聚酯纤维沥青混合料路用性能研究

□文/牛 军

随着交通量不断增加，沥青路面会受到不同程度的损坏，研究新的材料提高沥青路面路用性能成为一大热点，在沥青中添加纤维已成为一种选择。在许多纤维材料中，选择聚酯纤维是因为聚酯纤维具有高拉伸强度并且可以改善混合料内部结构应力。

本文从原材料级配调试、配合比设计入手，通过高温抗车辙性能试验、水稳定性试验、低温抗裂性能试验来研究聚酯纤维对AC-20 型普通沥青混合料路用性能的影响。

1 原材料

1）沥青。试验所用70 号A 级道路石油沥青符合JTGF 40—2004《公路沥青路面施工技术规范》要求，见表1。

表1 试验用70号A级道路石油沥青检测

续表1

2）粗集料。石灰岩10～20 mm和5～10 mm，见表2。

表2 试验用粗集料检测

3）细集料为机制砂，见表3。

表3 试验用细集料检测

4）矿粉为石灰岩矿粉，见表4。

表4 试验用矿粉检测

2 混合料级配组成

依据技术规范关于AC-20 型沥青混合料矿料级配范围要求确定级配，见图1。

图1 AC-20型矿料级配曲线

3 不同种类聚酯纤维沥青混合料最佳油石比的确定

根据不同掺配方案选择两种聚酯纤维，与未添加纤维的普通沥青混合料进行比较。由于聚酯纤维具有良好的吸附性能，沥青会被包裹在聚酯纤维分散而形成的空间网状结构中，纤维沥青混合料比普通沥青混合料的沥青量要多。因此，确定聚酯纤维沥青混合料的最佳油石比时，在普通沥青混合料最佳油石比基础上，以+0.2%分级设定4个油石比。试验结果见表5。

表5 AC-20型沥青混合料马歇尔试验结果

4 拌和工艺

4.1 沥青混合料温度控制

沥青混凝土拌和温度与马歇尔稳定性、孔隙率的大小有直接关系：当拌和温度高时，沥青混合料的温度高于沥青，同时沥青的流动性增加，黏性降低，击实成型时，能使空隙减小，试件高度也减小，稳定度增加；反之，沥青混合料温度低于沥青，沥青将会局部冷却结块，黏度加大，孔隙也会增加，稳定性降低。添加聚酯纤维沥青混合料与普通沥青在拌和温度上存在一定差异，应结合聚酯纤维的自身特性和反应机理[1～4]，综合分析后确定，见表6。

表6 热拌沥青混合料室内试验温度控制 ℃

4.2 拌制方法

混合时，必须确保纤维的均匀分散，本研究采用干拌法进行：首先将纤维在风送设备内蓬松化，然后鼓风吹入搅拌锅内，与粗集料一起干拌，时间控制在30～40 s，再加入沥青拌和，根据沥青均匀裹覆集料的具体情况，适当延长拌和时间，确保纤维充分分散，最后加入矿粉，继续搅拌90 s。

5 聚酯纤维沥青混合料路用性能

主要对沥青混合料的高温抗车辙性能、水稳定性能、低温抗裂性能及抗渗性能进行检测，综合评价聚酯纤维沥青混合料的路用性能。

5.1 高温抗车辙性能试验

采用车辙试验来评价沥青混合料的高温抗车辙性能，结果见表7。

表7 沥青混合料车辙试验结果

由表7 看出，细聚酯纤维沥青混合料的动态稳定度最大，其次是细纤维和粗纤维的混合物，粗纤维混合料动稳定度最小，但是纤维改性沥青混合料的指标都明显高于普通沥青混合料的性能，满足技术规范改性沥青混合料≥2 800次/mm的要求。

5.2 水稳定性试验

采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来评价沥青混合料的水稳定性，结果见表8。

表8 沥青混合料残留稳定度及冻融劈裂强度试验结果 %

由表8 可知，细聚酯纤维沥青混合料的残留稳定度、动冻融劈裂强度最高，其次是细纤维和粗纤维混合物，粗纤维混合料最小，但仍高于普通沥青混合料，同时达到改性沥青混合料的技术标准。

5.3 低温抗裂性能试验

采用低温弯曲试验来评价沥青混合料的低温抗裂性能，结果见表9。

表9 沥青混合料低温弯曲试验结果

由表9 可知，细聚酯纤维沥青混合料低温抗裂性性能最优，细纤维和粗纤维混合物次之，均满足规范改性沥青混合料弯曲应变≥2 500的要求，但是粗纤维混合料应变＜2 500。

6 结论

1）聚酯纤维沥青混合料在配合比设计试验中，应严格控制各阶段温度，聚酯纤维沥青加热温度及其混合料的拌和、成型温度与改性沥青混合料相近。

2）聚酯纤维沥青混合料能够明显改善普通沥青混合料的高温抗车辙性能、水稳定性能和低温抗裂性能且各项技术指标均能满足改性沥青混合料的技术要求。

3）通过试验比较发现细聚酯纤维的使用效果最佳、粗细混合使用聚酯纤维次之、粗聚酯纤维改善效果相对最小；实际使用过程中因受施工条件、建设成本等条件控制，应综合考虑择优选择。

4）本次试验研究样本较少，建议继续进行研究。