縱坡路段聚酯纖維瀝青混凝土水穩(wěn)定性能研究

摘 要：通過(guò)聚酯纖維瀝青混凝土在縱坡路段中的應(yīng)用，總結(jié)介紹聚酯纖維材料在改善和提高瀝青混凝土面層的水穩(wěn)定性能方面的作用。

關(guān)鍵詞：瀝青路面；縱坡路段；聚酯纖維；水穩(wěn)定性

1 產(chǎn)生原因

水損害一般都發(fā)生在雨季和動(dòng)容循環(huán)期，因路面排水性差或者是路面透水，并且水損害在荷載超重或者是使用負(fù)擔(dān)重的路上更易發(fā)生。主要原因是：

1.1 路面排水

路面的水損害中水是關(guān)鍵因素，路基的結(jié)構(gòu)被破壞主要就是由于水分的滲入，干燥的路面是不可能出現(xiàn)水損害的，因此排水即使排除了水損害的基礎(chǔ)，做好道路的排水工作，降低水對(duì)道路的影響，是降低水損害的首要內(nèi)容。

1.2 材料特性

材料作為路面建設(shè)的基礎(chǔ)物質(zhì)保障，其性質(zhì)直接決定了路面的質(zhì)量。材料的特性主要包括礦料的表面特性，瀝青的本質(zhì)特性，集料巖性以及混合料的比例類型還有瀝青層的厚度、均勻度等方面的影響。

堿性集料和瀝青之間的粘附性能良好，并且其空隙以及表面積的大小分布都會(huì)影響到路面的水穩(wěn)性。如果集料被污染了，瀝青膜對(duì)集料的覆蓋就會(huì)受到影響。堿性集料與瀝青之間是相互作用的，瀝青中豐富的極性物質(zhì)可以濕潤(rùn)集料提高其粘附性，通過(guò)良好的瀝青膜的形成增加水穩(wěn)性。即級(jí)配類型的合適與否、空隙率的合適與否都會(huì)影響到水穩(wěn)性，想要提高混合料的水穩(wěn)性，可以對(duì)水分進(jìn)行隔離，或者是將水分從內(nèi)部排除。混合料的粒徑比例以及面層厚度，面層是否壓實(shí)，盡量減小面層空隙，加強(qiáng)面層的強(qiáng)度，都可以提高混合料的水穩(wěn)性。

1.3 施工的工藝

在施工上，由于路面的使用性能，施工方一般都片面的追求路面的平整以及結(jié)構(gòu)深度，而在設(shè)計(jì)和控制施工上忽略了混合料的壓實(shí)。因此面層的間隙過(guò)大，當(dāng)空隙超過(guò)范圍，水就容易滲入到路基內(nèi)部，因而混合料會(huì)受因泡水和水的作用力而出現(xiàn)損害。

并且在進(jìn)行混合料的拌合時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先保證集料的潔凈和干燥，且均勻的攪拌也是必須的，這樣才能保證混合料不會(huì)出現(xiàn)花白和離析現(xiàn)象。且在攪拌后運(yùn)往施工地的過(guò)程中，一方面要避免離析現(xiàn)象，另外也要對(duì)溫度進(jìn)行保證，即，通過(guò)料的表面溫度，這個(gè)可以通過(guò)加蓋氈布處理。而在施工過(guò)程中對(duì)于集料的碾壓實(shí)度要保證，對(duì)于路面的接縫處理時(shí)避免水滲入的重要手段，對(duì)于基層的處理，是對(duì)裂縫現(xiàn)象出現(xiàn)避免的重要手段。此外充分的壓實(shí)工藝可以減弱沉降。

2 試驗(yàn)與分析

2.1 馬歇爾浸水試驗(yàn)以及結(jié)果分析

馬歇爾浸水試驗(yàn)是目前世界上對(duì)于混合料的抗水損性能評(píng)價(jià)應(yīng)用最廣泛的方法之一，主要的方法是：一組在60℃水浴中保養(yǎng)30min后測(cè)定其馬歇爾穩(wěn)定度MS1；另一組在60℃水浴中恒溫保養(yǎng)48h后測(cè)定其馬歇爾穩(wěn)定度MS2，用殘留穩(wěn)定度MS0= （MS2/ MS1）×100%來(lái)表征混合料的水穩(wěn)性能，MS0值越大，水穩(wěn)性越好。結(jié)果如表1-1和圖1-1所示：

由表1-1和圖1-1知，隨著纖維用量的增加，MS1值先增大，當(dāng)增大到一最大值后，反而有所下降。而浸水馬歇爾穩(wěn)定度MS2也與MS1的變化情況相似，即隨纖維用量的增大，MS2先增大，而后有所降低（如表1-1所示）。但其殘留穩(wěn)定度MS0，卻隨纖維用量的增加而不斷增大，不過(guò)在較大纖維用量時(shí)，MS0增大的幅度減緩，或增加不多。

