柴油機(jī)拆裝實(shí)習(xí)報(bào)告_-_鄧陽(yáng)

柴油機(jī)拆裝實(shí)習(xí)報(bào)告

系別：機(jī)電工程系專(zhuān)業(yè)：農(nóng)業(yè)機(jī)械化及自動(dòng)化班級(jí)：09級(jí)農(nóng)機(jī)一班學(xué)號(hào)：0906014128姓名：鄧陽(yáng)拆裝時(shí)間：201*.1.7----201*.1.實(shí)習(xí)內(nèi)容柴油機(jī)的拆裝、柴油機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的組成及功用和繪制鞏固專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí)，使理論與實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)實(shí)際操作能力,為畢業(yè)設(shè)計(jì)及實(shí)習(xí)目的工作實(shí)踐打下基礎(chǔ)。201*.1發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)五菱牌S1100組長(zhǎng)拆裝時(shí)間組員設(shè)備及常用工具和儀器郭力穆安東、郅蔭、金振渠、郭力、鄧陽(yáng)、牛樹(shù)超五菱牌S1100柴油機(jī)、各種扳手、錘、游標(biāo)卡尺潤(rùn)滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成：滑油泵、滑油濾清裝置、滑油冷卻裝置、滑油管路潤(rùn)滑系統(tǒng)的作用：將潤(rùn)滑油供給運(yùn)動(dòng)件的摩擦表面以減少磨擦阻力，減輕機(jī)件的磨損，并部分地冷卻磨擦零件；清潔和冷卻磨擦表面；提高活塞環(huán)和汽缸壁間的密封性能；對(duì)所有運(yùn)動(dòng)件起防銹作用。潤(rùn)滑系統(tǒng)的工作原理：結(jié)構(gòu)組成、作用以及工作原理（根據(jù)要求畫(huà)出相應(yīng)的示意圖或機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖）（可附頁(yè)）拆裝要點(diǎn)及大致拆裝步驟注意事項(xiàng)1、拆裝的順序是從上到下、從外到里；裝配的時(shí)候則反之。拆下的零部件應(yīng)隨缸號(hào)順序放好。2、在拆卸時(shí)就要想到裝；在對(duì)零部件進(jìn)行拆卸、清洗、測(cè)量、組裝的過(guò)程中，要注意零部件原有的記號(hào)、順序、方向、不要裝錯(cuò)。關(guān)系、動(dòng)作原理、裝配工藝和技術(shù)要求，再進(jìn)行組裝，以免損壞機(jī)件，有些零部件在拆卸需要敲打時(shí)，原則上只能用比零部件更軟的工具敲打。1、實(shí)驗(yàn)室紀(jì)律與安全規(guī)則2、拆裝工藝流程與技術(shù)要求3、在拆裝過(guò)程中，要弄清楚零部件的結(jié)構(gòu)、配合及連接

實(shí)習(xí)心得（不得少于1000字）：

柴油機(jī)拆裝實(shí)習(xí)心得首先，我非常感謝系里及其教研室的各位老師提供給我們提供了這么一個(gè)難得的機(jī)會(huì)柴油機(jī)的拆裝實(shí)習(xí)，在平時(shí)的教學(xué)中我們很少接觸到實(shí)物，因此這次的拆裝實(shí)習(xí)對(duì)我們來(lái)說(shuō)來(lái)之不易啊。從柴油機(jī)的拆卸、裝配、測(cè)繪的過(guò)程中，我了解了柴油機(jī)的工作原理、工作過(guò)程及測(cè)繪的知識(shí)。我們是以小組為單位進(jìn)行拆裝實(shí)習(xí)，我們組被分到潤(rùn)滑系統(tǒng)的測(cè)繪實(shí)習(xí)工作。我們?cè)诮M長(zhǎng)的帶領(lǐng)之下順利地完成了各項(xiàng)工作。在拆卸與裝配過(guò)程中，我深刻地意識(shí)到了團(tuán)隊(duì)的作用，必須協(xié)調(diào)一致才能完成拆卸工作，而且對(duì)拆卸的零件必須有序排放，以便裝配。雖然拆卸過(guò)程很苦很累，難免還會(huì)粘到柴油，但是我們的組員都積極地投入到拆裝實(shí)習(xí)中，將學(xué)到的理論知識(shí)充分應(yīng)用于實(shí)踐中，達(dá)到了學(xué)以致用的目的。在拆裝測(cè)繪過(guò)程中，先拆裝后畫(huà)出草圖，再將測(cè)繪的尺寸標(biāo)注在草圖上，看似簡(jiǎn)單，但去做的時(shí)候也遇到了很多問(wèn)題，因此任何問(wèn)題只有自己動(dòng)手去做，才可獲知難易。通過(guò)本次的拆裝實(shí)習(xí)，我受益匪淺，具體有以下收獲：1.安全第一，任何時(shí)候，不管我們干什么，都要注意安全。本次發(fā)動(dòng)機(jī)的拆裝實(shí)習(xí)中，發(fā)動(dòng)機(jī)本身很重，因此在工作中始終安全第一。2.對(duì)待工作要有科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。就本次實(shí)習(xí)來(lái)說(shuō)，要按部就班地按照的拆裝順序，拆有拆的順序，裝有裝的順序，拆裝的方法也不同，都包含一定的科學(xué)道理。3.動(dòng)手能力的重要性。柴油機(jī)的拆裝與裝配時(shí)刻需要用扳手等不同的工具，因此動(dòng)手能力顯得尤為重要，通過(guò)動(dòng)手操作，可以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)合作意識(shí)、促進(jìn)思維的創(chuàng)新、解決實(shí)際問(wèn)題，因此更應(yīng)該加強(qiáng)動(dòng)手能力的培養(yǎng)。4.團(tuán)隊(duì)合作的重要性。由于柴油機(jī)本身的一些特點(diǎn)，因此在對(duì)柴油機(jī)拆裝過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)需要幾個(gè)人協(xié)同拆卸，集體協(xié)作干出的成果往往能超過(guò)成員個(gè)人業(yè)績(jī)的總和。這次實(shí)習(xí)雖然短暫，但也給我留下了不少感悟和眼界，通過(guò)拆裝實(shí)習(xí)能把理論和實(shí)踐緊密結(jié)合起來(lái)，也加深了了解內(nèi)燃機(jī)的組成。各部分的結(jié)構(gòu)，工作原理，調(diào)試的原理和方法。也初步掌握了拆裝的基本要求和一般的工藝路線。同時(shí)也加深了對(duì)專(zhuān)用工具和測(cè)量工具的使用。

