纖維加強瀝青混凝土幾個問題的研究和探討

摘要：在修建公路的過程中，纖維加強瀝青混凝土的使用范圍越來越廣，但是對于纖維加強瀝青混凝土的配制方法卻各種各樣，本文介紹了纖維加強瀝青混凝土的研究現(xiàn)狀、實驗特性、使用方法和使用優(yōu)點，對纖維加強瀝青混凝土在施工過程中的合理使用具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：瀝青混凝土;纖維加強;實驗特性;使用方法;優(yōu)點

現(xiàn)代公路對路面的要求越來越高，瀝青混凝土路面以其優(yōu)良的平穩(wěn)性、防摩擦性和維護的便捷性備受人們青睞。為了更好的提升瀝青混凝土路面的性能，工程師們進行了很多嘗試，出現(xiàn)了例如改性瀝青、SMA等瀝青路面新技術(shù)。這些技術(shù)取得了很好的效果，但是因為操作難度大，所以很難大范圍的推廣，在這樣的條件下，纖維加強瀝青混凝土應運而生。

一、纖維加強瀝青混凝土的研究現(xiàn)狀和研究內(nèi)容

• 纖維加強瀝青混凝土的研究現(xiàn)狀

第一，國外研究現(xiàn)狀。1968年，德國首次提出了在瀝青混凝土中加入纖維來改變?yōu)r青混凝土的特性的方法，并且取得了顯著的效果，明顯的增加了經(jīng)濟效益和社會效益。從上個世紀八十年代開始，美國、加拿大等歐美國家也陸續(xù)的開始了對纖維加強瀝青混凝土的研究，并取得了很好的成果。例如美國的Kapejo（卡佩雅）公司的Bonifibers（聚酯纖維）已經(jīng)成為了專利品牌，在10000多個工程中得以使用[1]。雖然，國外纖維加強瀝青混凝土的使用歷經(jīng)的時限很長，使用范圍也很廣，但是纖維瀝青混凝土的配料問題沒有做出明確的說明。

第二，國內(nèi)研究現(xiàn)狀。我國在上個世界九十年代才引進纖維加強瀝青混凝土的使用方法，而且是在引入SMA路面結(jié)構(gòu)的時候出現(xiàn)了纖維添加劑，才開始慢慢的開始關(guān)注纖維瀝青產(chǎn)品。1992年同濟大學的李立寒先生翻譯了《路用聚酯纖維瀝青混合料》一文，在文中通過馬歇爾混合料的設計，分析了纖維長度、細度和使用量對瀝青混合料性能的影響。1993年，石秀坤介紹了玻璃纖維加強瀝青路面的使用方法。1996年姚麗在瀝青砼路面中加入了橫向的纖維繩，對纖維繩對路面抗裂性的影響作出了研究。1998年孫學高通過加入鋼釬維制作成功了鋼纖維瀝青混合料公路面板，并申請獲得了專利[2]。雖然，經(jīng)過了十幾年的研究和實驗，但是目前我國對于纖維加強瀝青混凝土的研究程度還不夠深入，對各種關(guān)鍵性的技術(shù)問題的研究還不夠透徹，隨著高速公路的迅速發(fā)展，對纖維加強瀝青混凝土的研究越來越迫切。

• 纖維加強瀝青混凝土的研究內(nèi)容

本文對纖維加強瀝青混凝土的研究涵蓋了四個方面的內(nèi)容：第一方面就是纖維加強路面的研究現(xiàn)狀，這一部分在上述內(nèi)容中已經(jīng)做了詳細的闡述;第二方面就是對纖維加強瀝青混凝土的水穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性以及低溫抗裂性的探究;第三方面是纖維加強瀝青混凝土的配料方法;最后一部分就是纖維加強混凝土的優(yōu)點和使用時的注意事項。

二、纖維加強瀝青混凝土水穩(wěn)性、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性探究

• 水穩(wěn)定性實驗

本實驗按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》的規(guī)定，采用殘留穩(wěn)定度實驗對纖維加強瀝青混合料的水穩(wěn)定進行了探究，實驗結(jié)果如下圖所示：

根據(jù)實驗結(jié)果我們可以得出以下結(jié)論：

第一，加入纖維的瀝青混凝土的水穩(wěn)定性得到了改善，雖然纖維的加入增加了混凝土的空隙率，但是同時也增加了瀝青膜的厚度，導致瀝青混凝土的抗水性增強。

第二，礦物級配越細，加入纖維后的水穩(wěn)定性的改善越大。

第三，在上述實驗的三種纖維中，加入木質(zhì)纖維的瀝青混凝土的水穩(wěn)定性最好。

• 高溫穩(wěn)定性實驗

對于瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性的實驗我們采用車轍試驗的方法來進行，試驗結(jié)果如下：