水損害的主要損害方式之一就是對(duì)集料表面的瀝青層剝離，纖維加入之后，就使得瀝青的使用量加大，而集料總量不變的前提下有效包裹的瀝青厚度就會(huì)增厚，水對(duì)于瀝青膜的剝離作用就會(huì)被削弱。但是要注意，纖維的使用量也是有一定范圍的，并不是越多越好，過(guò)量的纖維使用不會(huì)加大瀝青的有效利用，反而因?yàn)槔w維受限的分散性而加大了混合料空隙，大量的纖維使用不但不會(huì)增加混合料的抗水損作用反而使得MS0不在增加。另外影響水穩(wěn)性的就是纖維對(duì)粘結(jié)面的降低，由于纖維量過(guò)多，一部分集料和結(jié)合料的界面上會(huì)混合有纖維，這樣兩種料之間的粘結(jié)就不是由瀝青進(jìn)行的。水穩(wěn)性就會(huì)有所減小。

2.2 凍融劈裂試驗(yàn)

本試驗(yàn)的試件采用的是擊實(shí)次數(shù)為雙面各50次的馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)試件。試驗(yàn)采用兩組試件，一組是未凍融試件，在25℃下進(jìn)行劈裂試驗(yàn)；另一組是凍融試件，其飽水過(guò)程如下：

（1）常溫下（25℃）浸水20min；（2）0.09Mpa浸水抽真空15min；（3）-18℃冰箱中置人16h；（4）60℃水浴中恒溫24h；（5）25℃水中浸泡2h。

利用自動(dòng)劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)儀，分另組測(cè)出第一、二組試件的劈裂強(qiáng)度為RT1和RT2。并用劈裂抗拉強(qiáng)度比來(lái)評(píng)價(jià)瀝青混合料的凍穩(wěn)定性：

凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比按下式計(jì)算：

TSR=（RT2）/（RT1）× 100%

式中：TSR-凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比，%；RT2-凍融循環(huán)后第二組試件的劈裂抗拉強(qiáng)度，MPa；RT1-未凍融循環(huán)的第一組試件的劈裂抗拉強(qiáng)度，MPa；

凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果如圖1-2、圖1-3、圖1-4：

從表1-2和圖1-2所示，未凍融時(shí)的劈裂強(qiáng)度RT1隨纖維用量的增加與馬歇爾試驗(yàn)穩(wěn)定度結(jié)果相似，其值是先增大，后有緩慢降低，大約在0.35%處最大；而凍融后的劈裂強(qiáng)度RT2和劈裂強(qiáng)度比TSR也隨纖維用量的增加有增大趨勢(shì)，但隨纖維用量的進(jìn)一步增加，它們出現(xiàn)了緩慢的下降，（如圖1-3，圖1-4所示）。這是由于纖維加入后，混合料空隙率增大，為水在凍融循環(huán)下對(duì)混合料的孔壁產(chǎn)生更大的凍脹作用提供了條件，從而使其凍融劈裂強(qiáng)度有所衰減。當(dāng)纖維用量超過(guò)一定值時(shí)，因空隙率增大較多，使混合料在凍融循環(huán)作用下強(qiáng)度衰減速率加大，混合料的抗凍和抗水害性能下降，因而在施工中必須加強(qiáng)碾壓，以減小空隙率。對(duì)于沒(méi)有經(jīng)凍融的試件，加入纖維后混合料劈裂強(qiáng)度均有提高。

文章通過(guò)兩種最常見(jiàn)、應(yīng)用最廣泛的實(shí)驗(yàn)對(duì)加入了纖維的瀝青混合料進(jìn)行了抗水性的性能進(jìn)行了研究探討。總結(jié)發(fā)現(xiàn)了聚酯纖維對(duì)混合料的殘留穩(wěn)定性以及凍融劈裂的抗拉強(qiáng)度比都有所提高，這就是纖維對(duì)于粘合力的影響，即提高了瀝青的有效使用量。粘合度提高就會(huì)降低水損，如此，混合聚酯纖維對(duì)于瀝青混合料的抗水性能的提高影響甚大。

參考文獻(xiàn)

[1]JTJ052-2000，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S]. 北京：人民交通出版社， 2000.

[2]郭乃勝. 聚酯纖維瀝青混凝土的低溫抗裂性能分析 [J]. 沈陽(yáng)建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)， 2010，20（1）.

作者簡(jiǎn)介：高福權(quán)（1978，5-），男，2007年至今就職于黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院，工程師。2006年畢業(yè)于東北林業(yè)大學(xué)，研究生學(xué)歷，道路與鐵道工程專業(yè)。