路用纤维技术性能及沥青胶浆粘度试验研究

杨 树

(山西省公路局大同分局，山西 大同 037006)

路用纤维技术性能及沥青胶浆粘度试验研究

杨 树

(山西省公路局大同分局，山西 大同 037006)

对三种路用纤维(木质素纤维、聚酯纤维、矿物纤维)的技术性能进行了试验研究，并应用粘度计对三种纤维沥青胶浆的粘度进行了测试，得出了不同种类纤维的技术特点，以供实际应用参考。

沥青,纤维,胶浆,粘度,技术性能

0 引言

为了增强沥青路面的使用性能，尤其是防止路面早期开裂及高温车辙，纤维材料在沥青混合料中得到大量应用[1]。纤维分散于沥青混合料中，能够利用吸附作用，纤维胶浆空间胶结网络作用以及其自身的高强度抗拉作用对界面进行增强。

从目前研究和应用成果，路用纤维的种类和规格也比较广泛，为了将纤维的增强作用体现的更为明显，则应根据工程实际的技术特点来对纤维的特性进行对比分析，纤维的种类、长度、直径、分布情况等都会对沥青混合料的性能产生直接影响[2]。

纤维的种类丰富，当前沥青混合料中掺入的纤维种类一般有聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、矿物纤维、木质纤维等，张争奇等人通过室内试验对纤维沥青混合料的路用性能进行研究，表明聚酯纤维沥青混合料具有良好的高低温性能[3]。

纤维胶浆在纤维沥青混合料中所占比例虽小，但其作为多维空间胶结体系的重要部分，直接影响纤维沥青混合料的各方面性能，具有重要的胶结作用。

为此，本文首先对三种纤维的技术性能进行试验研究，其次通过制作纤维胶浆材料，研究纤维种类对于纤维胶浆粘度的影响。

1 纤维种类

1.1 木质素纤维

木质素纤维原材料为植物，经过高新技术处理，重新拉丝成纤维，在260 ℃高温以上进行处理，其化学性质非常稳定[4]，木质素纤维放大200倍及2 000倍后的微观形貌如图1所示。

1.2 聚酯纤维

聚酯纤维为新技术防裂增强型材料，其主要原材料为聚酯(PET)生产过程中掺入母体材料，经过熔融、挤出、高速度喷丝、高倍率拉伸，再经过表面处理技术，利用专业剪切设备切断而成[5]，图2为聚酯纤维的微观形貌。

1.3 矿物纤维

矿物纤维主要以玄武岩为原料，通过特定的程度处理，在160 ℃高温下熔融抽丝后获得[6]，其微观形貌如图3所示。

2 纤维技术性能

2.1 性能指标

本研究中采用的木质素纤维产自德国JRS公司，聚酯纤维产自山东天汇纤维有限公司，矿物纤维产自北京福瑞安公司，三种纤维的常规性能指标见表1。

表1 纤维性能指标

2.2 吸持沥青能力

本研究采用网篮试验来评价纤维吸持沥青的能力，具体试验步骤为：将10 g纤维与沥青混合经过高温剪切搅拌，置于烧杯上面的网篮上，165 ℃烘箱12 h，至质量近乎无变化，测量其析出的沥青质量，通过计算纤维吸持沥青的质量来得出其吸持倍数，结果见表2。

表2 纤维吸持沥青能力试验结果

2.3 吸湿性能

本研究采用简易保湿箱试验来评价纤维的吸湿性能，其步骤为：同样称取10 g的纤维，装入烧杯共同放入保湿箱中(温度20 ℃、相对湿度90%)，测定5 d后纤维的质量变化，结果如表3所示。

表3 纤维吸湿性能试验结果

2.4 耐热性能

在沥青混合料拌合过程中，纤维要经过170 ℃～180 ℃高温加热，改性沥青的温度则更高，因此要求纤维要具有良好的耐热性能。将纤维装于坩埚中于200 ℃下放置60 min后观察颜色变化及测量纤维的质量损失结果，如表4所示。

表4 耐热性能试验结果

3 不同种类纤维胶浆的粘度试验

本研究中采用粘度计为DV-2型粘度计(美国Brookfield生产)，输入电压为220 V，频率为50 Hz(见图4)，本试验温度为135 ℃，纤维掺量为1.0%，不同种类纤维胶浆的粘度试验结果见图5。

从图5中可以看出，纤维的掺入提高了沥青胶浆的粘度，三种纤维中聚酯纤维在相同温度下对于沥青胶浆的粘度增强作用最为明显，其次为木质素纤维，矿物纤维对于增粘作用的贡献最小。聚酯纤维的长度和韧性较大，在搅拌过程中能够保持其形状，导致更容易拌合。相同掺量下，聚酯纤维具有更大的比表面积，纤维与沥青形成的接触面积更大。另外聚酯纤维属于聚合物纤维，与沥青具有更好的粘结性能，因此聚酯纤维可以更大程度上增强沥青胶浆的粘度。矿物纤维虽然长度较长，但由于其自身脆性较大，在与沥青混合料的拌制过程中易出现破碎现象。而且矿物纤维属于无机矿料，其与纤维的粘度和相容性能均较弱，从而导致其对沥青胶浆的粘度增强效果最弱。

4 结语

本文对三种路用纤维的技术特性进行了研究，并对相应的三种纤维沥青胶浆进行了粘度试验，得出如下结论：

1)三种纤维熔点都达到了200 ℃以上，能够满足纤维沥青混合料高温加热的基本要求，三种纤维中木质素纤维加热后质量损失较大，耐热性差。

2)吸湿试验表明木质素纤维的吸湿率最高，达到25%，因此应注意使用中的防潮处理。

3)三种纤维中木质素纤维的吸持沥青能力最强，在SMA和OGFC型沥青混合料中掺入木质素纤维能够起到防止沥青析出的良好效果。

4)聚酯纤维对于沥青胶浆粘度增强效果最为显著，在密级配沥青混合料中掺入聚酯纤维起到的增强效果也最为明显。

[1] 武贤慧,张登良.纤维增强沥青混凝土低温性能研究[J].公路交通科技,2005,22(2):7-9.

[2] 陈华鑫,李宁利,胡长顺,等.纤维沥青混合料路用性能[J].长安大学学报(自然科学版),2004,24(2):1-6.

[3] 张争奇，胡长顺.纤维加强沥青混凝土几个问题的研究和探讨[J].西安公路交通大学学报,2001，21(1):29-32.

[4] 黄 彭.木质纤维在沥青混合料中的应用[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版)，2005,37(1):104-107.

[5] 廖卫东,吴少鹏,张继宁,等.聚酯纤维对SMA性能影响的研究[J].公路,2004(4)：124-126.

[6] 罗福兰,施 兵,杨红辉.德兰尼特AS纤维沥青混合料路用性能研究[J].中外公路,2004,24(4):132-133.

Technical performance of road using fibers and asphalt mastic viscosity test

YANG Shu

(ShanxiProvincialHighwayBureauDatongBranch,Datong037006,China)

The technical performance of three kinds of road using fibers (lignin fibers, polyester fibers, mineral fibers) were studied and viscosity of three kinds of fibers asphalt mastic were tested with the viscometer applied, technical characteristics of different types of fibers were obtained, so as to provide some reference for practical applications.

asphalt, fiber, mastic, viscosity, technical performance

1009-6825(2014)34-0121-02

2014-09-24

杨 树(1979- )，男，工程师

U414

A