【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筋，能夠很好地提高瀝青混凝土路面的力學性能。另外，其力學性能特點表現(xiàn)為在40℃～250℃的溫度內(nèi)不脆化、不軟化變形，每根纖維都是獨立的，具有極強的吸附性，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)有關研究，聚酯纖維添加在瀝青混凝土中的作用機理可以歸結為如下幾點：①加筋作用。瀝青混凝土依靠瀝青而粘結在一起而不承受拉應力，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，可承受拉應力。纖維通過與骨料的咬合作用，形成較大的摩擦角，同時加上瀝青膠漿的粘聚作用，將基體的拉應力傳遞給纖維，并主要由纖維來承擔，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，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力，從而增強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)達到穩(wěn)定。當瀝青在高溫作用下膨脹時，這時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力，從而達到提高水穩(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．聚酯加強纖維主要用途聚酯加強纖維主要用途有：保護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；鋼結構橋鋪設瀝青土面層路石的修復和補筑；機場跑道與停機坪的加強；新建瀝青路面面層和舊瀝青面罩層；舊水泥路面罩面；涂補、灌縫、路緣石等。研究擬采用馬歇爾穩(wěn)定度試驗、車轍試驗、凍融劈裂試驗、浸水馬歇爾試驗，全面比較摻加該纖維前后瀝青混合料的各種性能指標的差異。 試驗項目、試驗條件、試驗方法及試件數(shù)量試驗項目試驗溫度試驗方法試件數(shù)量馬歇爾試驗60℃T070920003個2組浸水馬歇爾試驗60℃T070920003個2組凍融劈裂試驗25℃T072920003個2組車轍試驗60℃T071919933塊2組馬歇爾試件采用雙面擊實75次的方式，車轍板試件采用輪碾法成型。馬歇爾試件在進行相關試驗之前均按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTJ0522000）中的水中重法測試其相對視比重，然后用混合料的實測最大密度按計算試件的空隙率。聚酯纖維瀝青混凝土配合比設計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相同。目前用于配合比設計的主要方法有：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計方法。馬歇爾配合比設計方法是在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的應用中得到完善。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，是目前應用較為廣泛的配合比設計方法。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到40～50℃以上，已經(jīng)達到或超過瀝青軟化點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《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTG D502006）規(guī)定，瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性以車轍試驗的動穩(wěn)定度指標進行評價。下面介紹我國瀝青路面高溫穩(wěn)定性評價方法發(fā)展歷程：① 無側(cè)限抗壓強度法用于瀝青路面高溫穩(wěn)定性評價最簡單和直觀的方法。以高溫60℃抗壓強度及常溫與高溫時抗壓強度比值（）來衡量。在20世紀70年代被馬歇爾法取代，是因為受力圖示與實際相差甚遠。② 馬歇爾試驗 馬歇爾試驗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，主要力學指標為馬歇爾穩(wěn)定度和流值。穩(wěn)定度是指試件受壓至破壞時承受的最大荷載，以kN計；流值是達到最大破壞荷載時試件的垂直變形。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 車轍試驗車轍試驗方法首先由英國運輸與道路研究試驗所開發(fā)的，并經(jīng)過法國和日本等國道路工作者的改善。目前我國車轍試驗是采用標準方法成型瀝青混合料板塊狀試件，在規(guī)定溫度條件下，試驗輪以每分鐘42177。1次的頻率，沿著試件表面同一軌跡上反復行走，測試試件表面在試驗輪反復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)即動穩(wěn)定度指標來評價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入水分使基層甚至路基軟化，導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。由于實驗限制，本實驗采用凍融劈裂試驗來進行評價聚酯纖維瀝青混合料的低溫抗裂性能。凍融劈裂試驗將馬歇爾試件分為兩組，第一組試件置于平臺上，在室溫下保存?zhèn)溆?。～，然后恢復常壓。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，再將兩組試件均放入25℃水箱中不少于2h，最后分別進行試驗。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，會發(fā)生瀝青與礦料顆粒表面的局部分離，同時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?；驗r青，從而造成路面缺失，并逐漸形成坑槽，導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，進而縮短路面使用壽命。本實驗采用浸水馬歇爾試驗評價混合料的水穩(wěn)定性。浸水馬歇爾試驗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計任何工程實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，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，同時與工程造價有著密切關系。材料的發(fā)展促進了結構形式和施工工藝的發(fā)展；同時結構的多樣性與施工工藝的不斷發(fā)展和進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)護方便、易于回收再利用等優(yōu)點，成為國內(nèi)外公路和城市道路高等級路面的主要結構類型。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中，瀝青路面仍將是主要的建設形勢。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)及其設計方法應用不當是路面損害的主要原因之一。目前在瀝青路面的總造價中，瀝青與混合料的費用占總費用的一半以上。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效益和經(jīng)濟效益。本實驗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屬于懸浮密實結構且屬于連續(xù)級配，應用廣泛，所以采用AC16級配。 AC16設計級配通過下列篩孔（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算作粗略估計。由于實際材料性質(zhì)差異，按理論公式計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參考數(shù)據(jù)。我國《瀝青路面施工及驗收規(guī)范》（GBJ 50092—96）規(guī)定的方法，在馬歇爾和美國瀝青協(xié)會方法的基礎上，結合我國多年研究成果和生產(chǎn)實踐總結發(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，計算