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201*屆材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

摘要

在瀝青混合料中摻入聚酯纖維可以提高瀝青混合料的路用性能，纖維摻量的多少不僅關(guān)系到瀝青混合料性能提升的幅度，也關(guān)系到工程成本。為了改善瀝青混合料性能，提高瀝青路面使用壽命，本文選取摻量為0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%的聚酯纖維加入瀝青混合料，對(duì)瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法、不同摻量的纖維混合料路用性能對(duì)比等問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)研究�；�于瀝青混合料的馬歇爾試驗(yàn)方法，聚酯纖維瀝青混合料采用AC-16的級(jí)配中值，確定最佳瀝青用量。對(duì)聚酯纖維瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)、車(chē)轍試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)以及浸水馬歇爾試驗(yàn)，揭示聚酯纖維瀝青混凝土性能隨聚酯纖維摻量的變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明：聚酯纖維可以提升混合料路用性能，不同摻量對(duì)瀝青混合料的性能提升幅度不同，當(dāng)摻量為0.3%時(shí)，能獲得具有最佳綜合性能的瀝青混合料。

關(guān)鍵詞：瀝青混合料，聚酯纖維，路用性能，纖維改性

I鄧楊：聚酯纖維在瀝青混凝土中的應(yīng)用研究

ABSTRACT

MixingpolyestersfibersintheasphaltmixturecanimprovetherodeapplicationPerformanceofthemixture,thepolyestercontentsoftheasphaltmixturenotonlyinfluencetheperformanceofthemixture,butalsotheEngineeringcost.Inordertoimprovetheperformanceofasphaltmixtureandtheservicelifeofasphaltpavement,thiscontentselectsthepolyestersfiberqualitiesfor0.15%,0.2%,0.25%,0.3%and0.35%percentoftheasphaltmixturetostudytheasphaltconcretemixdesignmethodandcontrasttheinfluenceofasphaltconcretebydifferentpolyesterfiberproportion.BasedontheMarshallAsphaltdesignmethods,PolyesterfiberasphaltmixtureUsingAC-16toidentifythebestasphaltcontent.ThiscontentrevealspolyesterfiberasphaltconcretewiththeperformanceofpolyesterfiberdosageofthechangerulebyMarshallStabilitytest,Ruttingtest,Freeze-thawsplittingtestandRetainMarshalltest.TestresultsshowthatPolyesterfibercanpromotetheasphaltmixtureroadapplicationperformance,andDifferentproportionofasphaltmixturebytheperformanceofdifferentascension,whenmixingcontentis0.3%,theconcretecangetthebestofthecomprehensiveperformanceofasphaltmixture

KEYWORDS:asphaltmixture,polyesterfiber,rodeapplicationPerformance,Fibermodified

II201*屆材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

目錄

第一章前言..........................................................................................................................1

1.1目的與意義.................................................................................................................11.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況.........................................................................................................11.3路用纖維性能要求.....................................................................................................51.4研究方法與重點(diǎn).........................................................................................................6第二章原材料及試驗(yàn)方法....................................................................................................7

2.1原材料.........................................................................................................................7

2.1.1瀝青.................................................................................................................72.1.2集料.................................................................................................................82.1.3聚酯纖維.........................................................................................................82.2試驗(yàn)方案...................................................................................................................10

2.2.1配合比設(shè)計(jì)...................................................................................................112.2.2瀝青混合料技術(shù)性質(zhì)...................................................................................11

第三章聚酯纖維瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)..........................................................................14

3.1瀝青與瀝青混合料的重要作用...............................................................................143.2級(jí)配設(shè)計(jì)...................................................................................................................143.3最佳瀝青用量...........................................................................................................153.4聚酯纖維摻量的確定...............................................................................................183.5小結(jié)...........................................................................................................................18第四章聚酯纖維瀝青混合料性能研究..............................................................................19

4.1試件成型...................................................................................................................19

4.1.1馬歇爾試件成型...........................................................................................194.1.2車(chē)轍試件成型...............................................................................................204.2馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)...................................................................................................20

4.2.1穩(wěn)定度試驗(yàn)所用儀器.....................................................................................204.2.2穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果.............................................................................................214.3車(chē)轍試驗(yàn)...................................................................................................................22

4.3.1所用儀器.........................................................................................................224.3.2試驗(yàn)結(jié)果.........................................................................................................234.4凍融劈裂試驗(yàn)...........................................................................................................24

III鄧楊：聚酯纖維在瀝青混凝土中的應(yīng)用研究

4.4.1所用儀器.......................................................................................................244.4.2試驗(yàn)結(jié)果.........................................................................................................254.5浸水馬歇爾試驗(yàn).......................................................................................................264.6小結(jié)...........................................................................................................................27第五章結(jié)論及展望..............................................................................................................28

