【文章內(nèi)容簡介】 冷縮及外力沖擊等的影響下，聚酯纖維瀝青混合料可以承受很大的拉伸變形，作為瀝青凝土纖維加強(qiáng)筋，能夠很好地提高瀝青混凝土路面的力學(xué)性能。另外，其力學(xué)性能特點(diǎn)表現(xiàn)為在40℃～250℃的溫度內(nèi)不脆化、不軟化變形，每根纖維都是獨(dú)立的，具有極強(qiáng)的吸附性，且不纏繞，能夠產(chǎn)生巨大的內(nèi)聚力，可以大大抑制瀝青混凝上的開裂、剝落，最終達(dá)到提高公路質(zhì)量和延長壽命的效果。因此，聚酯纖維瀝青混凝土的發(fā)展非常迅速。據(jù)有關(guān)研究，聚酯纖維添加在瀝青混凝土中的作用機(jī)理可以歸結(jié)為如下幾點(diǎn)：①加筋作用。瀝青混凝土依靠瀝青而粘結(jié)在一起而不承受拉應(yīng)力，聚酯纖維均勻分散在混合料中呈三維分布，且數(shù)量眾多，在混合料中都分布著纖維，增加了瀝青與礦料的粘附性，提高了集料之間的粘結(jié)力，在纖維瀝青混凝土中，纖維的作用等同于鋼筋混凝土中鋼筋的作用，可承受拉應(yīng)力。纖維通過與骨料的咬合作用，形成較大的摩擦角，同時(shí)加上瀝青膠漿的粘聚作用，將基體的拉應(yīng)力傳遞給纖維，并主要由纖維來承擔(dān)，從而提高了路面的自愈能力；②分散作用。聚酯纖維可以使膠團(tuán)均勻分散在集料中，減少瀝青混合料中因未分散而形成的膠團(tuán)，能夠減少路面油斑的存在；③吸附瀝青作用。聚酯纖維加入混合料能夠吸附瀝青，間接增加了瀝青的用量，使瀝青膜變厚，增加瀝青混合料在孔隙較大的情況下的粘結(jié)力，從而增強(qiáng)瀝青混凝土路面的耐久性；④穩(wěn)定作用。聚酯纖維能夠穩(wěn)定瀝青表面，使其狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定。當(dāng)瀝青在高溫作用下膨脹時(shí)，這時(shí)候聚酯纖維之間的空隙就可以提供其緩沖而不溢出路面，增強(qiáng)了瀝青混合料路面的高溫穩(wěn)定作用。⑤增粘作用。聚酯纖維的加入可以增加瀝青與礦料之間的粘附性。通過瀝青油膜的粘接作用提高集料之間的粘結(jié)力，從而達(dá)到提高水穩(wěn)定性的目的；⑥阻裂作用。聚酯纖維在瀝青基體內(nèi)的復(fù)合分布為三相隨即分布，而且數(shù)量龐大，所以纖維可以填補(bǔ)混合料中的小裂紋，直接防止混合料的開裂，從而提高瀝青路面裂紋的自愈能力，減少裂縫的出現(xiàn)。4．聚酯加強(qiáng)纖維主要用途聚酯加強(qiáng)纖維主要用途有：保護(hù)橋石配筋或鋼板不受侵蝕；瀝青路面的薄層瀝青混凝土罩面；鋼結(jié)構(gòu)橋鋪設(shè)瀝青土面層路石的修復(fù)和補(bǔ)筑；機(jī)場跑道與停機(jī)坪的加強(qiáng)；新建瀝青路面面層和舊瀝青面罩層；舊水泥路面罩面；涂補(bǔ)、灌縫、路緣石等。研究擬采用馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)，全面比較摻加該纖維前后瀝青混合料的各種性能指標(biāo)的差異。 試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)方法及試件數(shù)量試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)溫度試驗(yàn)方法試件數(shù)量馬歇爾試驗(yàn)60℃T070920003個(gè)2組浸水馬歇爾試驗(yàn)60℃T070920003個(gè)2組凍融劈裂試驗(yàn)25℃T072920003個(gè)2組車轍試驗(yàn)60℃T071919933塊2組馬歇爾試件采用雙面擊實(shí)75次的方式，車轍板試件采用輪碾法成型。馬歇爾試件在進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)之前均按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ0522000）中的水中重法測試其相對視比重，然后用混合料的實(shí)測最大密度按計(jì)算試件的空隙率。聚酯纖維瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)與密級配瀝青混凝土相同，聚酯纖維能適用于密級配瀝青混凝土混合料，對瀝青混合料中的原材料要求與不摻加纖維時(shí)相同。