杂化纤维与高模量剂复合改性宽温域薄层罩面沥青混合料性能研究

为了满足极端气候条件下重载、渠化交通对薄层罩面沥青混合料高低温和疲劳性能的特殊要求。基于直接剪切试验优化出了复合纤维改性沥青中最佳的木质素和聚酯纤维掺配比例,同时基于车辙、低温弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂及四分点加载疲劳试验研究了杂化纤维及高模量剂与杂化纤维复合改性沥青混合料的路用性能和抗疲劳耐久性。研究结果表明,采用直接剪切试验峰值剪切强度确定杂化纤维组分掺配比例是合理可行的,用于复合纤维改性沥青中的最佳木质素掺配比例为0.1%,聚酯纤维的掺配比例为0.25%;复合纤维对沥青混合料高低温性能、水稳定性和抗疲劳性能产生叠加效应,复合纤维改性沥青混合料及高模量剂与杂化纤维复合改性沥青混合料的低温性能可与SBS改性沥青混合料相媲美,掺加高模量剂极大提高了杂化纤维改性沥青混合料的高温抗车辙性能和抗疲劳耐久性;掺加高模量剂后杂化纤维改性沥青的混合料路用性能更加均衡,且高温性能、水稳定性和抗疲劳性能优异,为路面薄层罩面材料改性技术提供了一种新的选择。

纤维与天然沥青复合添加剂组成优化及其混合料性能评价

为改善纤维和天然沥青单一改性沥青混合料的技术缺陷,将木质素、聚酯、玄武岩纤维与BRA岩沥青、TLA湖沥青、NES青川岩沥青进行复配。基于直接剪切试验优化了最佳的天然沥青掺配范围,采用车辙、低温弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂和四分点加载疲劳试验研究了天然沥青与纤维复合改性沥青混合料的路用性能和抗疲劳耐久性,试验结果表明,木质素、聚酯、玄武岩三种单纤维掺量为0.3%,BRA、TLA、NES掺量为8%~10%时天然沥青与纤维复合改性沥青经济性和抗剪切性能最优;将天然沥青与纤维复配后,可兼具纤维与天然沥青各自改性的优势,可实现二者对沥青改性效果的叠加,其混合料兼顾高低温性能、水稳定性和抗疲劳耐久性,且具有良好的经济性,为路面材料改性技术提供了一种新的选择。在0.3%木质素、聚酯、玄武岩纤维掺和8%~10%BRA、TLA、NES掺量范围内,18种天然沥青与纤维复合改性沥青混合料疲劳性能优于SBS改性沥青混合料,推荐用于复合改性沥青中的木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维掺量为0.3%,适宜的BRA、TLA、NES掺量分别为8%~10%、8%~12%、8%~10%。

高温持续荷载作用下复合纤维对沥青混合料稳定性的影响

为了研究复合纤维沥青混合料在高温持续荷载作用下的稳定性,根据工程中常用纤维和已有研究成果,选用了三种复合纤维,对沥青混合料的变形发展规律及内部空隙结构特征开展试验研究。首先采用加速加载试验,对不掺加纤维和掺加复合纤维的沥青混合料在高温持续荷载作用下的横断面变化和车辙深度进行分析;再利用X-CT扫描技术与VG软件三维重构功能,研究不同纤维沥青混合料的空隙组成及形态特征演变规律。结果表明:高温持续荷载作用下,掺加纤维混合料横断面变形呈现"W"字型,不同纤维在沥青混合料中发挥"加筋"、"增黏"、"吸油"的协同作用,能显著减小沥青混合料的流动变形,且掺加复合纤维III的混合料流动变形最小;掺加不同复合纤维的沥青混合料可采用y=a-b·ln(x+c)进行车辙深度预估。加速加载试验后,掺加三种复合纤维的沥青混合料空隙率最大仅增加7%,分形维数仅降低不到0.5%,表明掺加三种复合纤维基本不改变沥青混合料的空隙结构特征,而且在高温持续荷载作用下,可较好地保持沥青混合料内部空隙的三维形态特征,进而改善沥青混合料的抗变形能力。