5.1結(jié)論...........................................................................................................................285.2展望...........................................................................................................................28謝辭........................................................................................................................................29參考文獻(xiàn)................................................................................................................................30

IV201*屆材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

第一章前言

1.1目的與意義

我國(guó)高速公路建設(shè)發(fā)展飛速，高等級(jí)瀝青路面通車(chē)的總里程不斷增加，鑒于我國(guó)目前重載車(chē)多、交通量大、超載車(chē)所占的比例很大的實(shí)際狀況及我國(guó)地域遼闊、氣候條件復(fù)雜等因素，因此瀝青路面的破損較為嚴(yán)重，除交通荷載、氣候的原因之外，瀝青混合料本身是主要的原因之一。目前瀝青路面出現(xiàn)破損的主要形式為：車(chē)轍、擁包、裂縫、坑槽等，究其原因是瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性以及瀝青混合料的抗水損壞的性能不佳所造成。

纖維作為瀝青混凝土加筋穩(wěn)定劑廣泛用于瀝青混合料中。在瀝青混凝土中加入纖維，可提高其高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、疲勞性能和水穩(wěn)定性能，纖維成為了增強(qiáng)瀝青混凝土性能的新手段，但是工程人員對(duì)纖維瀝青混凝土的認(rèn)識(shí)仍然不夠準(zhǔn)確，對(duì)纖維添加劑的使用缺乏正確的指導(dǎo)和規(guī)范，我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)于纖維瀝青混凝土的研究大多停留在聚酯纖維對(duì)瀝青混合料的性能的提升方面，但是對(duì)聚酯纖維摻量的多少很少研究[1]。聚酯纖維的摻量百分比不僅對(duì)混合料性能的提升幅度有影響，也對(duì)工程成本有較大影響。如果聚酯纖維摻量過(guò)低，那么對(duì)瀝青混合料的性能提升有限；纖維摻量過(guò)高，也可能反而影響瀝青混合料的性能，并且提高工程的成本，影響施工單位的經(jīng)濟(jì)性。為了進(jìn)一步研究聚酯纖維摻量對(duì)于纖維瀝青混凝土性能的影響，本研究通過(guò)車(chē)轍試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)等來(lái)評(píng)價(jià)聚酯纖維瀝青混合料的性能，來(lái)確定聚酯纖維的最佳摻量,為聚酯纖維瀝青混凝土路面的應(yīng)用和推廣提供了參考依據(jù)。

為了改善瀝青混合料以上性能，國(guó)內(nèi)外許多道路工作者及材料開(kāi)發(fā)商均進(jìn)行了大量的研究與探索，比如采用各種改性瀝青、新型礦料級(jí)配以及各種添加材料，各種新材料、新工藝的使用均對(duì)瀝青混合料的各方面性能有不同程度的提高。綜合考慮，加入聚酯纖維對(duì)改善各項(xiàng)性能具有很好的效果。本文主要研究討論聚酯纖維加入瀝青混合料的最佳用量，確保各種性能達(dá)到最佳狀態(tài)的同時(shí)節(jié)約成本和時(shí)間。

1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況

20世紀(jì)70年代美國(guó)Kapejo公司開(kāi)發(fā)研制了BoniFibers路用工程纖維，經(jīng)歐美等國(guó)家將近3年的應(yīng)用、研究和觀測(cè)，總結(jié)出博尼維可以提高瀝青混合料的路用性能，尤其是高溫穩(wěn)定性和抗疲勞性能，同時(shí)低溫抗裂性能也有所改善，能夠較好的防止反射裂縫

鄧楊：聚酯纖維在瀝青混凝土中的應(yīng)用研究

的形成，因此，瀝青混合料路面壽命得以提高。我國(guó)在20世紀(jì)90年代末才逐漸引進(jìn)該纖維，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用性能確實(shí)有明顯提高，但是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)很難承受其昂貴的價(jià)格，因而妨礙了纖維瀝青混合料在國(guó)內(nèi)的發(fā)展。之后國(guó)內(nèi)開(kāi)始自己研究既能提高混合料性能又能節(jié)約成本的工程纖維，聚酯纖維就是其中之一。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)公路建設(shè)與研究部門(mén)將加強(qiáng)瀝青混合料路面鋪筑技術(shù)研究、改善瀝青混合料路面使用品質(zhì)、延長(zhǎng)其使用壽命列為研究對(duì)象。其中聚酯纖維在瀝青混合料路面上的應(yīng)用，被視為一個(gè)提高瀝青混合料路面路用性能的有效措施，正越來(lái)越受到公路行業(yè)的重視[3]。

