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1、路路面聚酯纤维沥青混凝土的性能研究 杨军东南大学交通学院副教授博士 耿晓滨南京亿瑞贸易实业有限公司总工程师 沥青路面具有行车舒适、噪音低、养护快捷、对路基变形适应性强等优点。现有沥青性能是一个多指标体系控制的，许多功能的要求常常相互矛盾，如车辙（高温稳定性）与低温开裂是一对矛盾，抗疲劳与低温抗裂等都存在矛盾，个别性能的提高往往会影响其他的性能，一般很难做出满足全功能所要求的组合设计。 随着我国经济的高速发殿展，公路建设进入了迅猛的发展时期。公路交通中出现了交通量增大、轴重增加，交通渠化等新问题，对高等级沥青路面提出了新的更高的要求。提高沥青路面的耐久性、高强度和稳定性显得十分重要和迫切。怎样提
2、高沥青路面的质量，减少沥青路面的车辙、坑槽、裂缝，延长路面的检修周期，提高投资经济效益是道路管理部门和投资者面临的重要课题。传统材料修筑路面的弊端及现代公路高质量、长寿命的要求对新材料的开发提出了期望。借鉴和研究国外沥青路面技术发展动态和做法，采用聚酯纤维作为添加剂是提高沥青路面使用性能、保证路面质量的一个有效的措施。 二十世纪八十年代，国外就着手研制开发了用聚酯纤维来加强沥青路面，并取得了成功，在商业化上也得到了广泛应用。据国外资料介绍，美国、英国、加拿大等国已在一万个以上的路面铺设、改造工程中使用聚酯纤维；美国宾夕法尼亚洲桥梁桥面使用聚酯纤维的桥梁已超过20座；密歇根州运输部制定了聚酯纤维
3、沥青桥面铺装规范。1987年纽约州塔潘兹桥的桥面铺装中每吨沥青混合料添加2.25公斤纤维，铺筑磨耗层厚3.81厘米，此桥的平均日交通量20万以上，已使用十几年，桥面仍然保持良好的使用性能。经过近二十年的实践检验，聚酯纤维确实能改善沥青路面的高温稳定性、疲劳耐久性，具有抗低温开裂和防止反射裂缝的功能，能有效防止沥青路面开裂、坑槽和车辙，全面提高了沥青路面的质量。 聚酯纤维是从石油中提炼的聚乙烯一对苯二甲酸，再经特殊工艺加工而成。聚酯纤维同沥青亲和性强，是目前世界上化学性能稳定、强度高、耐高温好的聚合纤维之一。在摄氏255度的温度之下不会收缩、变形软化和失去强度，在摄氏零下40度时，仍能保持柔韧性
4、。按照外国公司推荐的聚酯纤维使用量，每吨沥青砼2公斤计算，每立方沥青砼有4亿根6毫米长的纤维。这些纤维纵横交错，均匀地与沥青粘合在一起，为沥青砼提供强大的内聚力。 聚酯纤维添加在沥青砼中的作用： 1、加筋作用。在沥青砼中掺加聚酯纤维后，纤维在混合料中以三维的分散相存在。就像农村盖土坯房时在泥灰中添加草筋，在水泥砼中加钢纤维一样，起到一种加筋作用。 2、分散作用。如果不添加纤维，沥青砼中较大量的沥青、砼粉很可能结为胶团，沥青路面将能清楚看见油斑的存在。而纤维可以使胶团均匀分散在集料中。 3、吸附沥青作用。添加纤维就是利用其充分吸附沥青，使混合料增加沥青用量成为可能，增厚了沥青油膜，提高了沥青混合
5、料的耐久性。 4、稳定作用。纤维能使集料表面的沥青处于比较稳定的状态，尤其在夏季高温的情况下，沥青受热膨胀时，纤维内部的空隙将成为缓冲，不至于成为自由沥青而泛油，从面提高了沥青混合料的高温稳定性能。 5、增粘作用。纤维将增加沥青和矿物料的粘附性，通过沥青油膜的粘结作用。提高集料之间的粘结力，进而提高了沥青砼的水稳定性能。聚酯纤维添加在沥青砼中的功能： 通过东南大学的室内实验和研究，我公司提供由英国进口的“克耐维”聚酯纤维能够改善沥青混合料的性能。 1、提高沥青砼的高温稳定性。聚酯纤维经搅拌后均匀分布在沥青混合料中。由于纤维的吸附，稳定及多向加强筋作用，使混合料的高温稳定性能得到改善。 2、提高
6、沥青砼的低温抗裂性。聚酯纤维在低温中仍呈柔性具有较强的抗折强度。纤维纵横交错在混合料中，使混合料具有较高的弹性。能有效地抵抗应力，减少温缩裂缝的产生。各向同性的纤维也可以防止反射裂缝的发展。 3、提高沥青砼的抗疲劳特性。由于数量巨大，且均匀分布的纤维使沥青混合料的经营劲度模量增加，沥青与空气的接触少，混合料不容易发生松散、变形、剥离等状况，故而沥青混合料疲劳耐久性得到改善，延长了沥青路面的使用寿命。 4、提高沥青砼的柔韧性、抗剥落性、抗磨耗性和水稳性。提高沥青混合料水稳定性的主要措施就是尽量防止水进入混合料中，或者提高沥青与集料之间的粘结力。加入了纤维的沥青砼压实成型后的空隙率很小，几乎不透水
