沥青路面应用聚酯纤维改性的技术探讨
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作者: 马炬龙
摘要简述国内用聚酯纤维改性沥青路面的生产技术,并介绍掺加聚酯纤维改性沥青的作用及改善纤维在沥青的性能。通过聚酯纤维的混合料的性能试验、选取、配合比设计及聚酯纤维纺丝技术及纤维表面处理工艺,拌和时间及摊铺、碾压质量、温度控制等方面的有效控制,经过实际施工,使聚酯纤维改性沥青路面得到成功推广和应用。
关键词改性沥青路面;聚酯纤维;配合比设计;性能特点
中图分类号TU7文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)041-0067-01
我国绝大多数高速公路采用的路面是沥青路面。但是随着交通量逐年增加,车载加重,普通的沥青路面就会出现车辙、疲劳开裂、温度收缩裂缝等危害,广州常年多雨的自然条件,造成路基容易松软导致沥青路面产生开裂现象;同时,广州经济的繁荣造成车多为患,进一步加剧了沥青路面病害的发生。针对这些状况,广州市在道路沥青面施工中。采用在上层沥青混合料中掺加0.3%的聚酯纤维以改善沥青路面的使用性能。
1掺加聚酯纤维的改性沥青路面
1.1聚酯纤维的作用
聚酯纤维具有高吸油、耐高温、不溶胀、吸附性强等特点而使沥青混合料各项性能得以提高。它的掺入提高了沥青路面的高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性.特别在延缓基层反射裂缝上有独特功效。聚酯纤维在沥青混合料中一般具有加筋、分散、吸附沥青、稳定、增粘等作用。
1.2聚酯纤维沥青路面的性能特点
1)相比普通沥青混合料,纤维具有表面积大、吸油性好.耐高温且能满足不同拌和要求,对沥青混合料具有较好的分散性,对混合料起到物理改性功效。纤维的加人有效地改善了沥青混合料的各项性能,使其优于普通沥青混合料路面。
2)纵横交错的纤维增大了结构沥青的比例,减少了自由沥青,使沥青的黏聚性增大,同时纤维的加筋作用使沥青混合料的整体性增强从稳定度试验可以看出,聚酯纤维混合料动稳定度明显高于普通沥青混合料。
3)沥青混合料是一种温度敏感性材料,低温下主要影响抗拉变形能力,从而造成沥青路面开裂,纤维的加入有效地改善了沥青路面的柔韧性,纤维的三维随机分布能极大地吸收扩散应力,提高沥青路面抗裂性。
4)聚酯纤维表面积大,使沥青用量加大,提高了沥青饱和度,并且使粘附在矿料结构上的沥青膜变厚,增强沥青路面抗水损害能力。
5)普通沥青混合料矿粉和沥青易形成胶团,铺筑时容易形成油斑,加入聚酯纤维可起到分散作用,从而提高混合料的均匀性。
6)纤维是三维随机分布、数量多、强度高,有利于基层裂缝应力的扩散,提高了沥青路面的自愈能力,减少反射裂缝的发生,特别用于大空隙开级配的沥青混合料路面施工防止裂缝有更好的效果。
2聚酯纤维改性沥青路面施工工艺
2.1聚酯纤维的选择
1)对纤维进行原材料试验,采用同样的沥青混合料掺加不同品种的聚酯纤维,进行沥青混合料高温、低温、水稳定性等性能试验,评价掺加不同纤维沥青混合料的性能进行优选。
2)聚酯纤维的质量优劣,除从材料本身比较外。通过沥青混合料的性能试验比较更为直观,主要参照JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中有关试验要求,进行同条件高温稳定性(车辙试验)、低温抗裂性(低温小梁弯曲试验)、抗损害试验(浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验)等方面的试验,从而确定聚酯纤维的品种3-2通过试拌试铺,确定掺加聚酯。
2.2纤维沥青路面的施工控制要点
1)验证目标配合比设计结果,确定生产配合比设计,提出生产用的矿料比和沥青最佳用量。
2)通过试拌,确定拌和机拌和温度、拌和时间和正确的投料顺序。
3)通过试铺确定摊铺工艺、压实工艺和压实遍数。
4)通过试验段铺筑,确定合理的机械组合及匹配数量。
2.3聚酯纤维沥青混合料配合比设计
按照沥青混合料上面层SBR改性+0.3%ASⅡ纤维的级配要求,将所用集料的级配筛分结果分别输入Excel办公软件,借助电子计算机的电子表格进行试配,确定聚酯纤维的掺加比例、最佳油石比等指标进行配合比三阶段设计。