通過車轍試驗的結(jié)果，我們可以得到以下結(jié)論：

第一，沒有加入纖維的瀝青混凝土在實驗過程中的車轍印記比較深，隆起程度高，加入纖維的瀝青混凝土則車轍印記比較淺，隆起的程度也不高。

第二，通過動穩(wěn)定度的結(jié)果可以看出，加入纖維的瀝青混合物抗車轍性能比較高。

第三，在上述實驗的三種纖維中，聚酯纖維更能夠增強瀝青混凝土的抗車轍性。

• 低溫抗裂性實驗

纖維加強瀝青混凝土的低溫抗裂性實驗通過J-積分實驗來進行，實驗結(jié)果如下：

通過實驗結(jié)果，我們可以得到如下結(jié)論：

第一，較粗級配的低溫性比較差，較細級配的低溫性能比較好。

第二，同一級配中，級配上限的瀝青混凝土加入纖維后的低溫性能比級配中值加入纖維后的低溫性能好，并且級配上限的瀝青混凝土加入纖維后的低溫性能提升的幅度更大。

第三，總體看來，加入纖維后的瀝青混凝土的低溫性能普遍得到了提高，同時聚酯纖維對瀝青混凝土低溫性能的提高作用最大。

三、纖維加強瀝青混凝土的配料方法

（一）纖維加強瀝青混凝土配料的基本情況如下：

第一，瀝青使用蘭煉—90.

第二，纖維的使用主要有三種類型，第一種是聚酯纖維，第二種是有機纖維，第三種是礦物纖維。

第三，礦料的使用主要有石灰?guī)r碎石、砂子、石灰?guī)r礦粉。

第四，礦物級配采用兩種級配，一種是AC-16I，另一種是AC-13I，還有一部分采用AC-20I[3]。

• 纖維加強瀝青混凝土配料使用的建議：

第一，纖維加強瀝青混凝土使用的混凝土類型建議使用連續(xù)性密級配I型瀝青混凝土。在確定摻入礦料的比例的時候，可以將通過量控制在475mm之內(nèi)，以達到最大限度接近級配上限的目的，從而將纖維的性能得以很好的發(fā)揮[4]。

第二，加入纖維之后，會增加瀝青混凝土的最佳用油量。所以，如果要提高纖維加強混凝土的高溫性能的時候，可以不改變原有的瀝青砼的最佳用油量;如果要提高纖維加強瀝青混凝土的高低溫性能或者高、低溫性能兼顧的時候，就要根據(jù)實際情況重新確定瀝青混凝土的最佳用油量，或者在調(diào)整施工配合比的時候，酌情增加0.2%—0.6%的油量[5]。

第三，在加入纖維之后，要適當?shù)难娱L瀝青混凝土的攪拌時間，首先將纖維和礦料進行干拌，時間大概控制在20秒和30秒之間，干拌完成之后再進行濕拌，保證纖維能夠均勻分布[6]。

第四，纖維加強瀝青混凝土的碾壓過程要在正常碾壓的基礎(chǔ)上增加兩遍。

四、纖維加強瀝青混凝土的使用優(yōu)點和注意事項

第一，纖維加強瀝青混凝土路面的優(yōu)點。纖維加強瀝青混凝土在很大程度上提高了路面的水穩(wěn)定性，使路面能夠經(jīng)受較高溫度的磨損，增強了路面的抗磨擦性，同時減小了路面在低溫情況下出現(xiàn)裂變的可能。纖維加強瀝青砼提高了路面的安全性和美觀性，同時延長了公路使用壽命，為我國公路事業(yè)的發(fā)展帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

第二，纖維加強瀝青混凝土使用注意事項。由于使用配料不同將會產(chǎn)生不同的效果，所以在纖維加強瀝青混凝土的使用過程中要根據(jù)實際情況，嚴格審核配料的質(zhì)量標準和安全規(guī)范，同時在使用過程中要嚴格把控溫度，確保纖維加強瀝青混凝土的使用效果。

結(jié)語

纖維加強瀝青混凝土的研究對纖維加強瀝青混凝土的科學使用具有重要的意義，為其提供了規(guī)范的指導，提升了使用的科學性和合理性，為公路建設事業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻。

參考文獻：

[1]張英富，廖碧海，楊濤等.纖維加強瀝青混凝土低溫抗裂性能試驗研究及數(shù)值模擬[J].華中科技大學學報（城市科學版），2010，27（3）：31-34.

[2]阿佩多.纖維增強瀝青混凝土路面界面性能研究[D].大連海事大學，2010.

[3]馬勇，李超，趙兢等.高寒地區(qū)聚酯纖維加強改性瀝青混凝土橋面鋪裝施工工藝簡述[J].黑龍江交通科技，2011，（9）：184-184..

[4]王延鶴，郝榮波.探討加強纖維瀝青路面應用及其耐用性能[J].科技致富向?qū)В?011，（21）：290.

[5]林勇.博尼維瀝青混凝土纖維加強筋性能淺析[J].中國科技財富，2009，（8）：17.

[6]余彥梅.淺析纖維瀝青混凝土在提高路面品質(zhì)方面的作用[J].城市建設理論研究（電子版），2012，（2）.