1、國(guó)外研究情況

20世紀(jì)80年代初，美國(guó)著名企業(yè)杜邦公司工程師博尼先生采用聚酯材料和特殊配方試制成功一種適合于瀝青混凝土加強(qiáng)筋的纖維，并取得發(fā)明專(zhuān)利，博尼聚酯纖維結(jié)束了瀝青混凝土不能用軟纖維加強(qiáng)的時(shí)代，是真正的瀝青混凝土加強(qiáng)筋[4]。美國(guó)專(zhuān)利US4297414通過(guò)對(duì)纖維表“起皺”和“壓紋”處理來(lái)增加纖維與瀝青的接觸面積，達(dá)到改善纖維在瀝青中的分散效果，但是纖維表面物理變形的方法會(huì)導(dǎo)致纖維的剛度下降，增加“纖維球”產(chǎn)生的概率。1989年，F(xiàn)reeman對(duì)聚酯纖維瀝青混合料進(jìn)行了全面的路用性能研究，結(jié)果表明，在瀝青混合料中加入聚酯纖維可以提高混合料高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性以及耐疲勞性和韌性[5]。美國(guó)專(zhuān)利US6197423使用機(jī)械方法周期性壓扁圓截面纖維，以獲得沿纖維軸向有可變的寬度和厚度且表面粗糙和無(wú)應(yīng)力缺陷的纖維，從而減小“纖維球”產(chǎn)生概率，改進(jìn)纖維與瀝青的粘結(jié)性，保證纖維的均勻分散。美國(guó)專(zhuān)利US5753368在纖維表面上涂敷特殊的乙二醇醚表面活性劑來(lái)改善纖維表面與混凝土的結(jié)合力，使纖維更好的分散在混凝土中。Serfass在1996年的瀝青混合料鋪筑技術(shù)國(guó)際會(huì)議上，對(duì)聚酯纖維加入瀝青混合料以增強(qiáng)混合料路用性能提出了可行性建議，后來(lái)取得了良好效果，最近幾年越來(lái)越多的研究者開(kāi)展了相關(guān)方面的研究[6]。德國(guó)等歐洲一些國(guó)家先預(yù)制纖維瀝青混合母料，然后再進(jìn)行瀝青混凝土的混合料制備。美國(guó)則使用專(zhuān)門(mén)設(shè)備添加纖維，將纖維直接投到連續(xù)式拌合機(jī)中，可以精確地添加并使纖維均勻地分散在瀝青混凝土中。Mahabir等通過(guò)對(duì)瀝青混合料中加入廢舊的聚酯纖維的研究，研究表明，聚酯纖維可以提高混合料的力學(xué)性能和路用性能。另外，Putman采用報(bào)廢的汽車(chē)輪胎和地毯提取的纖維，加入到SMA瀝青混凝土中，與加入木質(zhì)素纖維的瀝青混凝土進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，應(yīng)用廢料提取出的纖維和木質(zhì)素纖維加強(qiáng)瀝青混凝土具有同樣的水穩(wěn)定性，而比木質(zhì)素纖維加強(qiáng)瀝青混凝土具有更好的韌性[7]。日本研究者對(duì)摻入菲特爾德Al聚酯纖維和未摻纖維混凝土進(jìn)行馬歇爾實(shí)驗(yàn)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)瀝青混凝土的穩(wěn)定度從10.62kN提高到15.2kN，高溫穩(wěn)定性得到改善。Chen對(duì)不同類(lèi)型纖維的機(jī)理進(jìn)行了分析，通過(guò)對(duì)瀝青基質(zhì)材料的粘結(jié)力和韌性試驗(yàn)，

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對(duì)基質(zhì)材料的微觀觀察以及流變?cè)囼?yàn)分析，發(fā)現(xiàn)纖維與瀝青之間的粘結(jié)性很好，隨著拌合溫度的升高，纖維瀝青的粘性與普通瀝青的粘性比增加，在掃描電鏡下觀察，纖維瀝青中的纖維呈三維的隨機(jī)狀態(tài)[8]。Putman等比較加入聚酯纖維瀝青混凝土干、濕狀態(tài)下的拉伸強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)纖維瀝青混凝土的損失強(qiáng)度比只有0.2%。李先生針對(duì)纖維混合料的力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，聚酯纖維可以提高瀝青混合料的力學(xué)性能。Benedito通過(guò)馬歇爾實(shí)驗(yàn)、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)三軸試驗(yàn)研究了聚酯纖維摻量和長(zhǎng)度對(duì)纖維加強(qiáng)冷拌瀝青混凝土力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明，纖維摻量為0.10%和0.25%，長(zhǎng)度為40mm的纖維表現(xiàn)出最好的結(jié)果[9]。在賓夕法尼亞州，聚酯纖維增強(qiáng)HMA面層用來(lái)抵御反射裂縫的產(chǎn)生，研究結(jié)果表明，含聚酯纖維的熱拌瀝青混合料相對(duì)于一般瀝青混合料反射裂縫減少。在印第安納Jiang和McDaniel應(yīng)用聚丙烯纖維加強(qiáng)熱拌瀝青混合料，反射裂縫減少，在佛吉尼亞，含有聚丙烯纖維或者聚酯纖維的熱拌瀝青混合料同樣增強(qiáng)了水穩(wěn)定性和抗車(chē)轍能力[10]。

2、國(guó)內(nèi)研究情況

我國(guó)是上個(gè)世紀(jì)末引入工程纖維技術(shù)的，與此同時(shí)也展開(kāi)了有關(guān)的工作，但是與其他國(guó)家相比，研究成果和工程應(yīng)用還很有限[7]。彭波等按混凝土總質(zhì)量0.3%的比例加入纖維進(jìn)行車(chē)轍試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于聚酯纖維能對(duì)路面起到“加筋”和“橋接”穩(wěn)定作用，聚酯纖維瀝青混凝土的動(dòng)穩(wěn)定度可以提高65%。長(zhǎng)安大學(xué)和部分科研院所在纖維增強(qiáng)瀝青路面的路用性能方面進(jìn)行了一些理論和試驗(yàn)研究，其中長(zhǎng)安大學(xué)率先成立了課題研究小組，對(duì)纖維瀝青混凝土進(jìn)行相關(guān)性能研究[11]。陳華鑫等利用-10℃下彎曲蠕變?cè)囼?yàn)研究表明：AC16I級(jí)配的瀝青混凝土加人聚酯纖維后的抗彎拉強(qiáng)度增大10%，破壞應(yīng)變?cè)龃罅?%，瀝青混凝土的低溫抗裂性能得到加強(qiáng)，取得了較為豐富的成果。李煒光等對(duì)聚酯纖維瀝青混合料進(jìn)行車(chē)轍、穩(wěn)定度、小梁彎曲等試驗(yàn)，結(jié)果表明，聚酯纖維加入后，混合料的各項(xiàng)性能有明顯提高，尤其是低溫抗裂性。張爭(zhēng)奇等通過(guò)各種室內(nèi)實(shí)驗(yàn)對(duì)纖維混合料進(jìn)行研究，分析了纖維的具體類(lèi)型、礦料級(jí)配等因素對(duì)纖維加強(qiáng)瀝青混合料的技術(shù)性能的影響，對(duì)纖維加強(qiáng)瀝青混凝土的作用機(jī)理進(jìn)行了分析，提出了纖維瀝青混凝土設(shè)計(jì)和施工技術(shù)建議[12]。郭乃勝等人探討了聚酯纖維瀝青混凝土的低溫抗裂機(jī)理，發(fā)現(xiàn)由于加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%聚酯纖維后，混凝土的脆化點(diǎn)溫度從-10℃下降到-20℃，低溫抗裂性能得到增強(qiáng)。張爭(zhēng)奇等研究了纖維和礦粉對(duì)瀝青膠漿性能的影響，采用動(dòng)態(tài)剪切流變儀和彎梁流變儀(BBR)對(duì)纖維、礦粉和瀝青三者組成的瀝青膠漿的高、低溫性能進(jìn)行了研究，分析了粉膠比和纖維用量變化對(duì)瀝青膠漿性能的影響，結(jié)果表明，提高粉膠比和增加纖維用量使瀝青膠漿的高溫性能改善，但會(huì)使低溫性能有所降低，采用纖維取代部分礦粉可取得瀝青混合料高、低溫性能均改善的

