聚合物纤维增强沥青混凝土路用性能研究

摘要

本文在室内马歇尔试验的基础之上,提出了聚合物纤维沥青混凝土的拌和试验方法。确定了不掺纤维的沥青混凝土(AC)和纤维掺量为0.2％、0.35%、0.5%的纤维沥青混凝土的最佳沥青用量。根据马歇尔试验确定的最佳沥青用量制备了沥青混凝土和不同掺量的聚合物纤维沥青混凝土,分别进行了高温车辙试验、低温小梁弯曲试验以及浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验。试验结果表明:提出的“湿法”拌和工艺在相同的条件下可使聚酯纤维沥青混凝土混合料达到最理想的拌和效果,可有效避免纤维的结团现象:随聚酯纤维掺量的提高,马歇尔稳定度和毛体积密度变化呈先增大后减小的抛物线趋势,而流值和空隙率呈现相反的趋势;马歇尔方法设计的聚酯纤维沥青混凝土,虽然聚酯纤维掺量提高时,沥青混凝土的最佳油石比也同时增大,但纤维掺量和沥青最佳油石比的增长不成比例;对聚酯纤维沥青混凝土,聚酯纤维掺量与油石比增加量之比为1.05时,聚酯纤维和沥青可达到最佳的组合:聚酯纤维对沥青混凝土的高温稳定性具有显著影响,当聚酯纤维掺量与油石比增加量的比值接近1.05时,聚酯纤维对高温性能的改善效果达到最佳;马歇尔稳定度与车辙试验的动稳定度有良好的相关关系。因此,马歇尔稳定度能较好反映聚酯纤维沥青混凝土高温稳定性;在-40℃～100℃的温度范围内,随温度的降低,沥青混凝土及不同掺量聚酯纤维沥青混凝土的弯曲破坏强度均呈线性降低趋势。聚酯纤维的添加虽不能从根本上改变沥青混凝土的温度敏感性本质,但明显改变了不同温度下弯曲破坏强度的大小;随着纤维掺量的提高,沥青混凝土抗弯拉强度提高幅度也不断增大;在-40℃～10℃的温度范围内,沥青混凝土及聚酯纤维沥青混凝土的抗变形能力均越来越差。但同等条件下,聚酯纤维的加入,使沥青混凝土的抗变形能力显著提高;掺加0.2%的聚合物纤维可使沥青混凝土浸水残留稳定度从86.59%提高到96.07%,提高幅度为11%:掺加0.2%的聚合物纤维以后,沥青混凝土试件的冻融劈裂抗拉强度比从80.8%提高到85%,水稳定性提高幅度达5.2%。