首先探討了纖維加入瀝青混凝土的方法,其次分別對普通瀝青混凝土、不同類型的聚合物纖維瀝青混凝土進行了高溫穩(wěn)定性試驗,對試驗結(jié)果進行了對比,并分析了纖維作用機理。

第25卷　第12期 2003年12月 武　漢　理　工　大　學　學　報 journalofwuhanuniversityoftechnology vol.25　no.12 　dec.2003 聚合物纖維改性瀝青混凝土的研究 吳少鵬,薛永杰,張登峰 (武漢理工大學硅酸鹽材料工程教育部重點實驗室,武漢430070) 摘　要:　路用纖維作為瀝青混凝土的添加材料,近年來在我國的高級瀝青路面得到了廣泛應用。通過添加聚合物纖維 來對普通瀝青混凝土進行改性,研究了混合料摻纖維后的馬歇爾穩(wěn)定度、水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及耐疲勞性 能,并與普通密集配瀝青混凝土進行了路用性能的對比分析。依據(jù)分析的結(jié)果,簡述了纖維改善瀝青混凝土的強度形成 機理。 關鍵詞:　纖維;　瀝青混合料;　改性;　路用性能 中圖分類號:　tu528

加入不同類型的聚合物纖維后,瀝青混凝土的瀝青膜增厚,混合料的粘聚力得到了提高,從而不同程度提高瀝青混凝土水穩(wěn)定性能。

瀝青混凝土中摻加聚合物纖維能顯著提高瀝青混合料的路用性能、路面的抗水侵害能力、路面的高溫穩(wěn)定性,減少路面的反射裂縫。試驗結(jié)果表明,摻加纖維后,瀝青混合料的穩(wěn)定度約提高20%左右,動穩(wěn)定度提高170%左右。而摻加聚丙烯腈纖維的性能又略優(yōu)于摻加聚酯纖維,是提高瀝青混凝土路面性能比較有效的措施。

瀝青混凝土中摻加聚合物纖維能顯著提高瀝青混合料的路用性能，提高路面的抗水侵害能力和路面的高溫穩(wěn)定性。

將工程案例、工程實驗數(shù)據(jù)和相關理論相結(jié)合,對聚合物纖維瀝青混凝土在公路路面工程中的設計應用進行了論述。

隨著國民經(jīng)濟和交通運輸事業(yè)的迅速發(fā)展,行車荷載的作用次數(shù)及軸載大大增加,部分新建道路在開放交通一、二年內(nèi)就出現(xiàn)了坑槽、開裂、車轍等病害,壽命較短、修復次數(shù)多,不僅會造成較大的經(jīng)濟損失,而且還會產(chǎn)生不良的社會影響。因此,改善瀝青路面的使用品質(zhì),提高瀝青路面耐久性、強度、高溫、及水低溫穩(wěn)定性,延長路面使用壽命是當前我國道路工作者面臨的重要課題。

瀝青混凝土加筋技術是一項能較好改善瀝青混凝土路面質(zhì)量縣經(jīng)濟實用的高新技術。文章從中山市小欖鎮(zhèn)民安路改造工程實例出發(fā),結(jié)合工程實驗數(shù)據(jù)和相關理論研究結(jié)果對聚合物纖維瀝青混凝土在市政道路工程中的設計應用進行了論述。在此項工程中特別運用了德蘭尼特瀝青道路專用纖維作為穩(wěn)定、增強添加劑用于瀝青路面,取得了很好的效果。

聚合物纖維混凝土試驗

使用偏高嶺土、硅粉和堿激發(fā)劑制備土壤聚合物混凝土,研究其物理力學性能、干縮和耐久性能。結(jié)果表明,土壤聚合物混凝土具有比普通混凝土更高的抗壓強度、抗拉強度和極限拉伸值;土壤聚合物砂漿的干縮顯著小于普通水泥砂漿;3%硫酸鈉溶液中的土壤聚合物砂漿沒有產(chǎn)生任何膨脹,具有優(yōu)良的抗硫酸鹽侵蝕性能。含堿量即使高達12.1%,土壤聚合物也不會產(chǎn)生危害性的堿-硅酸反應;土壤聚合物混凝土的氯離子有效擴散系數(shù)為1.03×10-12m2/s,抗氯離子侵蝕性能優(yōu)良。

研究了聚合物對輕集料混凝土性能的影響。試驗結(jié)果表明,當eva乳液摻量5%￣15%時,輕集料水泥混凝土的抗壓強度和抗折強度有較大的提高,當摻量為10%時,抗壓強度達到28.87mpa,比空白樣提高了70.83%;當摻量為15%時,抗折強度達到6.33mpa,比空白樣提高了79.32%。在輕集料水泥混凝土中摻入聚合物,大大提高了輕集料混凝土的折壓比,脆性減小,改善了輕集料混凝土的韌性。聚合物輕集料水泥混凝土的抗?jié)B性、抗凍性顯著提高。

