纤维对乳化沥青冷再生混合料性能的影响
发布时间：2021-09-06 02:51
为了将乳化沥青冷再生混合料用于更高路面结构层位,试验研究不同种类纤维和掺量对乳化沥青冷再生混合料力学性能的影响。结果表明,掺加纤维能提高乳化沥青冷再生混合料的力学性能、路用性能、抗松散性能和耐久性能。随着纤维掺量的增加,乳化沥青冷再生混合料的力学性能呈先提高后降低趋势;4种纤维对乳化沥青冷再生混合料的综合路用性能和疲劳特性改善效果的排序为:玄武岩纤维>聚丙烯腈纤维>聚酯纤维>聚丙烯纤维;掺加纤维能显著改善乳化沥青冷再生混合料在的长期稳定性。
【文章来源】：新型建筑材料. 2020,47(06)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
纤维乳化沥青冷再生混合料的肯塔堡飞散试验结果
采用南非进口的小型MMLS1/3加速加载设备模拟服役期间乳化沥青冷再生基层的实际受荷状态，以研究纤维乳化沥青冷再生混合料的耐久性能。MMLS1/3试验条件为：试验橡胶轮接地压强0.7 MPa，加载频率40 Hz（加载速率为2.5 m/s），试验温度为60℃。在最佳纤维掺量下，混合料车辙深度的变化见图3。由图3可知：（1）试验过程中，随着胶轮加载次数增加，车辙深度持续增大，车辙深度增大的同时车辙深度增长速率逐渐减小。车辙深度发展呈2个阶段增长趋势：在加载5万次前，车辙深度随试验胶轮加载次数增大而快速增大，车辙变形量主要源于乳化沥青砂浆压密变形；加载5万次后，车辙深度随加载次数增加呈缓慢增大趋势，此时车辙发展进入稳定迁移期，车辙发展第2阶段的车辙变形量主要源于乳化沥青砂浆剪切蠕变变形和集料在重复荷载疲劳作用下产生水平和竖向转动位移所致，在压密阶段，5种乳化沥青冷再生混合料的车辙变形量相差不大，压密变形阶段产生的车辙变形量约为总车辙深度的55%，分析以为这与乳化沥青冷再生混合料空隙率大、微孔数量多的空隙体积特性有关。（2）相同加载次数，纤维乳化沥青冷再生混合料的车辙变形量明显小于普通乳化沥青冷再生混合料，同时稳定迁移期车辙增长速率也较小。加载120万次后，聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维乳化沥青冷再生混合料的车辙变形量比普通乳化沥青冷再生混合料分别降低了12.0%、34.0%、27.1%、41.6%，可见掺加纤维能显著改善乳化沥青冷再生混合料在高温持续荷载作用下的长期稳定性；4种纤维乳化沥青冷再生混合料的疲劳寿命长短排序为：玄武岩纤维>聚丙烯腈纤维>聚酯纤维>聚丙烯纤维。（3）对试验胶轮加载次数（x）与车辙深度（y）回归拟合分析可以发现，车辙深度随加载次数增大呈良好的y=Aln(x)+B指数增长关系（A、B为拟合参数，拟合优化度R2大于0.95），车辙深度与试验胶轮加载次数二者在统计意义上有良好的拟合相关性，可为后期建立乳化沥青冷再生混合料车辙预估模型提供借鉴。
纤维乳化沥青冷再生混合料的力学性能参照JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》、JTG D50—2017《公路沥青路面设计规范》和JTG F41—2008进行测试，结果见图1。由图1可见：（1）随着纤维掺量的增加，4种纤维乳化沥青冷再生混合料的劈裂强度、马歇尔稳定度、贯入剪切强度和无侧限抗压强度均先提高后降低。分析认为，纤维对乳化沥青冷再生混合料力学性能的增强作用与纤维掺量和纤维分散均匀效果密切相关，随着纤维掺量增大，纤维所形成的三维乱向支撑体系达到饱和后，纤维的界面增强作用、加筋阻裂作用及对细密裂缝扩张的限制作用也达到峰值；再进一步增加纤维掺量，因纤维分散不均匀重叠、聚集而出现薄弱接触面反而削弱了纤维对乳化沥青力学性能的改善作用。（2）相比未掺纤维的普通乳化沥青冷再生混合料，纤维掺量为0.1%～0.5%时，掺聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维乳化沥青冷再生混合料的劈裂强度分别提高了3.5%～19.3%、12.3%～42.1%、7.0%～29.8%、21.1%～49.1%，马歇尔稳定度分别提高了5.8%～30.1%、13.3%～40.5%、8.6%～32.5%、22.9%～46.9%，贯入剪切强度分别提高了9.4%～30.1%、21.8%～38.0%、14.5%～32.1%、30.6%～42.4%，无侧限抗压强度分别提高了27.8%～39.5%、59.2%～101.1%、42.1%～82.9%、64.0%～119.7%；相同纤维掺量下，混合料的4项力学性能的大小排序相同，即掺玄武岩纤维>掺聚丙烯腈纤维>掺聚酯纤维>掺聚丙烯纤维。