新型聚合物纤维在沥青路面中的应用.docx

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1、新型聚合物纤维在沥青路面中的应用摘要传统的沥青混合料技术有时已经无法满足工程建设的要求，越来越多的新型材料应用于沥青路面中。其中，纤维作为一种特殊添加材料，在沥青路面中被普遍使用。本文通过认真分析我国公路特点及存在问题,系统介绍了沥青路面用聚合物纤维对沥青混合料路用性能的改善作用机理、使用方法及推广使用的意义。关键词:沥青路面纤维沥青混合料路用性能聚合物纤维沥青混凝土路面应用德兰尼特纤维掺量道路工程一、引言伴随着经济建设高速发展，现代化的交通特性对于道路沥青路面建设质量提出了越来越多的要求，传统的沥青混合料技术有时已经无法满足现代工程建设的要求。一直以来人们认为

2、沥青混凝土不可加强,80年代,美国人发现高分子聚合物短纤维以适当比例加入沥青混凝土中,可以明显提高混凝土的高温稳定性、低温抗裂性、防止反射裂缝、提高水稳性等力学性能,终结了沥青混凝土不可加强的时代。纤维作为一种高强、耐久、质轻的增强材料，在沥青混凝土中的研究和应用最早可以追溯到20世纪60年代。纤维沥青混凝土作为一种新型路面材料以其表现出来的优越路用性能得到了国内外的广泛关注。许多学者从多个方面对纤维沥青混凝土的性能进行的研究和应用表明，在沥青混凝土中加入纤维后，可提高路面的综合路用性能。近年来，交通科研施工部门的大量实践应用和各种理论分析表明，在沥青混合料中加

3、入高分子合成纤维加筋材料能极大地改善沥青混凝土整体性能，从根本上解决沥青混凝土路面使用寿命不足的问题。这已引起了我国交通业内科研施工部门的广泛关注，正成为沥青路面重要的研究应用方向。二、应用现状我国对纤维沥青混合料的研究较晚，到90年代初，由于在SMA中需要添加纤维，才引起人们对纤维类产品的关注。1992年，同济大学翻译了《路用聚酯纤维沥青混合料》一文，并分析了纤维的长短、细度、用量对沥青混合料性能的影响。1995年，国内研究人员通过对国外聚酯纤维使用情况的分析认识到，聚酯纤维可以提高沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、耐老化性能和水稳性，对路面基层产生的反射裂

4、缝也具有较好的抑制作用。随后，长安大学、吉林省公路局、同济大学和交通部公路科研所等单位先后进行了纤维素纤维(或木质素纤维)对多空隙沥青路面与多碎石沥青混合料使用性能的影响研究。1998年，孙学高对在素沥青混合料中添加钢纤维做成的钢纤维沥青路面进行了研究，并申请了专利。自1998年以来，加强纤维沥青混凝土先后在我国四川、河南、新疆、宁夏、山东、江苏、河北和内蒙等地的路面工程中得到了应用，且使用效果良好。其中，为保证路面在15年中不需要进行大修，经多方研究后决定，在南京长江大桥二桥21km长的桥面和引桥的面层中使用了加强纤维；湖南省新建的高速公路、河北省的石黄高速、

5、内蒙的210国道新建工程、北京城市二环的阜内大街改造工程也采用了加强聚酯纤维沥青路面。通过对实体工程使用效果的调查和室内研究表明，在素沥青混合料中添加一些木质素纤维或聚酯纤维，都能明显改善其高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、耐老化性能。由于纤维可以用于各种类型的沥青混合料中且使用方便、施工工艺简单，易于掌握，因此对施工单位技术水平的要求较低，比较符合我国的国情，同时增加的费用不大，对路面各项性能的改善又可兼顾，因此具有广阔的应用前景。三、新型聚合物纤维的物理、化学特性聚合物纤维主要有两种类别，它们分别是德国德兰尼特AS和美国博尼维。德兰尼特AS作为一种有机合成纤

6、维一聚内烯睛纤维，它具有高强度、不溶解、吸附性强等持点，而且在溶剂中不膨胀。它是稳定的添加剂，能发挥加强筋的作用，并能改善沥青胶体的结构，因此在公路工程中应用广泛。博尼维是聚脂纤维，博尼维在-40℃一一250℃的温度内不脆化，而且不变形。它与沥青有极强的吸附性，且无缠绕，每根纤维都保持独立性，当每吨沥青混合料掺入5kg时，将有18亿以上根纤维以三维立体方式对混合料进行加强，提供非常大的内聚力。两种材料的特性如下表：表1：德国德兰尼特AS表2：美国博尼维四、路用性能分析1、纤维对沥青的吸附作用纤维直径一般小于20微米有相当大的比表面积，纤维分散在沥青中，其巨大的表

7、面积成为浸润界面。在此表面上，纤维吸附大量的沥青，形成具有一定厚度的新相，称为界面层。界面层的结构与性质取决于沥青与纤维两相的性质，主要起到连接两相并传递、缓冲两相间的应力的作用，是影响整个纤维沥青材料的物理、力学性能的关键。沥青中酸性树脂组分是一种表面活性物质，它与纤维表面产生的吸附作用、物理浸润作用以及有时存在的化学键作用，使沥青呈单分子状排列在纤维表面，形成结合力牢固的界面层结构沥青，见图1。界面层结构沥青比界面层以外的自由沥青粘性大、温度敏感性低、耐热性好。同时，由于纤维的直径很小，纤维及其周围的结构沥青一同裹覆于集料表面，使集料表面的沥青膜厚度增大。混

8、合料中由于纤维的加入导致