超吸水聚合物混凝土具有高吸水性和保濕性,在水資源短缺的干旱地區(qū),對提高混凝土的抗凍性和抗?jié)B透性有很大作用。通過調(diào)整高吸水聚合物、粉煤灰、煤矸石等材料的摻量,對混凝土的物理力學性能進行試驗,配置出高性能的超吸水聚合物混凝土,并對超吸水聚合物混凝土的抗凍性和抗?jié)B透性進行研究,得出提高其抗凍性能和抗?jié)B透性能的配合比方法,對改善混凝土耐久性有一定的實際意義。

分析了纖維在瀝青混凝土中的吸附、穩(wěn)定和阻滯作用,并指出纖維瀝青混凝土對裂縫擴展的影響,闡述了其抗疲勞性能、高溫穩(wěn)定性能和低溫抗裂性能方面的作用,以延長瀝青路面的使用壽命。

影響混凝土結(jié)構(gòu)抗裂性能的一重要因素是原材料,本文基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡模型和matlab軟件,建立了原材料對混凝土抗裂性能影響的神經(jīng)網(wǎng)絡預測模型,結(jié)果表明bp神經(jīng)網(wǎng)絡能很好地預測混凝土抗裂性能,模型預測精度高達99.95%.

針對水利工程的特點,采用摻入不同品種和不同摻量聚合物纖維試驗方案,采用自行設計的試驗方法(約束法)測定混凝土抗裂性能,對聚合物纖維混凝土的配合比和性能進行研究。研究結(jié)果表明,聚合物纖維混凝土的抗裂性能、抗?jié)B性能、變形性能和力學性能等比普通混凝土顯著提高。

以dolanitas(德蘭尼特)聚丙烯腈纖維為例,通過對瀝青混合料中摻加聚合物纖維后的路用性能試驗,分析了聚合物纖維在瀝青膠漿中的作用機理和聚合物纖維對瀝青混合料路用性能的影響。

在mts上采用應變控制模式和中點加載方式的小梁彎曲疲勞試驗方法,研究了不同瀝青用量、纖維摻量和應變水平條件下聚合物纖維加筋瀝青混合料的彎曲疲勞特性及其變化規(guī)律;根據(jù)試驗結(jié)果提出了基于疲勞壽命下的最佳聚合物纖維摻量,建立了以拉應變、混合料的初始勁度、體積參數(shù)vfa和纖維摻量為參數(shù)的聚合物纖維加筋瀝青混合料疲勞性能模型。結(jié)果表明,瀝青混合料的疲勞壽命隨著聚合物纖維摻量的增加而延長,但當摻量過大時疲勞壽命反而可能有所下降。通過多元線性回歸分析表明,含纖維摻量參數(shù)的新模型的精度比其他疲勞模型得到了明顯提高。

聚合物纖維加筋瀝青砼是一種新型的高等級公路道面材料.本文從理論和實踐出發(fā),論述了聚合物加筋材料的作用機理,聚合物加筋瀝青砼的配合比設計及施工工藝等相關技術問題.

對在河南小劉橋橋面施工中應用的纖維瀝青混凝土進行了路用性能的試驗分析研究,從而得到了聚酯纖維在不同纖維摻量條件下和在摻加混合纖維條件下的各項路用性能指標的變化規(guī)律。研究表明,摻加上述纖維后瀝青混合料表現(xiàn)出優(yōu)良的路用性能。

通過研究普通及纖維瀝青混合料的各項路用性能及力學性能，表明添加纖維能明顯改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，低溫抗裂性及水穩(wěn)定性能，并且能有效增加混合料的整體性及柔韌性，適于作為特殊路段的鋪筑材料。同時針對109國道棋盤井-石嘴山段一級公路表面層瀝青混凝土鋪裝，詳細介紹了纖維瀝青混凝土在內(nèi)蒙古公路建設中的應用。

采用定量體視學圖像分析法,測定摻有9種引氣劑的混凝土28d孔結(jié)構(gòu)參數(shù),運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡理論,建立由總孔隙率和6個不同孔徑范圍的分級孔隙率預測混凝土28d抗壓強度的bp神經(jīng)網(wǎng)絡模型,該模型預測的平均誤差只有6.7%。結(jié)果表明:混凝土28d抗壓強度的預測值與試驗值符合良好,較傳統(tǒng)回歸分析,預測的準確度有所提高,體現(xiàn)其優(yōu)越性。

為了預測混凝土的抗壓強度,在分析bp、rbf神經(jīng)網(wǎng)絡原理的基礎上,提出用bp、rbf神經(jīng)網(wǎng)絡模擬混凝土抗壓強度與攪拌機各主要影響參數(shù)間關系的方法。根據(jù)攪拌機的實際工作狀況,分別建立了4維輸入向量、1維輸出向量的bp、rbf神經(jīng)網(wǎng)絡模型,通過19組試驗,驗證了2種模型的可靠性。結(jié)果表明,實測結(jié)果與預測結(jié)果相接近,該2種神經(jīng)網(wǎng)絡模型能較準確地快速預測混凝土抗壓強度。