纤维沥青胶浆试验研究及分析

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1、纤维沥青胶浆试验研究及分析：本文通过美国SHRP试验中的动态剪切流变试验（DSR）和弯曲梁流变试验（BBR），对原样沥青、木质素纤维沥青胶浆和矿物纤维沥青胶浆进行技术性能测试，研究分析加入纤维后沥青胶浆的高低温性能变化。　　关键词：纤维沥青胶浆DSRBBR性能　　　　引言　　在基质沥青中掺加纤维后，沥青的微观结构会发生很大的变化，纤维会在沥青中形成X络结构，沥青的性能也会发生变化。其中一个变化就是粘度会增大，原因是纤维X络对沥青的流动性产生内摩擦阻力。纤维的这种增粘作用能够提高沥青胶浆的抗剪能力，从而有利于混合料抗车辙能力的提高。对纤维沥青胶浆的性能进行测试

2、，如果采用针入度、软化点、延度三大指标就不太合适。因此，本文采用SHRP计划中的DSR和BBR试验，对纤维沥青胶浆进行一系列的性能测试，研究分析加入纤维后沥青胶浆的高低温性能变化，并分析两种纤维的差异性。　　1、动态剪切流变试验（DSR）　　DSR通过量测沥青结合料的复数剪切模量G*和相位角δ来表征粘性和弹性性状。Superpave规范定义和设置了一个车辙因子，G*/sinδ，代表总胶结料劲度的高温粘性成分，此系数也叫做高温劲度。原样G*/sinδ结合料至少1.00kPa，RTFO老化后最小值为2.20kPa，小于这些值的结合料会太软，不能抵抗永久变形。疲劳

3、开裂因子G*sinδ也称为中等温度劲度，代表疲劳开裂。Superpave沥青结合料规范对G*sinδ设置了一个5000kPa的最大值。　　本文DSR测试的试样都未经老化，只测其车辙因子，研究分析其高温性能的变化。试验从64℃开始，以6℃为间隔递增。试验中使用25mm直径板和1000μm间隙试验。试验结果见表1。　　由表1我们可以看出，纤维沥青胶浆的车辙因子在每一个测试温度下都要大于原样沥青，这说明沥青中加入纤维以后，沥青变硬，抗车辙能力得到很大的提高。随着温度的提高，各沥青样的车辙因子呈下降趋势，且纤维沥青胶浆的下降幅度更大，说明纤维沥青胶浆对温度变化更为敏

4、感。纤维的加入，使沥青的温度敏感性增加。并且我们还可以看到，木质素纤维胶浆的高温性能要好于矿物纤维沥青胶浆。　　2、弯曲梁流变试验（BBR）　　SHRP中的BBR试验可以用来精确的评价低温时沥青结合料的性能。BBR用于量测在恒定荷载和恒定温度下结合料变形或蠕变的大小。BBR试验温度同路面最低服务温度有关，此时沥青结合料显示出的性能更像弹性固体。而且，试验是用已经旋转薄膜老化和PAV老化后的沥青结合料进行的。试验方法中应用梁的理论计算在蠕变荷载下沥青梁试样的劲度。通过对沥青梁施加恒定荷载，并量测整个试验过程中梁中的位移，可计算蠕变劲度S和蠕变速率m。　　试验温

5、度选用-12℃、-18℃，采集60s的蠕变劲度S(t)和60s的蠕变速率m。对普通沥青结合料来说，针对低温开裂的规范要求，蠕变劲度S(t)不大于300MPa，m值不小于0.3。试验中所用试样是经过PAV老化20h之后的试样，其中PAV老化之前要经过旋转薄膜老化。试验结果如表2。　　由表2我们可以得到，纤维的加入会使沥青蠕变劲度变大，柔性降低，低温性能变差。其中掺加两种纤维后，-12℃条件下蠕变劲度都小于300，但是在-18℃条件下均大于300。-12℃条件下，不同纤维种类对沥青胶浆蠕变劲度影响不大，但是-18℃，出现的很大的差别。在每个测试温度下，矿物纤维沥

6、青胶浆的蠕变劲度都要大于木质素纤维沥青胶浆，说明矿物纤维胶浆的低温性能要优于木质素纤维胶浆。并且温度的变化对木质素纤维沥青胶浆蠕变劲度的影响要大于矿物纤维。蠕变速率m表征沥青的松弛性能，m值越大，说明松弛能力越强，往往低温性能越好。从m值来看，矿物纤维胶浆的低温性能也是要优于木质素纤维胶浆。　　3、结论　　本文主要通过态剪切流变试验（DSR）和弯曲梁流变试验（BBR）来评价两种沥青胶浆的高温、低温性能。试验结果表明，纤维的加入能明显改善沥青的高温性能，纤维沥青胶浆对温度变化也更为敏感。从蠕变劲度来看，纤维的加入并没有改善沥青的蠕变劲度，但是随着温度的降低，木

7、质素纤维胶浆的蠕变劲度迅速增大，柔性降低。并且通过对比试验，我们可以得到，木质素纤维胶浆的高温性能要好于矿物纤维沥青胶浆，但是矿物纤维胶浆的低温性能要优于木质素纤维胶浆。