不同纤维对SMA性能的影响研究

摘 要:对掺有不同纤维(木质素纤维,合成纤维,矿物纤维)的SMA进行路用性能评价,结果表明掺有矿物纤维的SMA路用性能最好。

关键词:纤维 SMA 路用性能

中图分类号:U414 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(a)-0093-01

自20世纪80年代以来,为适应现代化重载交通量对路面材料性能要求提高的特点,欧美一些国家就广泛开始了加强沥青材料的应用研究,并在纤维加强沥青路面方面作了大量的工作,纤维作为一种传统的纺织材料,从形状上说,是一种比较柔韧的细而长的物质。一般的说,纤维的长度与直径之比一般大于1000∶10。SMA中纤维的加入,有效地改善沥青路面的高温性能。目前,公路工程中常用的纤维有三类:天然木质素纤维、聚酯纤维、矿物纤维,本文选用这三种纤维来研究掺加不同纤维对沥青混合料性能的影响。

1 原材料

1.1 沥青

本研究所用沥青采用壳牌SBS I-C聚合物改性沥青,依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000),沥青的技术指标结果如表1所示。

1.2 集料及级配

本文试验采用的粗集料为辉绿岩,细集料为石灰岩机制砂,矿粉为石灰岩磨制的矿粉,级配采用SMA-13的规范要求中值。

2 掺加不同纤维的SMA混合料的性能研究

采用马歇尔设计方法确定SMA-13的最佳油石比为6.3%,根据相关资料及规范要求,木质素纤维、聚酯纤维和矿物纤维的掺量分别为3‰、2.5‰和4‰(纤维与沥青混合料的质量比)。

2.1 水稳定性

水损害是我国沥青路面常见的早期病害之一,直接影响沥青路面的行车质量和服务能力。沥青混合料水稳定性采用马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比作为评价指标。试验过程按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)相关规定进行,试验结果如表2所示。

由表2的数据可知,矿物纤维SMA和聚酯纤维SMA的水稳定性没有明显的优劣之分,两者的水稳定性要明显好于掺加木质素的SMA混合料。

2.2 高温稳定性

高温稳定性采用车辙试验进行评价,试件是在最佳油石比6.3%下碾压成型的300mm×300mm×50mm车辙试件,每种纤维SMA成型三个车辙试件,试验温度为60℃,轮压为0.7MPa,试验结果见表3。

从上表的数据可知,矿物纤维SMA-13的动稳定度要明显大于其他两种纤维,说明掺加矿物纤维的SMA混合料的高温性能要优于其他两种纤维沥青混合料。

2.3 低温抗裂性能

为了对比和评价掺加不同纤维的沥青混合料的低温性能,按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)的规定,用轮碾法制作尺寸均为300mm×300mm×50mm车辙板。然后将这些车辙板切割成尺寸为250mm×35mm×30mm的混合料小梁试件,用来进行低温弯曲试验,试验结果如表4所示。

根据4试验结果,可以看出掺加不同纤维的沥青混合料小梁试件的低温弯曲劲度模量的大小顺序为木质素纤维SMA-13＞聚酯纤维SMA-13＞矿物纤维SMA-13。沥青混合料的低温弯曲劲度模量越大,表明其在低温条件下的应力松弛能力越差,即低温抗裂能力越差。破坏应变表示混合料小梁试件底部抵抗弯拉变形的能力。破坏应变越大,抗弯拉变形的能力越强。综上所述,掺加矿物纤维的SMA混合料的低温抗裂性能最优,聚酯纤维SMA次之,木质素纤维SMA最差。

3 结语

通过对不同纤维SMA-13的路用性能的室内试验研究结果可知,矿物纤维SMA的路用性能最好,聚酯纤维的次之,木质素纤维的最差,在实际应用中,应根据实际工程的要求合理的选择纤维种类。

参考文献

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[2] 王辉.不同纤维对SMA路用性能的影响研究[D].长沙理工大学硕士论文,2007.

[3] 武文斌.增强纤维对沥青混凝土路用性能影响的研究[J].宁夏工程技术,2004.