鄧楊：聚酯纖維在瀝青混凝土中的應(yīng)用研究

效果[13]。張爭(zhēng)奇等對(duì)加入BoniFiber后瀝青混凝土進(jìn)行馬歇爾殘留穩(wěn)定度對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：加入聚酯纖維的瀝青混凝土的殘留穩(wěn)定度從85%提高到91.2%，水穩(wěn)定性明顯得到改善。王華宇等通過(guò)對(duì)聚酯纖維混合料的拌和時(shí)間進(jìn)行了研究分析，發(fā)現(xiàn)纖維加入混合料后干拌與濕拌時(shí)間也會(huì)對(duì)混合料的性能造成影響。陳華鑫等在纖維增強(qiáng)瀝青路面的路用性能方面作了很多的專(zhuān)題研究，為纖維瀝青混凝土的進(jìn)一步研究和應(yīng)用提供了很好的參考，其他科研院校的研究者也開(kāi)展了纖維瀝青混凝土方面的研究[14]。彭波等對(duì)聚酯纖維瀝青混合料進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究，總結(jié)出纖維瀝青混合料強(qiáng)度增大，密度減小的規(guī)律，同時(shí)也證明了這種材料各項(xiàng)路用性能都有改善，高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性尤為明顯。馬朝慶等對(duì)聚酯纖維加入瀝青膠漿的用量進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，隨著纖維用量的增加，膠漿性能先增大后減小，同時(shí)礦粉和瀝青比也會(huì)對(duì)結(jié)果造成影響。武賢惠和姜艦通過(guò)小梁彎曲實(shí)驗(yàn)研究了纖維瀝青混凝土的低溫抗裂性，研究結(jié)果表明加入纖維后，提高了瀝青混凝土的低溫抗裂性能[15]。林平東等針對(duì)我國(guó)北方地區(qū)冬季特別寒冷的特點(diǎn)，對(duì)聚酯纖維的低溫抗裂性能做具體的試驗(yàn)研究，他們認(rèn)為對(duì)于AC-16型級(jí)配瀝青混合料而言，12mm纖維的加筋效果較好，廖衛(wèi)東等在實(shí)際工程中對(duì)聚酯纖維SMA路面進(jìn)行了研究，研究表明聚酯纖維對(duì)SMA混合料的水穩(wěn)性能和高溫抗車(chē)轍性能有明顯的改善，通過(guò)對(duì)孔隙率、動(dòng)穩(wěn)定度、最佳油石比三個(gè)參數(shù)的多重回歸分析，建立了SMA路面結(jié)構(gòu)中聚酯纖維的最佳摻量與孔隙率、動(dòng)穩(wěn)定度、最佳油石比三個(gè)參數(shù)的關(guān)系表達(dá)式，另外，一些學(xué)者開(kāi)展了纖維瀝青混凝土應(yīng)用在橋面鋪裝和路面維修養(yǎng)護(hù)中的性能研究，研究結(jié)果表明纖維改善了瀝青混凝土的路用使用品質(zhì)，延長(zhǎng)了路面的使用壽命[16]。

廣東肇慶馬房大橋、宜昌夷陵長(zhǎng)江大橋、云南昆玉高速公路、陜西銅黃高速公路、滬杭高速公路等，這些工程應(yīng)用表明摻聚酯纖維瀝青混合料的性能優(yōu)良，具有很好的應(yīng)用前景[17]。新疆地區(qū)的晝夜溫差比較大，在瀝青混凝土中加入聚酯纖維后路面在抗高溫、低溫性能方面有了明顯加強(qiáng)；為了保證南京長(zhǎng)江大橋在正常使用條件下15年內(nèi)不進(jìn)行大幅度的維修，經(jīng)過(guò)謹(jǐn)慎考察研究后在21Km的道路和引橋的路面面層中全部摻入了聚酯纖維；湖南新建的末宜高速公路、河北石黃高速公路以及內(nèi)蒙210國(guó)道新建工程，北京城市二環(huán)道路中阜內(nèi)大街改造工程中都使用了聚酯纖維，據(jù)之后了解，業(yè)主對(duì)應(yīng)用效果還比較滿意，達(dá)到了預(yù)期的效果[18]。江蘇省宜興市公路管理處陶岳、練強(qiáng)等，將軟纖維應(yīng)用在道路面層上，發(fā)現(xiàn)添加聚酯纖維后，瀝青混合料的高溫抗車(chē)轍、低溫抗裂、水穩(wěn)性及抗疲勞等性能得到明顯改善，被業(yè)內(nèi)視為能有效提高路面性能的措施，浙江省麗水市直屬公路管理段陳永平等，通過(guò)瀝青混凝土摻加聚酯纖維在麗水山區(qū)公路上試驗(yàn)應(yīng)用后，明顯改善了瀝青路面的使用性能，認(rèn)為聚酯纖維瀝青混

