研究·论文~聚酯纤维材料在沥青混凝土桥面铺装上的应用.doc

聚酯纤维材料在沥青混凝土桥面铺装上的应用摘要：通过工程实践和有关试验，表明聚酯纤维材料用于沥青混凝土桥面铺装可以显著提高沥青混凝土铺装的路用性能。关键词：聚酯纤维；加筋沥青混凝土桥面铺装；沥青混合料试验目前我国已建和在建的桥梁，大多采用普通沥青混凝土作为复合桥面铺状的上面层，不少沥青混凝土铺装层没有达到设计使用年限，就发生了不同程度的损坏，影响了桥梁的正常使用。沥青混凝土作为桥面铺装，要求应有比道路沥青混凝土面层更好的高温稳定性、低温抗裂性、疲劳耐久性和抗水性能，因此，选择一种高性能的沥青混凝土铺装层材料提高铺装层的路用性能是十分有意义的。参考国内外发展动态与作法，我们在新乡市2002年106国道长垣段改建施工中，采用聚酯纤维材料加强沥青混凝土作为桥面铺装，并经有关试验证明和实际观测对比，表明聚酯纤维加强沥青混凝土可以显著改善铺装层的高温稳定性、疲劳耐久性，并且具有低温抗裂性和防止反射裂缝的性能。本文拟通过桥长50m的聂店桥的施工和有关试验对用聚酯合成纤维加强沥青混凝土铺装层做一介绍，以供研究参考。1 试验桥概况试验桥位于106国道长垣至滑县改建段，该桥上部为5孔10m预应力空心板梁桥，下部为钻孔灌注桩墩台，桥面铺装结构为厚4cm沥青混凝土+10cm防水混凝土。工程2002年4月开工，于当年10月完工。2 聚酯纤维加强沥青混凝土的材料组成与试验聚酯纤维加强沥青混凝土是在普通沥青混凝土中加入0.3%成品聚酯纤维经拌和均匀而成的沥青混合料，其施工工艺与普通沥青混合料没有差异，聚酯纤维材料可直接加入沥青混合料中拌和。本研究做了加与不加聚酯纤维沥青混合料的马歇尔试验、车辙试验、劈裂试验、弯曲试验及劈裂疲劳试验等试验。目的是为了考察加聚酯纤维后沥青混合料的强度特性、变形特性及疲劳特性。2.1 原材料和级配（1）沥青沥青为壳牌SBS改性沥青，其主要技术指标如表1所示。表1 SBS改性沥青主要技术指标试验结果技术指标针入度（25，100g，5s）(.1mm)软化点（）密度（g/cm3）老化后延度（15，5m/min）(cm)老化后针入度比(%)SBS改性沥青6470.51.0348585.2(2) 集料集料有玄武岩1号4号共4种，主要技术指标如表2所示。表2 集料主要技术指标试验结果技术指标压碎值（%）磨耗率（%）吸水率（%）粘结力（等级）抗压强度（MPa）表观密度（g/cm3）玄武岩集料9.811.50.841512.974注：矿粉采用碳岩矿粉，其主要指标均满足规范的要求。（3）矿料级配。根据工程的实际情况采用的级配为特定的AC-16I，具体级配范围如表3所示。表3 沥青混合料矿料级配通过下列筛孔（方孔筛，mm）的质量百分率（%）级配类型19.016.013.29.54.752.361.160.60.30.150.075AC-16I10093100768661734454314120301622111771248（4）聚酯纤维基本性能指标纤维选用美国产路用聚酯纤维。长度为1/4英寸（约6mm）；直径为0.008英寸(约0.02mm)；熔点为480(249)；燃点为1000(556)；抗拉强度为（51726）Mpa；断裂延伸率为（339）%；比重为1.360.04；颜色为自然色(白色)；无卷曲性。2.2马歇尔试验结果根据矿料的筛分结果进行试配，确定出各种矿料用量的百分比，一种加入聚酯纤维，另外一种不加聚酯纤维，分别成型马歇尔试件，测试其物理指标及稳定度和流值。具体试验结果如表4所示。表 4 沥青混合料马歇尔试验结果沥青混合料类型油石比（%）稳定度（KN）流值（0.1mm）空隙率（%）饱和度（%）密度（g/cm3）SBS+Polyester Fibers AC-16I50139344.0870.62.552SBS AC-16I5.013.2354.1574.22.5842.3 车辙试验结果按马歇尔试验结果确定的最佳油石比5.0%成型车辙试验板，60条件下保温测试沥青混合料的动稳定度，试验按公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ052-2000）的要求进行，具体试验结果如表5所示。