目前用于配合比設(shè)計(jì)的主要方法有：superpave法、馬歇爾法、貝雷法。鑒于馬歇爾符合規(guī)范要求且便于推廣，本文采用馬歇爾法作為混合料的配合比設(shè)計(jì)方法。馬歇爾配合比設(shè)計(jì)方法是在1939年左右由Bruce Marshall最先發(fā)展起來的，隨后在美國陸軍工程兵部隊(duì)的應(yīng)用中得到完善。該方法主要是通過滿足合適的穩(wěn)定度和流值條件下的密實(shí)度來控制和選擇集配用量。由于馬歇爾法簡單且十分經(jīng)濟(jì)，是目前應(yīng)用較為廣泛的配合比設(shè)計(jì)方法。1．高溫穩(wěn)定性通常所說的“高溫穩(wěn)定性”中的“高溫”條件是指瀝青混合料在使用過程中受到荷載的反復(fù)作用，容易產(chǎn)生車轍、推移、擁包等永久變形的溫度范圍。道路實(shí)踐表明，在通常汽車荷載條件下，永久變形主要在夏季氣溫25～30℃，即瀝青路面路表溫度達(dá)到40～50℃以上，已經(jīng)達(dá)到或超過瀝青軟化點(diǎn)溫度的情況下容易產(chǎn)生，且隨著溫度升高和荷載的加大，變形增大。因此，高溫穩(wěn)定性是指瀝青混合料在高溫條件下，能夠抵抗車輛荷載的反復(fù)作用，不發(fā)生顯著永久變形，保證路面平整度的特性。目前，我國《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D502006）規(guī)定，瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性以車轍試驗(yàn)的動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)。下面介紹我國瀝青路面高溫穩(wěn)定性評價(jià)方法發(fā)展歷程：① 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度法用于瀝青路面高溫穩(wěn)定性評價(jià)最簡單和直觀的方法。以高溫60℃抗壓強(qiáng)度及常溫與高溫時(shí)抗壓強(qiáng)度比值（）來衡量。在20世紀(jì)70年代被馬歇爾法取代，是因?yàn)槭芰D示與實(shí)際相差甚遠(yuǎn)。② 馬歇爾試驗(yàn) 馬歇爾試驗(yàn)用于測定瀝青混合料試件的破壞荷載和抗變形能力。在規(guī)定溫度和加載速度下，對試件施加壓力，主要力學(xué)指標(biāo)為馬歇爾穩(wěn)定度和流值。穩(wěn)定度是指試件受壓至破壞時(shí)承受的最大荷載，以kN計(jì)；流值是達(dá)到最大破壞荷載時(shí)試件的垂直變形。但是用馬歇爾穩(wěn)定度來衡量高溫穩(wěn)定性有一定的局限性。③ 車轍試驗(yàn)車轍試驗(yàn)方法首先由英國運(yùn)輸與道路研究試驗(yàn)所開發(fā)的，并經(jīng)過法國和日本等國道路工作者的改善。目前我國車轍試驗(yàn)是采用標(biāo)準(zhǔn)方法成型瀝青混合料板塊狀試件，在規(guī)定溫度條件下，試驗(yàn)輪以每分鐘42177。1次的頻率，沿著試件表面同一軌跡上反復(fù)行走，測試試件表面在試驗(yàn)輪反復(fù)作用下所形成的車轍深度。以產(chǎn)生1mm車轍變形所需要的行走次數(shù)即動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)來評價(jià)瀝青混合料的抗車轍能力。瀝青路面的低溫開裂是路面破壞的主要形式之一。一般低溫開裂有三種形式：面層低溫縮裂、溫度疲勞裂縫以及反射裂縫。路面裂縫危害在于從裂縫中不斷進(jìn)入水分使基層甚至路基軟化，導(dǎo)致路面承載能力下降，影響行車舒適性，并縮短路面使用壽命。因此提高瀝青路面抗裂性是重要研究內(nèi)容。由于實(shí)驗(yàn)限制，本實(shí)驗(yàn)采用凍融劈裂試驗(yàn)來進(jìn)行評價(jià)聚酯纖維瀝青混合料的低溫抗裂性能。凍融劈裂試驗(yàn)將馬歇爾試件分為兩組，第一組試件置于平臺(tái)上，在室溫下保存?zhèn)溆?。～，然后恢?fù)常壓。取出試件放入塑料袋加入約10ml水，扎緊口袋，將試件放入18℃冷凍室，保持16h。取出試件拆去塑料袋在60℃水浴箱中保溫24小時(shí)，再將兩組試件均放入25℃水箱中不少于2h，最后分別進(jìn)行試驗(yàn)。