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凝土在山區(qū)公路上具有較大的應(yīng)用推廣價(jià)值[19]。上海石化滌綸事業(yè)部自1998年起，進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究能夠應(yīng)用在道路上的聚酯纖維，于201*年初步形成了20kt／a的生產(chǎn)能力，并與國(guó)內(nèi)部分高等學(xué)府、交通科學(xué)研究單位合作共同進(jìn)行纖維瀝青混凝土的工程應(yīng)用研究，目前該纖維產(chǎn)品（金路絲）已經(jīng)用于高速公路和橋梁路面的鋪設(shè)[20]，產(chǎn)品質(zhì)量完全用于高速公路和橋梁路面的鋪設(shè)，產(chǎn)品質(zhì)量完全達(dá)到進(jìn)口質(zhì)量指標(biāo)，且生產(chǎn)成本低，質(zhì)量的穩(wěn)定性好。

目前國(guó)內(nèi)聚酯纖維應(yīng)用主要集中在紡織領(lǐng)域中，應(yīng)用于道路工程領(lǐng)域較少，市場(chǎng)上的纖維線密度偏小，不符合聚酯纖維路用標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)化纖行業(yè)應(yīng)加大產(chǎn)業(yè)用聚酯纖維的開(kāi)發(fā)力度，生產(chǎn)出單絲線密度、纖維強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均符合路用纖維要求的工業(yè)絲，加速聚酯纖維在瀝青路、橋面工程中的應(yīng)用，其市場(chǎng)前景將十分廣闊。

1.3路用纖維性能要求

對(duì)于路用纖維，其裂解、軟化、熔融溫度越高性能越好，以適應(yīng)瀝青混凝土拌制工藝和攤鋪工藝的使用需求；路用纖維拉伸強(qiáng)度越高越好，保證在濕態(tài)下也不會(huì)大量的降低，并且要有適宜的斷裂伸長(zhǎng)率，可回復(fù)伸長(zhǎng)率越大越好，可以最大幅度的提高初始模量，纖維的這些物理機(jī)械性能直接影響纖維瀝青混凝土的力學(xué)性能[20]，如：抗裂性能、抗拉性能、水穩(wěn)定性能等；此外，路用纖維還要求在日光和大氣作用下具有很好的穩(wěn)定性。

1．對(duì)高溫作用的穩(wěn)定性

瀝青混凝土要求在170～180℃的溫度條件下進(jìn)行拌和，在150℃條件下進(jìn)行鋪設(shè)和碾壓，因此要求加入瀝青混凝土的纖維必須耐高溫[20]。目前可以用高聚物的化學(xué)變化以及纖維的物理機(jī)械性能的變化來(lái)對(duì)聚酯纖維的高溫穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2．力學(xué)性能（1）初始模量

纖維分子之間的作用力以及結(jié)構(gòu)決定纖維初始模量的大小，聚合物剛性越強(qiáng)，纖維越不容易發(fā)生形變；分子間的作用力越大，聚酯纖維結(jié)晶度或取向度越高，那么初始模量越大。聚酯分子鏈具有高度的立構(gòu)規(guī)整性，同時(shí)分子鏈中的苯環(huán)與對(duì)位酯基是剛性基團(tuán)，因此聚酯纖維有較高的初始模量。

（2）斷裂強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率

由于分子結(jié)構(gòu)決定了聚酯纖維具有較高的斷裂強(qiáng)度，同時(shí)又具備適中的斷裂延伸率，滿足了摻入瀝青混凝土的纖維必須具有較高的拉伸強(qiáng)度又具有一定的韌性、能夠

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承受早晚溫差的熱脹冷縮以及外力沖擊的要求。并且聚酯纖維的吸濕率低，其干、濕態(tài)條件下的斷裂強(qiáng)度幾乎相等，而其它纖維在濕態(tài)條件下則有不同程度的降低。

（3）抗疲勞性

材料被多次重復(fù)施加應(yīng)力如：伸長(zhǎng)、壓縮、彎曲、切變后，力學(xué)性能發(fā)生衰減或破壞即材料會(huì)發(fā)生疲勞。聚酯纖維承受應(yīng)力應(yīng)變循環(huán)而不斷裂的次數(shù)最高，因此耐疲勞強(qiáng)度明顯好于其他纖維。另外，纖維的彈性恢復(fù)也能表征疲勞強(qiáng)度，彈性回復(fù)率高則表示抗疲勞強(qiáng)度也高。

3．在日光和大氣作用下的穩(wěn)定性

作為瀝青路面的攤鋪材料需要長(zhǎng)期曝露在日光及大氣中，因此抗紫外以及對(duì)大氣作用的穩(wěn)定性影響著材料的使用壽命。聚丙烯腈纖維具有優(yōu)良的耐光和耐氣候性。聚酯纖維和聚乙烯醇纖維在日光下長(zhǎng)期曝曬，強(qiáng)度幾乎不降低，也是很好的耐光和耐氣候材料。

1.4研究方法與重點(diǎn)

