聚酯纖維瀝青混合料路用性能研究

□文/牛 軍

隨著交通量不斷增加，瀝青路面會受到不同程度的損壞，研究新的材料提高瀝青路面路用性能成為一大熱點，在瀝青中添加纖維已成為一種選擇。在許多纖維材料中，選擇聚酯纖維是因為聚酯纖維具有高拉伸強度并且可以改善混合料內部結構應力。

本文從原材料級配調試、配合比設計入手，通過高溫抗車轍性能試驗、水穩定性試驗、低溫抗裂性能試驗來研究聚酯纖維對AC-20 型普通瀝青混合料路用性能的影響。

1 原材料

1）瀝青。試驗所用70 號A 級道路石油瀝青符合JTGF 40—2004《公路瀝青路面施工技術規范》要求，見表1。

表1 試驗用70號A級道路石油瀝青檢測

續表1

2）粗集料。石灰巖10～20 mm和5～10 mm，見表2。

表2 試驗用粗集料檢測

3）細集料為機制砂，見表3。

表3 試驗用細集料檢測

4）礦粉為石灰巖礦粉，見表4。

表4 試驗用礦粉檢測

2 混合料級配組成

依據技術規范關于AC-20 型瀝青混合料礦料級配范圍要求確定級配，見圖1。

圖1 AC-20型礦料級配曲線

3 不同種類聚酯纖維瀝青混合料最佳油石比的確定

根據不同摻配方案選擇兩種聚酯纖維，與未添加纖維的普通瀝青混合料進行比較。由于聚酯纖維具有良好的吸附性能，瀝青會被包裹在聚酯纖維分散而形成的空間網狀結構中，纖維瀝青混合料比普通瀝青混合料的瀝青量要多。因此，確定聚酯纖維瀝青混合料的最佳油石比時，在普通瀝青混合料最佳油石比基礎上，以+0.2%分級設定4個油石比。試驗結果見表5。

表5 AC-20型瀝青混合料馬歇爾試驗結果

4 拌和工藝

4.1 瀝青混合料溫度控制

瀝青混凝土拌和溫度與馬歇爾穩定性、孔隙率的大小有直接關系：當拌和溫度高時，瀝青混合料的溫度高于瀝青，同時瀝青的流動性增加，黏性降低，擊實成型時，能使空隙減小，試件高度也減小，穩定度增加；反之，瀝青混合料溫度低于瀝青，瀝青將會局部冷卻結塊，黏度加大，孔隙也會增加，穩定性降低。添加聚酯纖維瀝青混合料與普通瀝青在拌和溫度上存在一定差異，應結合聚酯纖維的自身特性和反應機理[1～4]，綜合分析后確定，見表6。

表6 熱拌瀝青混合料室內試驗溫度控制 ℃

4.2 拌制方法

混合時，必須確保纖維的均勻分散，本研究采用干拌法進行：首先將纖維在風送設備內蓬松化，然后鼓風吹入攪拌鍋內，與粗集料一起干拌，時間控制在30～40 s，再加入瀝青拌和，根據瀝青均勻裹覆集料的具體情況，適當延長拌和時間，確保纖維充分分散，最后加入礦粉，繼續攪拌90 s。

5 聚酯纖維瀝青混合料路用性能

主要對瀝青混合料的高溫抗車轍性能、水穩定性能、低溫抗裂性能及抗滲性能進行檢測，綜合評價聚酯纖維瀝青混合料的路用性能。

5.1 高溫抗車轍性能試驗

采用車轍試驗來評價瀝青混合料的高溫抗車轍性能，結果見表7。

表7 瀝青混合料車轍試驗結果

由表7 看出，細聚酯纖維瀝青混合料的動態穩定度最大，其次是細纖維和粗纖維的混合物，粗纖維混合料動穩定度最小，但是纖維改性瀝青混合料的指標都明顯高于普通瀝青混合料的性能，滿足技術規范改性瀝青混合料≥2 800次/mm的要求。

5.2 水穩定性試驗

采用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗來評價瀝青混合料的水穩定性，結果見表8。

表8 瀝青混合料殘留穩定度及凍融劈裂強度試驗結果 %

由表8 可知，細聚酯纖維瀝青混合料的殘留穩定度、動凍融劈裂強度最高，其次是細纖維和粗纖維混合物，粗纖維混合料最小，但仍高于普通瀝青混合料，同時達到改性瀝青混合料的技術標準。

5.3 低溫抗裂性能試驗

采用低溫彎曲試驗來評價瀝青混合料的低溫抗裂性能，結果見表9。

表9 瀝青混合料低溫彎曲試驗結果

由表9 可知，細聚酯纖維瀝青混合料低溫抗裂性性能最優，細纖維和粗纖維混合物次之，均滿足規范改性瀝青混合料彎曲應變≥2 500的要求，但是粗纖維混合料應變＜2 500。

6 結論

1）聚酯纖維瀝青混合料在配合比設計試驗中，應嚴格控制各階段溫度，聚酯纖維瀝青加熱溫度及其混合料的拌和、成型溫度與改性瀝青混合料相近。

2）聚酯纖維瀝青混合料能夠明顯改善普通瀝青混合料的高溫抗車轍性能、水穩定性能和低溫抗裂性能且各項技術指標均能滿足改性瀝青混合料的技術要求。

3）通過試驗比較發現細聚酯纖維的使用效果最佳、粗細混合使用聚酯纖維次之、粗聚酯纖維改善效果相對最小；實際使用過程中因受施工條件、建設成本等條件控制，應綜合考慮擇優選擇。

4）本次試驗研究樣本較少，建議繼續進行研究。