表明纤维的种类和掺量均对乳化沥青冷再生混合料的力学性能有显著影响。（3）以劈裂强度、马歇尔稳定度、贯入剪切强度和无侧限抗压强度4项力学强度峰值对应的纤维掺量平均值作为最佳纤维掺量，则聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维的最佳掺量分别为0.30%、0.35%、0.30%、0.30%。在最佳纤维掺量下，聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维乳化沥青冷再生混合料的劈裂强度分别为0.68、0.81、0.74、0.85 MPa，马歇尔稳定度分别为8.1、8.5、8.3、9.2 kN，贯入剪切强度分别为0.87、0.94、0.88、0.97 MPa，无侧限抗压强度分别为3.76、5.42、4.92、5.92 MPa。在最佳纤维掺量下，纤维乳化沥青冷再生混合料的马歇尔稳定度达到了热拌沥青混合料的水平，同时劈裂强度远优于JTG F41—2008的要求，纤维乳化沥青冷再生混合料具有优良的力学性能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]芳烃油用作冷再生沥青混合料再生剂的试验研究[J]. 许严. 公路. 2018(12)
[2]掺轻质油分再生剂冷再生沥青混合料设计[J]. 程培峰,李炬辉. 科学技术与工程. 2018(14)
[3]乳化沥青厂拌冷再生技术在高速公路大中修中的应用研究[J]. 韩庆奎,李泉,向思南,吴超凡,张继森. 新型建筑材料. 2018(04)
[4]泡沫沥青和水泥用量对冷再生沥青混合料路用性能的影响[J]. 徐志坤. 公路工程. 2017(01)
[5]不同成型方式泡沫沥青冷再生混合料细微观结构性能研究[J]. 王宏,刘锋. 公路交通科技. 2016(02)
[6]再生技术对沥青混凝土生命周期环境负荷的影响[J]. 贾晓娟,赵满喜,余剑英. 新型建筑材料. 2015(11)
[7]水泥-乳化沥青冷再生混合料水损害评价研究[J]. 赵璠新,魏定邦,魏征佳,丁民,韩庆奎. 新型建筑材料. 2014(04)
[8]乳化沥青配方对冷再生混合料路用性能的影响[J]. 夏平,张国华,李胜强. 科学技术与工程. 2012(21)
[9]全沥青旧料乳化沥青柔性再生技术及应用[J]. 李进忠,黄文元,王联芳,张科飞. 公路交通科技(应用技术版). 2012(07)
[10]采用贝雷法的冷再生混合料级配设计研究[J]. 姚辉,李亮,应荣华,但汉成,杨小礼. 公路交通科技. 2011(01)
本文编号：3386589
【文章来源】：新型建筑材料. 2020,47(06)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
纤维乳化沥青冷再生混合料的肯塔堡飞散试验结果
采用南非进口的小型MMLS1/3加速加载设备模拟服役期间乳化沥青冷再生基层的实际受荷状态，以研究纤维乳化沥青冷再生混合料的耐久性能。MMLS1/3试验条件为：试验橡胶轮接地压强0.7 MPa，加载频率40 Hz（加载速率为2.5 m/s），试验温度为60℃。在最佳纤维掺量下，混合料车辙深度的变化见图3。由图3可知：（1）试验过程中，随着胶轮加载次数增加，车辙深度持续增大，车辙深度增大的同时车辙深度增长速率逐渐减小。车辙深度发展呈2个阶段增长趋势：在加载5万次前，车辙深度随试验胶轮加载次数增大而快速增大，车辙变形量主要源于乳化沥青砂浆压密变形；加载5万次后，车辙深度随加载次数增加呈缓慢增大趋势，此时车辙发展进入稳定迁移期，车辙发展第2阶段的车辙变形量主要源于乳化沥青砂浆剪切蠕变变形和集料在重复荷载疲劳作用下产生水平和竖向转动位移所致，在压密阶段，5种乳化沥青冷再生混合料的车辙变形量相差不大，压密变形阶段产生的车辙变形量约为总车辙深度的55%，分析以为这与乳化沥青冷再生混合料空隙率大、微孔数量多的空隙体积特性有关。（2）相同加载次数，纤维乳化沥青冷再生混合料的车辙变形量明显小于普通乳化沥青冷再生混合料，同时稳定迁移期车辙增长速率也较小。加载120万次后，聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维乳化沥青冷再生混合料的车辙变形量比普通乳化沥青冷再生混合料分别降低了12.0%、34.0%、27.1%、41.6%，可见掺加纤维能显著改善乳化沥青冷再生混合料在高温持续荷载作用下的长期稳定性；4种纤维乳化沥青冷再生混合料的疲劳寿命长短排序为：玄武岩纤维>聚丙烯腈纤维>聚酯纤维>聚丙烯纤维。（3）对试验胶轮加载次数（x）与车辙深度（y）回归拟合分析可以发现，车辙深度随加载次数增大呈良好的y=Aln(x)+B指数增长关系（A、B为拟合参数，拟合优化度R2大于0.95），车辙深度与试验胶轮加载次数二者在统计意义上有良好的拟合相关性，可为后期建立乳化沥青冷再生混合料车辙预估模型提供借鉴。
