纤维沥青混合料的拌和成型工艺研究

董丽艳

摘要：近年来的社会发展中，沥青混合料道路结构已经广泛的应用在各地、各等级道路施工建设中，它以行车舒适、维修方便的优势在各地路面铺装中占据着很大的比例。但是与此同时因其抗拉强度不佳且容易受到温度应力的影响而产生质量隐患，如开裂、破损、渗漏等现象，给道路运输带来极为严重的影响。这就要求我们在目前的施工中采用新技术、新方法来进行工程施工工艺改进，从而实现高质、环保、舒适的公路施工要求。纤维沥青混合料便是基于这种条件下产生的施工新材料、新工艺，本文主要针对其半合成型工艺进行研究，以保证其施工质量。

关键词：纤维混合料；道路施工；混凝土；正交试验

近年来，纤维加筋沥青混凝土的因其具备着耐久性、整体性和延长公路路面使用寿命的优势得到人们的重视，同时受到国内外公路施工建设工作人员的认可。根据多年的工程实践总结得出，这种施工材料的应用是在沥青混凝土中掺加一定的钢纤维，这样有效的改善了传统混合料的技术性质，同时极大的提高了材料的抗拉能力且价格极为低廉。因此，在目前的工程施工建设中我们有必要对其施工工艺进行研究和分析。

一、纤维沥青混合料概述

近年来，沥青路面结构的早期破损问题越来越严重，使用寿命不足、表面耐久性不佳、车辙和开裂现象严重都给道路的设计和施工人员提出了严峻挑战。这就要求我们在工程施工建设中不断的改善沥青混凝土材料的品质、延长沥青路面的使用寿命、提高路面的社会经济效益。基于这种时代背景下，纤维沥青混合料的应用越来越广泛，其施工技术和工艺也越来越受到人们的关注。

1、纤维沥青混合料概念

所谓的纤维沥青混合料主要指的是在传统的沥青混凝土之中通过加入钢纤维、聚丙烯腈、聚酯纤维而形成的一种复合材料。自上个世纪八十年代至今，我国各地经济、各行业都取得了长足的发展，作为基础产业的道路交通事业更是出现了前所未有的发展，无论是公路的数量还是规模，都发生了翻天覆地的变化。一直以来，沥青路面作为一种无接缝连续式道路结构，其自身的力学强度高、稳定性好、行车舒适度高以及振动小、噪音低的优势得到广泛的应用，也是世界范围内存在最多的路面结构之一。但是随着国民经济的高速发展和交通流量的不断增加，轴载的加重、车辆的增多以及渠道化交通等现代交通的发展越来越突出，同时车辆行驶的高速、安全、舒适和耐久也深受着人们的重视，这也为路面施工质量提出了新要求，一旦路面结构不合理，势必会影响到路面的正常使用情况，甚至会产生严重的早期破损问题。因此，在施工中，通过在沥青混合料中掺加纤维等技术措施，从而提高和改善沥青你路面的使用性能极为关键，它在减少和减轻路面病害上也有着极为重要的意义。

2、纤维沥青混合料的研究情况

近年来，世界各地对于纤维沥青混合料的研究越来越深入，同时也取得了一定的成绩。早在上个世纪三十年代开始人们就已经着手研究了，在国外首先通过把剁碎的毛发搅拌到泥土中，从而提高砌体结构的整体性，同时在我国民间也通过将麦秆、麻丝等搅拌到泥土当中，从而增加墙体结构整体性，其主要的工作目的在于预防墙体的非结构开裂，起到加强筋的作用。但是这一技术在沥青混合料中的应用是与上个世纪末期开始的，是随着沥青混合料步入商品化之后形成的施工新技术，其在应用中主要是通过将钢纤维和聚酯纤维加入沥青混凝土当中形成的施工新材料。

二、纤维沥青混合料的拌和成型工艺分析

1原材料及配合比

1.1原材料

在原材料的选择工作中，主要包含了沥青混凝土材料的选用和剑麻纤维两种材料的选择，其中剑麻纤维主要的以改性沥青混合料为主的，它在廁的过程中对于材料的等级、品牌、型号都需要膈腧高度重视，从而保证它能够满足实际工程的施工要求。

1.2级配

由于本文研究的纤维沥青混合料的级配标准为13C型，因此在级配的选择过程中在设计之初就已经确定了混合料的设计范围和工作标准，并且对其各方面工作要点都给予了应有关注。

1.3油石比与纤维掺量

课题组前期已研究确定，该沥青混合料的最佳纤维掺量为0.2％。此掺量下的最佳油石比为5.12％。本文将在此基础上研究其合适的拌和及成型工艺。

2试验方案

2.1因素及因素水平选择

（1）拌和方案。

纤维沥青混合料施工工艺的主要特点就是在混合料拌和过程中掺加纤维。通常纤维的添加有3种方式：先拌法、同步法和后拌法。无论采用哪种方式，都必须保证纤维能充分分散、混合料能拌和均匀。

（2）沥青加热温度与集料加热温度。

《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40—2004）规定，SBS类成品改性沥青的加热温度一般不高于175℃。由此，沥青的拌和温度选择了165℃、170℃、175℃等3个试验水平。

（3）成型温度。

规范规定聚合物改性沥青混合料的摊铺温度一般不低于160℃。《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052—2000）的T0702—2000规程建议，改性沥青混合料的压实成型温度为140～170℃，掺加纤维时需再提高10℃左右。以此为基础，结合试验实际数据，压实成型温度选择了160℃、165℃、170℃等3个试验水平。

2.2试验方案设计

为了得出合适的拌和成型工艺，采用正交表对试验进行设计。选择以上4个试验因素、每个因素分别取以上3个试验水平，形成能够达到工作标准的施工流程。

3影响机理分析

3.1成型温度的影响

成型温度是压实度最重要的影响因素，不同沥青适宜压实成型的温度是不同的。对于SBS改性沥青不适合由黏温曲线确定成型温度，可通过试验和实践经验来确定。如果成型温度过高，沥青黏度低，混合料易错位和活动，还容易出现裂纹；如果成型温度过低，沥青黏度高，难以压实。由正交试验各指标的极差分析可以看出，4个试验因素中成型温度对各指标的影响最大。分析数据表明，随着成型温度的提高，毛体积相对密度增加、空隙率和矿料间隙率变小、饱和度变大、马歇尔稳定度增加、流值减小。

3.2拌和方案的影响

相对于体积指标，拌和方案对纤维沥青混合料力学指标的影响更加显著。其表现为拌和方案是影响流值的关键因素之一，并且在马歇尔稳定度的极差分析中拌和方案的极差与成型温度的极差也非常接近。其原因主要在于拌和方案直接影响着纤维分布的均匀性以及纤维的“稳定”和“加筋”作用的形成。

三、结论与建议

经过分析，本研究中适宜的成型温度为165℃，比规范规定的聚合物改性沥青混合料的最低摊铺温度高5℃；并且呈现出随着成型温度的提高，毛体积相对密度增加、空隙率和矿料间隙率变小、饱和度变大、马歇尔稳定度增加、流值减小的规律。

参考文献：

[1]刘铁山，仵卫东.外掺纤维沥青混合料马歇尔试验研究[J].西部探矿工程.2005（12）

[2]李雪峰，李靖.聚酯纤维改性沥青混合料路用性能研究[J].石油沥青.2008（04）