论文部分内容阅读
当前，普通沥青混凝土在应用工程中易出现车辙、开裂及早期水破坏等路面损害，国内外的道路工作者一直致力于改善沥青混凝土的路用性能，其中，掺加纤维是有效手段之一。当前常用的纤维中，由于木质素纤维材质松散，易吸水变质，增韧和抗裂作用不明显，玄武岩纤维对原料要求较高且生产成本较高，聚合物纤维种类多，现用于改性沥青混凝土的聚合物纤维有：聚乙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维等，但多数聚合物纤维存在着弹性模量低、耐高低温性能欠佳及亲油性不足的缺点，有待进一步改进和提高。
本文通过多项室内的路用性能试验，分析在研的国家重点研发计划项目“土工建筑增强材料制备与应用”中新研发的高强、高模和亲油PAN纤维在改善、增强沥青混合料路用性能方面的作用和优势。主要成果如下：
1.在纤维性能方面：纤维吸油性测试结果表明，木质素纤维和烘干后的高强PAN(启鹏6mm)吸油率较佳；通过目视和荧光显微镜观察经160℃与190℃高温2小时烘烤的四种纤维端部及表面，未见明显变化，纤维热稳定性满足要求；拌和试验表明，当纤维长度为12mm时，易发生大量结团现象，分散性差。
2.沥青混合料马歇尔试验结果表明，掺加普通PAN纤维、高强PAN纤维、玄武岩纤维和木质素纤维的沥青混合料的马歇尔稳定度MS均有所提升，且都存在着最佳掺量，其中，6mm的普通和高强PAN纤维、玄武岩纤维、木质素纤维的最佳掺量为0.3%，12mm的普通和高强PAN纤维的最佳掺量为0.2%；MS提升幅度最大的为6mm高强PAN纤维。
3.通过车辙试验、单轴压缩动态模量试验、单轴静载蠕变试验研究掺不同纤维下AC-13C型沥青混合料的高温性能，不同试验的评价纤维改善效果的优劣排序并不一致，其中，掺6mm高强PAN纤维(0.3%)动稳定度DS最大；对于车辙性能指标，在不同温度，不同频率下，得到改善效果优劣排序不一致；在残余应变比方面，三种纤维的改善效果相近。
4.通过浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验和四点弯曲疲劳试验来评价掺加不同纤维和掺加不同沥青时混合料的水稳定性能、低温抗裂性能和疲劳性能，研究发现，纤维和改性沥青对改善沥青混合料的水稳定性能、低温抗裂性能和疲劳性能具有复合效应，当纤维为高强PAN(6mm，0.3%)，混合料的残留稳定度、劈裂强度比、抗弯拉强度、极限弯拉应变均最大，当纤维为高强PAN(6mm，0.3%)和普通PAN(6mm，0.3%)时，混合料的疲劳次数较大。
5.高强PAN纤维具有良好的亲油性，吸油能力优于普通纤维、玄武岩纤维，与木质素纤维相当；除了单轴蠕变试验和与SBS复合改性的弯曲疲劳试验的结果略逊于普通PAN纤维之外，在沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等诸多路面性能试验评价中，高强PAN呈现的改善、增强效果均优于或略优于普通PAN纤维、玄武岩纤维、木质素纤维的改善、增强效果。
本文通过多项室内的路用性能试验，分析在研的国家重点研发计划项目“土工建筑增强材料制备与应用”中新研发的高强、高模和亲油PAN纤维在改善、增强沥青混合料路用性能方面的作用和优势。主要成果如下：
1.在纤维性能方面：纤维吸油性测试结果表明，木质素纤维和烘干后的高强PAN(启鹏6mm)吸油率较佳；通过目视和荧光显微镜观察经160℃与190℃高温2小时烘烤的四种纤维端部及表面，未见明显变化，纤维热稳定性满足要求；拌和试验表明，当纤维长度为12mm时，易发生大量结团现象，分散性差。
2.沥青混合料马歇尔试验结果表明，掺加普通PAN纤维、高强PAN纤维、玄武岩纤维和木质素纤维的沥青混合料的马歇尔稳定度MS均有所提升，且都存在着最佳掺量，其中，6mm的普通和高强PAN纤维、玄武岩纤维、木质素纤维的最佳掺量为0.3%，12mm的普通和高强PAN纤维的最佳掺量为0.2%；MS提升幅度最大的为6mm高强PAN纤维。
3.通过车辙试验、单轴压缩动态模量试验、单轴静载蠕变试验研究掺不同纤维下AC-13C型沥青混合料的高温性能，不同试验的评价纤维改善效果的优劣排序并不一致，其中，掺6mm高强PAN纤维(0.3%)动稳定度DS最大；对于车辙性能指标，在不同温度，不同频率下，得到改善效果优劣排序不一致；在残余应变比方面，三种纤维的改善效果相近。
4.通过浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验和四点弯曲疲劳试验来评价掺加不同纤维和掺加不同沥青时混合料的水稳定性能、低温抗裂性能和疲劳性能，研究发现，纤维和改性沥青对改善沥青混合料的水稳定性能、低温抗裂性能和疲劳性能具有复合效应，当纤维为高强PAN(6mm，0.3%)，混合料的残留稳定度、劈裂强度比、抗弯拉强度、极限弯拉应变均最大，当纤维为高强PAN(6mm，0.3%)和普通PAN(6mm，0.3%)时，混合料的疲劳次数较大。
5.高强PAN纤维具有良好的亲油性，吸油能力优于普通纤维、玄武岩纤维，与木质素纤维相当；除了单轴蠕变试验和与SBS复合改性的弯曲疲劳试验的结果略逊于普通PAN纤维之外，在沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等诸多路面性能试验评价中，高强PAN呈现的改善、增强效果均优于或略优于普通PAN纤维、玄武岩纤维、木质素纤维的改善、增强效果。