7、，混合料受水的影响小，能够大幅度减少路表水对混合料的侵入。 添加聚酯纤维沥青砼的使用范围： 聚酯纤维掺加到沥青混合料中，可使混合料性能得到普遍提高，可降低沥青路面表层的厚度，易于施工和维修，减少路面维修、养护的工作量。可以用于以下几个方面： 1、 新建沥青路面面层； 2、 改建沥青路面罩面； 3、 改建水泥路面沥青罩面； 4、 冷补、灌缝，路缘石。 在沥青中聚酯纤维的添加量： 从经济效益比的角度考虑，主要是在高等级公路沥青道路的面层使用，每吨沥青砼添加2公斤聚酯纤维。 工艺：添加聚酯纤维的施工 沥青混合料中添加聚酯纤维的施工工艺简单，不需改变成为矿料级配，只需在沥青混合料搅拌时，将聚酯纤维按比
8、例投入搅拌机，先与集料干拌10秒，然后再加入沥青湿拌30秒。其他工艺与不添加加强聚酯纤维的相同。 聚酯纤维的应用： 为了得到一种更经济的、操作简便能够解决影响路面质量等方面的问题，通过引进国外最先进的技术。东南大学交通学院、同济大学、西安交大等国内的道路技术研究机构，对“聚酯纤维”在道路面层沥青混合料中的应用做了大量的研究和实践，得到了非常好的效果。由于是在改性沥青混合料中添加“聚酯纤维”虽然获得了质量很好的路面，但其造价也相当高。巨额投资使投资者望而却步，致使无法推广使用。 为此，“东南大学交通学院”道路与铁道工程研究所与引进英国“克耐维-ADFIL.CRACKSTOP聚酯纤维”的商家，对“
9、聚酯纤维”在重交沥青、改性沥青中应用做了认真的试验研究。在“京沪高速”“沪宁高速”聚酯纤维沥青路面桥面铺装上的试验段，在“南京玄武隧道”路面；全国最大的城市立交桥“赛虹桥立交桥”；“双桥门立交桥”桥面铺装；以及大量的城市道路上应用了23年，得到了非常满意的效果。通过对路面的研究观察，以及与改性沥青路面的对比。在普通沥青混合料中添加2kg/吨的“聚酯纤维”其性能满足公路沥青混合拌设计要求。（详见东大交通学院实验报告）。使用23年后的对比状况优于普通改性沥青路面。 选择使用“聚酯纤维”；经过研究、实验应用，在道路面层沥青混合料中添加的“聚酯纤维”必须具备很好物理、化学性能。 1、溶点温度260C：
10、因为纤维必须与砂、石料先进行干拌（约10秒钟），而一般国内拌合物的砂、石料湿度较大，烘干砂、石料的表面温度一般在250C左右，如果“纤维”的溶点温度低于这个温度，那么“纤维”的分子链就会被破坏，纤维就会溶化掉或产生脆断，也就失去了其结构性能。 2、断裂伸长率：27%5%，由于路面主要是受动荷载的以及高低温日夜大温差对路面的形变破坏，要抗拒路面形变，伸长率大了形变后不易恢复，小了则易造成形变裂缝，经过实验表明在南方地区的纤维断裂伸长率在27%5%较为合适，在北方强低温地区在33%9%较为合适。 因路面受早晚温差的热胀冷缩、外力冲击等因素影响，纤维承受很大的拉伸力，抗拉强度和断裂延伸率太低，会导致
11、纤维过早断裂，失去加强筋的作用。 另外，“聚酯纤维”必须是专业生产的路用纤维，其必须经过抗紫外线、抗老化、抗静电处理等生产工艺的处理，因为紫外线对“高分子”的有机化合物材料的破坏是很大的。静电吸附是造成纤维结团的主要原因。我公司为英国ADFIL（英丹）纤维工业公司在中国的总经销。“克耐维”ADFIL.CRACKSTOP，沥青路面聚酯纤维加强筋，其独特的加工工艺和特殊物理、化学性能指标，使之可以用于普通沥青砼。比之目前普遍在改性沥青砼里添加纤维的做法，可大幅节省造价。当然，在SMA、SBS等改性沥青混合料中惨聚酯纤维的路面质量会更好。且沥青砼里掺入“克耐维”纤维，对路面的承载能力、抗车辙、抗反射裂缝、抗坑洼、堆挤有了更大的提高，是提高路面使用奉寿命“事半功倍”的有效捷径。对道路路面的后期维护费用降低55%-60%。 作为目前与东南大学交通学院合作，率先将进口聚酯纤维用于普通沥青砼里的公司，已取得许多成功事例。我们不仅为您提供高质量、高等级的路面专用“克耐维”聚酯纤维，还有着丰富实践经验的技术人员为您提供完善的售后服务
路路面聚酯纤维沥青混凝土的性能研究