表 5 沥青混合料车辙试验结果沥青混合料类型油石比（%）动稳定度（次/mm）SBS+Polyester Fibers AC-16I504428SBS AC-16I5.038792.4 劈裂试验结果试验采用马歇尔试件，在15和-10条件下分别进行劈裂试验，试验设备为MTS810型材料试验系统，其余试验条件均按公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ052-2000）的要求进行。具体试验结果如表6所示。表 6 沥青混合料劈裂强度试验结果沥青混合料种类温度15C温度-10C劈裂强度（Mpa）破坏劲度模量（Mpa）劈裂强度（Mpa）破坏劲度模量（Mpa）SBS AC-16I2.0656203.5546725SBS + Polyester Fiber AC-16I2.2937954.27886412.5 残留稳定度试验结果按马歇尔试验结果确定的最佳油石比5.0%成型马歇尔试件，在60水温中保温48h后进行测试，试验条件均满足（JTJ052-2000）的要求，具体试验结果如表7所示。表7 沥青混合料残留稳定度试验结果混 合 料 类 型残 留 稳 定 度（%）SBS + Polyester Fibers AC-16I95.3SBS AC-16I90.62.6 冻融劈裂试验结果冻融劈裂试验试件为马歇尔试件，试验的条件为:试件置于真空容器中在730mm740mmHg真空下抽气15min，泡水保持0.5h，然后放入低温箱中(-18)保持16h，取出后立即放入60恒温水水浴中浸泡24h，再取出置于25水中不少于2h，然后进行劈裂试验。具体试验结果如表所示。表沥青混合料冻融劈裂试验结果混合料类型劈裂强度标准值（Mpa）劈裂强度标准值（Mpa）冻融劈裂强度强度TSR（%）SBS + Polyester Fibers AC-16I1.9831.75888.7SBS AC-16I1.5641.16574.5.7小梁弯曲试验结果试件采用车辙试验板经切割成长250mm、宽30mm、宽35mm的梁式试件。试验的温度为15，加载速率50mm/min；温度-10，加载速率1mm/min。试验在MTS材料试验系统上进行，其余试验条件均满足（JTJ052-2000）的要求，具体试验结果如表9所示。表 9 沥青混合料小梁弯曲试验结果混合料类型试 验 温 度15-10弯曲强度（Mpa）劲度模量（Mpa）弯曲强度（Mpa）劲度模量（Mpa）SBS + Polyester Fibers AC-16I5071518119744947SBS AC-16I3876236945144742.8 劈裂疲劳试验结果疲劳试验采用的试件为马歇尔试件，试验设备为MTS810材料试验系统，按控制应力的加载模式进行疲劳试验；试验温度为15；应力比为0.15、0.2、0.25、03、0.4；加荷频率为10HZ；荷载波形为正正弦波。具体试验结果如表10所示。表10 沥青混合料劈裂疲劳试验结果应力比SBS + Polyester Fibers AC-16I(次)SBS AC-16I（次）0.1591664745820.2044852312800.2527267179320.301672099540.40740249283 结语本文针对沥青混合料加入聚酯纤维前后力学性能的差异得到如下结论。（1）加入聚酯纤维后，混合料夯实度略有降低，这是因为纤维质量轻，在同等压实力下，密实有所降低，稳定度和流值均增大，高温稳定性显著改善。（2）加入聚酯纤维后，沥青混合料低温抗裂性能