纤维乳化沥青冷再生混合料的力学性能参照JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》、JTG D50—2017《公路沥青路面设计规范》和JTG F41—2008进行测试，结果见图1。由图1可见：（1）随着纤维掺量的增加，4种纤维乳化沥青冷再生混合料的劈裂强度、马歇尔稳定度、贯入剪切强度和无侧限抗压强度均先提高后降低。分析认为，纤维对乳化沥青冷再生混合料力学性能的增强作用与纤维掺量和纤维分散均匀效果密切相关，随着纤维掺量增大，纤维所形成的三维乱向支撑体系达到饱和后，纤维的界面增强作用、加筋阻裂作用及对细密裂缝扩张的限制作用也达到峰值；再进一步增加纤维掺量，因纤维分散不均匀重叠、聚集而出现薄弱接触面反而削弱了纤维对乳化沥青力学性能的改善作用。（2）相比未掺纤维的普通乳化沥青冷再生混合料，纤维掺量为0.1%～0.5%时，掺聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维乳化沥青冷再生混合料的劈裂强度分别提高了3.5%～19.3%、12.3%～42.1%、7.0%～29.8%、21.1%～49.1%，马歇尔稳定度分别提高了5.8%～30.1%、13.3%～40.5%、8.6%～32.5%、22.9%～46.9%，贯入剪切强度分别提高了9.4%～30.1%、21.8%～38.0%、14.5%～32.1%、30.6%～42.4%，无侧限抗压强度分别提高了27.8%～39.5%、59.2%～101.1%、42.1%～82.9%、64.0%～119.7%；相同纤维掺量下，混合料的4项力学性能的大小排序相同，即掺玄武岩纤维>掺聚丙烯腈纤维>掺聚酯纤维>掺聚丙烯纤维。表明纤维的种类和掺量均对乳化沥青冷再生混合料的力学性能有显著影响。（3）以劈裂强度、马歇尔稳定度、贯入剪切强度和无侧限抗压强度4项力学强度峰值对应的纤维掺量平均值作为最佳纤维掺量，则聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维的最佳掺量分别为0.30%、0.35%、0.30%、0.30%。在最佳纤维掺量下，聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维乳化沥青冷再生混合料的劈裂强度分别为0.68、0.81、0.74、0.85 MPa，马歇尔稳定度分别为8.1、8.5、8.3、9.2 kN，贯入剪切强度分别为0.87、0.94、0.88、0.97 MPa，无侧限抗压强度分别为3.76、5.42、4.92、5.92 MPa。在最佳纤维掺量下，纤维乳化沥青冷再生混合料的马歇尔稳定度达到了热拌沥青混合料的水平，同时劈裂强度远优于JTG F41—2008的要求，纤维乳化沥青冷再生混合料具有优良的力学性能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]芳烃油用作冷再生沥青混合料再生剂的试验研究[J]. 许严. 公路. 2018(12)
[2]掺轻质油分再生剂冷再生沥青混合料设计[J]. 程培峰,李炬辉. 科学技术与工程. 2018(14)
[3]乳化沥青厂拌冷再生技术在高速公路大中修中的应用研究[J]. 韩庆奎,李泉,向思南,吴超凡,张继森. 新型建筑材料. 2018(04)
[4]泡沫沥青和水泥用量对冷再生沥青混合料路用性能的影响[J]. 徐志坤. 公路工程. 2017(01)
[5]不同成型方式泡沫沥青冷再生混合料细微观结构性能研究[J]. 王宏,刘锋. 公路交通科技. 2016(02)
[6]再生技术对沥青混凝土生命周期环境负荷的影响[J]. 贾晓娟,赵满喜,余剑英. 新型建筑材料. 2015(11)
[7]水泥-乳化沥青冷再生混合料水损害评价研究[J]. 赵璠新,魏定邦,魏征佳,丁民,韩庆奎. 新型建筑材料. 2014(04)
[8]乳化沥青配方对冷再生混合料路用性能的影响[J]. 夏平,张国华,李胜强. 科学技术与工程. 2012(21)
[9]全沥青旧料乳化沥青柔性再生技术及应用[J]. 李进忠,黄文元,王联芳,张科飞. 公路交通科技(应用技术版). 2012(07)
[10]采用贝雷法的冷再生混合料级配设计研究[J]. 姚辉,李亮,应荣华,但汉成,杨小礼. 公路交通科技. 2011(01)
本文编号：3386589
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