本文主要研究聚酯纖維加入瀝青混合料的最佳用量，所以首先選定瀝青為70號(hào)基質(zhì)瀝青，集料運(yùn)用常用的石灰?guī)r，采用AC-16中值級(jí)配，通過(guò)馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)、車(chē)轍試驗(yàn)，全面比較不同纖維摻量時(shí)瀝青混合料的各種性能指標(biāo)的差異。我國(guó)公路大約90%以上高級(jí)公路采用瀝青路面。但是隨著社會(huì)發(fā)展，車(chē)輛增多，車(chē)載加重，路面出現(xiàn)了車(chē)轍、疲勞開(kāi)裂等一系列問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行物理化學(xué)改性，加入聚酯纖維在瀝青混合料中進(jìn)行改性，能有效地提高瀝青路面使用壽命。本研究的主要內(nèi)容有：

（1）選定加入瀝青混合料的聚酯纖維，確定纖維不會(huì)影響混合料的結(jié)構(gòu)性能。（2）瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)。采用密級(jí)配AC-16類(lèi)型，利用馬歇爾方法確定最佳瀝青用量。

（3）聚酯纖維摻量的確定。參照網(wǎng)上提示以及歷年來(lái)各論文研究表明，摻入纖維質(zhì)量為混合料總質(zhì)量的0.2%～0.3%最佳，但是這組數(shù)據(jù)針對(duì)不同級(jí)配或者不同石料有變動(dòng)。所以，本實(shí)驗(yàn)選定摻入聚酯纖維量分別為0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%來(lái)確定最佳纖維摻量。

（4）在最佳摻量下，對(duì)混合料進(jìn)行評(píng)價(jià)。得出最佳摻量結(jié)論時(shí)，各種試驗(yàn)已經(jīng)結(jié)束。得出最佳摻量是進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的，并不是每項(xiàng)性能都最好。這時(shí)可以分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)比各種摻量下混合料性能的優(yōu)缺點(diǎn)。

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第二章原材料及試驗(yàn)方法

2.1原材料

2.1.1瀝青

本實(shí)驗(yàn)采用70號(hào)基質(zhì)瀝青，為國(guó)產(chǎn)瀝青。其指標(biāo)如表2.1所示：

表2.1瀝青技術(shù)指標(biāo)

性能指標(biāo)針入度（25°，100g，5s）0.1mm延度（5cm/min）cm軟化點(diǎn)（°C）規(guī)范60-80≥10044~54試驗(yàn)結(jié)果68.2>10049.6

70號(hào)基質(zhì)瀝青優(yōu)點(diǎn)是具有優(yōu)良的防水性能和粘結(jié)性能，且資源豐富而價(jià)格低廉，長(zhǎng)期以來(lái)被廣泛用作鋪路材料，特別是在高等級(jí)路面上。缺點(diǎn)是對(duì)溫度敏感性差，低溫易變脆，高溫易發(fā)粘流淌，耐老化性能和耐疲勞性能差，容易產(chǎn)生如車(chē)轍，開(kāi)裂等現(xiàn)象[21]。國(guó)產(chǎn)瀝青的特點(diǎn)如下：

1．比重一般偏小

比重大小與原油種類(lèi)有直接關(guān)系，國(guó)外道路石油瀝青比重大都在1.0以上，我國(guó)瀝青除環(huán)烷中間基原油生產(chǎn)的比重稍微大于1.0以外，其他原油提煉的道路瀝青比重一般都小于1.0。

2．含蠟量偏高3．延度較小

我國(guó)生產(chǎn)的普通瀝青往往延度不夠理想，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。這和原油直接相關(guān)，由于原油含蠟量高，生產(chǎn)的路用瀝青含蠟量也高，蠟的結(jié)晶對(duì)延度有直接影響。一般認(rèn)為，延度大小與低溫性質(zhì)優(yōu)劣有關(guān)。

4．軟化點(diǎn)測(cè)定值較高，但熱穩(wěn)定性不好

國(guó)產(chǎn)普通瀝青的軟化點(diǎn)值大都在45～51℃范圍內(nèi)，這種瀝青軟化點(diǎn)差值并不大，可是實(shí)際公路上應(yīng)用時(shí)，在夏季高溫時(shí)容易軟化，路面泛油、擁包現(xiàn)象較為嚴(yán)重。這是由于瀝青中蠟的存在使瀝青軟化點(diǎn)測(cè)定值有假象，蠟的熔點(diǎn)在30～70℃之間，蠟的

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結(jié)晶軟化需要吸收一部分附加熱，從而使軟化點(diǎn)提高。2.1.2集料

集料包括巖石、自然風(fēng)化而成的礫石（卵石）、砂以及巖石經(jīng)人工軋制的各種尺寸的碎石。集料在混合料中起骨架和填充作用的粒料，包括碎石、礫石、石屑、砂等。不同粒徑的集料在瀝青混合料中所起的作用不同。因此對(duì)它們的技術(shù)要求也不同。為此將集料分為細(xì)集料和粗集料兩種。在瀝青混合料中，一般粒徑小于2.36mm的稱為細(xì)集料，大于4.75mm的稱為粗集料。

瀝青混凝土路面的使用質(zhì)量與集料的性質(zhì)有著密切的關(guān)系。特別是瀝青表面層的使用質(zhì)量對(duì)集料提出了更高的要求,要求集料具有強(qiáng)度高、顆粒形狀好、表面粗糙、吸水率小、對(duì)瀝青的粘附性好、磨光值高等特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外的科學(xué)研究和工程實(shí)踐反復(fù)證明玄武巖是瀝青表面層的一種適宜石料[22]。然而玄武巖集料供應(yīng)比較緊張，且玄武巖價(jià)格比石灰?guī)r高很多，所以選定石灰?guī)r為混合料主體。根據(jù)JTGE42-201*《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行檢驗(yàn)，其集料的各項(xiàng)性能指標(biāo)都符合要求。2.1.3聚酯纖維

