垂直于沥青路面分布，有的纤维斜交于沥青路面分布，有的纤维缠绕于沥青路面中的颗粒集料表面上，有的纤维成团存在，有的纤维是上述几种存在形式中的多种的复合体，按照各种存在形式的几率均等，真正能够充分发挥提高沥青路面抗裂性能的作用的木质素纤维是少数。
4.3 相比而言，木质素纤维的撒布使用方法克服了拌和使用方法存在的问题，其表现在：
（1）木质素纤维不会结团；
（2）可以使用较长的木质素纤维，明显提高沥青路面的抗裂性能；
（3）木质素纤维全部平行于沥青路面的平面分布，能够充分发挥提高抗裂性能的作用，在与拌和时的用量相同的情况下，抗裂性能可以提高更多。
4.4 另外，木质素纤维采用撒布的使用方法与拌和的使用方法相比，其优越性还表现在如下两个方面：
（1）木质素纤维采用撒布的使用方法时，第一沥青层、纤维层和第二沥青层共同构成了应力吸收层，可以防止反射裂缝的产生，而拌和的使用方法没有此功能层；
（2）木质素纤维采用撒布的使用方法时，第一沥青层、纤维层和第二沥青层共同构成了粘结层，其粘结力远远大于拌和的使用方法所产生的的粘结力，已经从量变上升到了质变。
5. 结语
（1）使用纤维能够提高沥青路面的低温抗裂性能；
（2）纤维的长度小于5cm时，提高沥青路面抗裂性能的幅度较小；纤维的长度大于5cm时，提高沥青路面抗裂性能的幅度较大；
（3）纤维采用撒布的方式比拌和的方式效果好，其不但體现在提高抗裂性能上，而且也反映在提高防止反射裂缝和增强层间联结上，同时对提高沥青路面的水稳定性、高温稳定性以及疲劳耐久性等都有帮助。
参考文献
[1] JT/T 533-2004 沥青路面用木质素纤维.
[2] 陈华鑫.纤维沥青混凝土路面研究〔D〕.长安大学硕士论文.2002.
[3] 付极.玻璃纤维对沥青混凝土界面和路用性能的影响研究〔D〕.吉林大学硕士论文.2008.
[4] 曾志远.玄武岩纤维沥青路面性能及结构分析〔D〕.浙江大学硕士论文.2013.
[5] 陈军；刘义怀.路用聚酯纤维评价方法及掺加聚酯纤维沥青路面施工控制要点[J].公路交通科技（应用技术版）.2006：3.
[6] 张豪；王新；刘传国.聚酯纤维在沥青混凝土路面中的应用[J].河北交通科技.2009：2.
[7] 刘新锋.聚酯纤维在沥青路面上的应用[J].河南建材.2006：3.
[8] 张可嘉；赵华峰；孙长胜.掺配聚酯纤维SUPERPAVE沥青路面施工控制[J].山西建筑.2007年14期.
[9] 梁明镐；李喜双.聚酯纤维材料在沥青混凝土路面中的运用[J].科技资讯.2006年21期.
[10] 夏英志；王海有；等.沥青路面纤维增强封层关键技术研究[R].平顶山市公路管理局.2014.