聚丙烯纤维增强排水沥青混合料性能研究.pdf
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1、-60-聚丙烯纤维增强排水沥青混合料性能研究蒋映辉(山西省交通开发投资集团有限公司,山西 太原 030006)收稿日期:2022-08-12作者简介:蒋映辉(1988),男,山西应县人,工程师。摘要:以提高排水沥青混合料的路用性能为目的,选取聚丙烯纤维作为增强稳定剂,对不同纤维掺量下排水沥青混合料的配合比进行了设计并对路用性能进行了试验测定。室内试验研究表明:聚丙烯纤维对排水沥青混合料的水稳定性能改善效果不明显,但对高温稳定性、抗疲劳性能及低温抗裂性能改善效果显著,综合路用性能建议最佳掺量取 0.4%。在室内试验基础上展开工程应用研究,验证了聚丙烯纤维增强排水沥青混合料路用性能的有效性,具备较
2、好的应用前景。关键词:聚丙烯纤维;排水沥青混合料;路用性能;工程应用中图分类号:U414 文献标识码:AStudy of polypropylene fiber reinforced drainage asphalt mixtureJIANG Yinghui(Shanxi Provincial Communications Development and Investment Group Co.,Ltd.,Shanxi Taiyuan 030006 China)Abstract:In order to improve the road performance of the drainage a
3、sphalt mixture,polypropylene fiber is selected as the reinforcement stabilizer,the mix proportion of the drainage asphalt mixture with different fiber content is designed and the road performance is tested.The indoor test results show that the improvement effect of polypropylene fiber on the drainag
4、e asphalt mixture is not obvious,but the improvement effect on the high-temperature stability,fatigue resistance and low-temperature crack resistance is significant.It is suggested that the best content of polypropylene fiber is 0.4%for the comprehensive road performance.Based on the indoor test,the
5、 engineering application research is carried out,which verifies the effectiveness of the road performance of polypropylene fiber reinforced drainage asphalt mixture and has a good application prospect.Key words:polypropylene fiber;drainage asphalt mixture;road performance;engineering application引言在海
6、绵城市的道路建设中,具有优异排水及抗滑性能的排水沥青混合料被广泛应用,但该种混合料空隙率较大,抗压、抗剪及耐久性能较差,在道路纵坡较大、交通流量大及重载交通地区的使用与发展受到了限制1-2。近年来,国内外对纤维增强排水沥青混合料的性能展开了相关研究,研究成果表明,在排水沥青混合料中掺入一定量的纤维后,其高温性能、水稳定及耐久性能均得到了不同程度提高3-4。因此,纤维成为改善排水沥青混合料的性能的有效方式之一,但国内外已有研究对于具体纤维掺量的大小缺乏较为完整的试验与应用的支撑,在实际应用中多采用经验法确定纤维掺量。1 原材料与试验方案1.1 试验材料(1)聚丙烯纤维:纤维厂家为华海化工,长度为
7、 19 mm,其相关物理化学性能见表 1。表 1 聚丙烯纤维的物理化学性能颜色抗拉强度/MPa比重熔点/黄褐色4 8270.91160(2)沥青:高黏改性沥青,参照规范5进行相关性能检测,结果见表 2。表 2 高黏改性沥青的性能指标指标测值技术要求针入度(25)/(0.1 mm)57 40软化点/98 90延度(5,5 cmmin-1)/cm38 30闪点/308 230旋转薄膜 加热试验质量变化/%-0.08 1针入度比/%76 652023 年第 3 期山东交通科技-61-(3)集料:粗、细集料均用玄武岩碎石,填料选用石灰石矿粉,相关性能指标见表 3。表 3 集料的物理性质指标碎石种类指标
8、检测结果规范标准粗集料压碎值/%16.8 28针片状含量/%8.4 15洛杉矶磨耗损失%8.9 30吸水率/%1.71 3黏附性/级4 4细集料表观相对密度2.92 2.5砂当量/%67.6 601.2 试验方案参照相关规范6,取聚丙烯纤维掺入量为0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%制备排水沥青混合料试件进行试验,采用马歇尔试验确定最佳油石比。采用高温车辙、低温弯曲、浸水马歇尔及冻融劈裂试验、小梁疲劳试验检测路用性能。2 配合比设计2.1 矿料级配设计试验选用 PAC-13 型级配,设计级配见表 4。表 4 级配组成(PAC-13)级配类型集料过以下筛孔(mm)质量百分率/%0.0
9、75 0.15 0.30.61.182.364.759.513.216目标级配4.05.8 6.28.012.016.422.260.293.5100级配范围26 3 8 3 1 4 15 618 102212305070 90100 1002.2 最佳油石比确定聚丙烯纤维掺入量分别取 0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%,依次制备试件进行马歇尔试验,最佳油石比见表 5。表 5 马歇尔试验结果纤维掺量/%空隙率/%稳定度/kN最佳油石比%流值/mm0.217.339.464.73.260.317.0810.354.83.730.416.959.884.83.670.516.8410
10、.244.93.430.616.759.884.93.52由表 5 可知,在排水沥青混合料中掺入聚丙烯纤维后,最佳油石比随纤维掺量的增加一定程度上升,其余各项指标变化不大。3 排水沥青混合料路用性能3.1 高温稳定性制备不同聚丙烯纤维掺量下车辙板试件(长、宽、高分别为 300 mm300 mm50 mm)进行高温车辙试验,在温度 60、轮压 0.7 MPa 的条件下进行模拟碾压,测定车辙深度,求出动稳定度,试验结果见图 1。8 0007 7007 4007 1006 8006 5006 2005 9005 6005 3005 000动稳定度/(次mm-1)0 0.1 0.2 0.3 0.4 0
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