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纤维对沥青混合料的影响和性能分析

文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2016-05-17 18:00【

  纤维的加入会影响沥青混合料性能,对混合料有着加筋与阻裂的作用。研究表明,纤维的类型、长度、细度、纤维在混合料中的质量百分比(纤维剂量)以及纤维的分散特性均对纤维沥青混合料有着明显影响。纤维剂量不同,则纤维在混合料中的分散程度、有效比表面积、对混合料的加强效果等方面均不相同。

  1.最佳沥青用量

  纤维剂量的增加,将使沥青混合料的最佳沥青用量的增大,这是因为纤维的加入如同填料一样,需要更多的沥青包裹在纤维表面,纤维含量越多,纤维的比表面越大,吸附沥青也越多,最佳沥青用量也增加。但随着纤维剂量的增大,最佳沥青用量的增大速率减缓,达到一定剂量时最佳沥青用量增加不多或不增加。由此可知,纤维加入有合适剂量,并非纤维越多越好。

  2.密度

  纤维的相对密度均较小,一般<1.4,比矿料的密度小的多,体积也较疏松,纤维加入混合料后要占用一定的空间,因此在相同的压(击)实力功,沥青混合料的密度值反而会下降,纤维剂量越大,密度下降越多。

  3.稳定度和流值

  尽管人们认为马歇尔稳定度和流值作为高温性能指标不太合适,但现行标准中仍采用它为沥青混合料高温性能的一种控制指标。马歇尔稳定度是马歇尔标准试件在60℃和加载速率50mm/min条件下,沿试件直径方向垂直破坏荷载的最大值;而流值是该最大破坏荷载时试件的垂直变形。前者反映了试件抗破坏性能,而后者一定程度上可以表明试件中自由沥青的含量和试件的抗变形能力。

  随着纤维剂量的增加,混合料的稳定度有不同程度的增加,但当超过一定剂量后反而又有所下降。纤维剂量较小时,分散较均匀,且有纤维加强作用,稳定度也有所增加;但较大的纤维剂量下,其分散性受限制,故马歇尔稳定度值随纤维剂量增加到一定值后反而有所降低。

  众所周知,流值同沥青用量关系密切,且侧面反映了试件的抗变形性能,尤其是当荷载达到破坏荷载后,其变形值能稳定在某一固定值时的持久性更能体现沥青混合料的抗变形特征。流值有随纤维剂量增大而递增的趋势,表明纤维用量增多,混合料中的沥青也较多,同时,纤维加入可有效增强混合料的抗变形能力。实验中,我们观察到没有纤维的混合料均较脆,在最大破坏荷载时立即劈裂开或松散;而纤维混合料试件在最大破坏荷载时,若不仔细分辨,似乎仍保持完好。且可见到其裂缝面上有部分纤维从中被拔出。

  4.孔隙率和矿料间隙率(VMA)

  纤维在剂量较小时,拌和都较均匀,而沥青用量又比普通混合料的有所增加,在高的沥青用量下,其纤维沥青砂浆可充分充填到矿料间,使得剩余孔隙率比高剂量的要小;相反在高的剂量下,因拌和均匀性受限,纤维结团成束后占有更大空间,使矿料相互接触受阻,尽管沥青用量也增大,但仍存留下较大的空隙。如前面所述,纤维加入要占一定空间,且在纤维的弹性效应作用下,用相同的击实功能击实时,其密实过程受到阻碍,故纤维加入后空隙率均有增大趋势,且随纤维剂量增大而增大。

  矿料间隙率(VMA)包含着沥青体积百分比和剩余空隙率,前文已述沥青用量随纤维计量增大而增加,而空隙率也是增大的,所以矿料间隙率也是随纤维剂量的增加而递增的,尽管VMA增大,而VMA变化不大,这表明纤维加入后,有效沥青薄厚都有所增大,这有利于混合料的低温和耐久性能。

  总之,纤维加入后,最佳沥青用量增大,密度降低,空隙率与VMA增大,马歇尔稳定度应视纤维加强作用和纤维分散性能而定,流值均有增大趋势。


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