3．水穩(wěn)定性水穩(wěn)定性是指瀝青混合料由于水侵蝕而逐漸產(chǎn)生瀝青膜剝離、松散、坑槽等破壞的能力。水穩(wěn)性差的瀝青混合料在有水存在的情況下，會(huì)發(fā)生瀝青與礦料顆粒表面的局部分離，同時(shí)在車載的作用下加劇瀝青和礦料的剝落，形成松散薄弱快，飛轉(zhuǎn)的車輪帶走剝離或局部剝離的礦?；?yàn)r青，從而造成路面缺失，并逐漸形成坑槽，導(dǎo)致瀝青混合料路面的早期損壞，造成路面使用性能急劇下降，進(jìn)而縮短路面使用壽命。本實(shí)驗(yàn)采用浸水馬歇爾試驗(yàn)評價(jià)混合料的水穩(wěn)定性。浸水馬歇爾試驗(yàn)將馬歇爾試件分為兩組，一組在60℃；另一組在60℃水浴箱中恒溫保養(yǎng)48h后測定其馬歇爾穩(wěn)定度S；計(jì)算兩者比值，即殘留穩(wěn)定度S。第三章 聚酯纖維瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)任何工程實(shí)體都是用各種材料組成的，瀝青、砂石材料和瀝青混合料是道路工程的物質(zhì)基礎(chǔ)，它們的性能對道路工程，特別是路面工程的使用性能、耐久性能等起著決定性的作用，同時(shí)與工程造價(jià)有著密切關(guān)系。材料的發(fā)展促進(jìn)了結(jié)構(gòu)形式和施工工藝的發(fā)展；同時(shí)結(jié)構(gòu)的多樣性與施工工藝的不斷發(fā)展和進(jìn)步對材料的要求日益增高。對于路面而言，隨著瀝青和瀝青混合料的使用品質(zhì)不但提高，路面形式不斷翻新和發(fā)展，瀝青路面的發(fā)展不僅使瀝青和瀝青混合料在品種上日益增多，而且對材料的性能和質(zhì)量提出了更高的要求。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，高速公路的里程不斷增加。瀝青路面由于其平整性好、行車平穩(wěn)舒適、噪音低、養(yǎng)護(hù)方便、易于回收再利用等優(yōu)點(diǎn)，成為國內(nèi)外公路和城市道路高等級路面的主要結(jié)構(gòu)類型。在我國已建成的高速公路中，90%以上是瀝青路面。在今后的國道主建設(shè)中，瀝青路面仍將是主要的建設(shè)形勢。但是近年的交通量不斷增加使瀝青路面出現(xiàn)了一系列的早期損害，如車轍、開裂等。瀝青及瀝青混合料的性質(zhì)及其設(shè)計(jì)方法應(yīng)用不當(dāng)是路面損害的主要原因之一。目前在瀝青路面的總造價(jià)中，瀝青與混合料的費(fèi)用占總費(fèi)用的一半以上。因此合理選擇材料，充分發(fā)揮瀝青、集料和瀝青混合料的性能，并延長路面的使用壽命具有重要的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本實(shí)驗(yàn)主要是對比聚酯纖維混合料和普通混合料之間的性能差異，從而確定出最佳聚酯纖維摻量。鑒于AC屬于懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)且屬于連續(xù)級配，應(yīng)用廣泛，所以采用AC16級配。 AC16設(shè)計(jì)級配通過下列篩孔（方孔篩，mm）的質(zhì)量百分率（%）篩孔尺寸1916集配上限10010092826248362618149集配下限10090766038261711754集配中值1009584715037實(shí)際集配1009584715037 圖31 AC16級配曲線 瀝青混合料的最佳瀝青用量可以通過各種理論計(jì)算作粗略估計(jì)。由于實(shí)際材料性質(zhì)差異，按理論公式計(jì)算得到的最佳瀝青用量，仍然需要修正，因此理論只能提供一個(gè)參考數(shù)據(jù)。我國《瀝青路面施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GBJ 50092—96）規(guī)定的方法，在馬歇爾和美國瀝青協(xié)會(huì)方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國多年研究成果和生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)發(fā)展起來的方法。步驟如下：1． 制備試樣⑴ 按各級礦料的配合比，計(jì)算