1)目标配合比设计。由于本次路面为主车道,结合当地的原材料及设计要求,经过配合比的三阶段设计,确定面层采用AC一13C型的目标配合比,
2)生产配合比设计。目标配合比确定之后,按拌合设备进行生产配合比的设计。试拌时,矿料按目标配合比设计的比例由冷料仓进入加热滚筒,经振动筛分后进入热料仓,试验人员取热料仓集料进行二次筛分,再一次求出实际配合比,使其合成级配在级配范围内,并最大限度地接近目标配合比级配合成值。按照此级配结果以目标最佳油石比按0.3%差值进行马●歇尔试验,得出生产配合比结果。
3)生产配合比验证。通常一般沥青混合料配合比设计,通过试拌、试铺来检验生产配合比。在保证实体质量的同时,更加突出抗车辙效果,是聚酯纤维沥青混合料区别于普通沥青混合料的关键所在,依据生产配比试拌、试铺,经检测。聚酯纤维沥青混合料马歇尔指标均能满足规范要求。
2.4聚酯纤维沥青混合料油石比、拌和时间及温度的控制。
1)与普通沥青混合料相比。掺加聚酯纤维后,由于纤维吸附部分沥青,因此沥青混合料油石比会增加0.2%左右。
2)由于聚酯纤维的掺加,增加了沥青混合料拌和均匀的难度,为保证纤维在集料中分散均匀,干拌时间一般相对延长5-15s。纤维分散的均匀程度直接影响沥青混合料的使用质量。若纤维与集料拌和不均匀,施工过程中易在面层铺筑时产生纤维团,从而产生集料与沥青离析的现象,导致纤维吸收较多的沥青,集料中的沥青量相对减少,在一定程度上降低混合料的耐久性,也影响了混合料的抗车辙能力。湿拌时间也相应延长5-15s,为突出湿拌延时效果。必须采取正确的投料顺序,即在加矿料的同时人工添加纤维、矿粉,再注入沥青。
3)拌合温度应有所提高。由于纤维的加筋桥连作用,使沥青胶浆的软化点有较大提高。混合料较难压实,一般需将混合料拌合各个环节的温度提高5-15K,摊铺碾压温度提高10-l5K。
4)严格控制混合料的外观质量,对沥青混合料应认真检查颜色是否一致,有无花白料,有无结块或严重离析现象,出料温度是否在控制范围内,如果沥青混合料的温度过高或过低,应该做废料处理并及时予以纠正。
2.5聚酯纤维沥青混合料的摊铺
1)摊铺机在工作前要进行充分预热,一般预热时间≥30rain,使熨平板表面温度>120oC。若熨平板温度太低。热混合料遇到温度较低的熨平板后,会立刻粘于底面,在移动中拉裂摊铺层表面,产生推料,碾压后会影响接缝平整度。
2)连续稳定的摊铺是提高路面平整度的最主要措施,摊铺机配备拓普康全自动找平装置,摊铺速度应根据拌和机的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度、摊铺宽度,通过试铺摊铺机的速度控制在2-3m/min,摊铺时做到缓慢、均匀、不间断地摊铺。
2.6聚酯纤维沥青混合料的压实成型
1)沥青混合料的压实是保证沥青面层质量的重要环节。应选择合理的压路机械组合方式及碾压步骤。为保证压实度和平整度,碾压应坚持“紧跟、慢压、高频、低幅”的碾压原则。
2)碾压分为初压、复压和终压3道工序。初压的目的是整平和稳定混合料,是压实的基础。复压的目的是使混合料密实、稳定、成型,混合料的密实程度取决于该道工序终压的目的是消除轮迹,最后形成平整的压实面,所有这些都必须要求有严格的作业程序和操作要求。
3)碾压程序初压时,采用钢轮振动压路机(关闭振动装置1碾压1-2遍,初压温度控制在150℃左右,初压后随时检查平整度、路拱,必要时予以修补。复压时,首先采用胶轮压路机压2遍。由于胶轮进行压实时,沥青路面与轮胎同时变形,接触面积大有揉合的作用,因此压实效果好。同时,胶轮压路机不会破坏砾石的棱角,使砾石互成齿状,路面有更好的密实度。然后采用振动压实2遍,以提高路面的密实度。终压时,用钢轮压路机关闭振动碾压2-4遍,直至消除轮迹。形成乎整的压实面。
4)碾压应注意的问题:碾压路线及方向不应突然改变;压路机起动、停止必须减速缓行,不得在新铺混合料上转向、调头、左右移动或突然刹车:碾压后的路面在冷却前,任何机械不得在路面上停放对压路机无法压实的死角、边缘、接头等。应采用小型振动压路机或平板夯趁热压实。要对初压、复压、终压段落设置明显标志,便于压路机操作人员辨认。
3结语
该工程使3a后路面依然平整。路面没有裂缝掉渣及车辙等现象,延长了道路使用寿命,降低了维护费用,具有很好的推广前景。
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