1．聚酯纖維簡(jiǎn)介

聚酯纖維是采用石油中提煉出的原材料，加入特種添加劑，采用“旋轉(zhuǎn)熔化”法生產(chǎn)的纖維。主要用作瀝青混凝土纖維添加劑，與其他纖維添加劑相比，聚酯纖維具有很好的抗風(fēng)化特性，對(duì)酸和其他大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)具有極強(qiáng)的抵抗力。聚酯纖維由有機(jī)二元酸和二元醇縮聚而成的聚酯經(jīng)紡絲所得的合成纖維。工業(yè)化大量生產(chǎn)的聚酯纖維是用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯制成的，中國(guó)的商品名為滌綸。是當(dāng)前合成纖維的第一大品種。聚酯纖維的比

重為1.38cm；熔點(diǎn)255～260℃,在205℃時(shí)開(kāi)始粘結(jié)，安全熨燙溫度為135℃；吸濕度很低，僅為0.4%；長(zhǎng)絲的斷裂強(qiáng)度為4.5～5.5克/旦,短纖維為3.5～5.5克/旦；長(zhǎng)絲的斷裂伸長(zhǎng)率為15～25%，短纖維為25～40%；高強(qiáng)型纖維強(qiáng)度可達(dá)7～8克/旦，伸長(zhǎng)為7.5～12.5%。滌綸有優(yōu)良的耐皺性、彈性和尺寸穩(wěn)定性，有良好的電絕緣性能，耐日光，耐摩擦，不霉不蛀，有較好的耐化學(xué)試劑性能，能耐弱酸及弱堿。在室溫下，有一定的

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耐稀強(qiáng)酸的能力，耐強(qiáng)堿性較差。滌綸的染色性能較差，一般須在高溫或有載體存在的條件下用分散性染料染色。

2.聚酯纖維技術(shù)參數(shù)

本實(shí)驗(yàn)中，聚酯纖維的選擇是非常重要的。因?yàn)槔w維可以與混合料中的瀝青發(fā)生物理化學(xué)作用，加上纖維本身的性質(zhì)都會(huì)影響混合料性能。本實(shí)驗(yàn)選用鹽城市恒固新材料科技公司的聚酯纖維HG-ZX1。技術(shù)參數(shù)如表2.2。

表2.2聚酯纖維技術(shù)參數(shù)聚酯纖維HG-ZX1纖維類(lèi)型顏色規(guī)格/mm抗拉強(qiáng)度/mpa初始彈性模量/pa斷裂伸長(zhǎng)率/%熔點(diǎn)/℃比重/cm3直徑/μm燃點(diǎn)/℃耐熱性能/℃卷曲性安全性束狀單絲白色6>682>924739.7%約2631.36-1.420±4約554210，2h（體積基本無(wú)變化）無(wú)無(wú)毒材料3.聚酯纖維的作用

（1）聚酯纖維對(duì)瀝青混凝土路面性能作用機(jī)理

聚酯纖維混凝土是繼鋼纖維混凝土后發(fā)展起來(lái)的。聚酯纖維表現(xiàn)為惰性，不隨著混合料酸堿性的環(huán)境影響而衰變，也不吸收濕氣，還具有高強(qiáng)度、高彎曲彈性、高延伸率、高取向性、易拌和等性能[19]，在瀝青混凝土路面的應(yīng)用中，能夠克服鋼纖維瀝青混凝土路面經(jīng)常出現(xiàn)的“腐蝕銹”“凸尖”等路面現(xiàn)象。聚酯纖維的強(qiáng)度以及韌性是由斷裂延伸率表示的，斷裂延伸率越大，那么該材料的韌性越好，不易拉斷，這樣摻入瀝青混合料中就可提高其抗裂性能。在晝夜溫差的熱脹冷縮及外力沖擊等的影響下，聚酯纖維瀝青混合料可以承受很大的拉伸變形，作為瀝青凝土纖維加強(qiáng)筋，能夠很好地提高瀝青混凝土路面的力學(xué)性能[19]。另外，其力學(xué)性能特點(diǎn)表現(xiàn)為在-40℃～250℃的溫度內(nèi)不脆化、不軟化變形，每根纖維都是獨(dú)立的，具有極強(qiáng)的吸附性，且不纏繞，能夠產(chǎn)生巨大的內(nèi)聚力，可以大大抑制瀝青混凝上的開(kāi)裂、剝落，最終達(dá)到提高公路質(zhì)量和延長(zhǎng)壽命的效果。因此，聚酯纖維瀝青混凝土的發(fā)展非常迅速。據(jù)有關(guān)研究，聚酯纖維添加在瀝青混凝土中的作用機(jī)理可以歸結(jié)為如下幾點(diǎn)[19]：

鄧楊：聚酯纖維在瀝青混凝土中的應(yīng)用研究

①加筋作用。瀝青混凝土依靠瀝青而粘結(jié)在一起而不承受拉應(yīng)力，聚酯纖維均勻分散在混合料中呈三維分布，且數(shù)量眾多，在混合料中都分布著纖維，增加了瀝青與礦料的粘附性，提高了集料之間的粘結(jié)力，在纖維瀝青混凝土中，纖維的作用等同于鋼筋混凝土中鋼筋的作用，可承受拉應(yīng)力[19]。纖維通過(guò)與骨料的咬合作用，形成較大的摩擦角，同時(shí)加上瀝青膠漿的粘聚作用，將基體的拉應(yīng)力傳遞給纖維，并主要由纖維來(lái)承擔(dān)，從而提高了路面的自愈能力；

②分散作用。聚酯纖維可以使膠團(tuán)均勻分散在集料中，減少瀝青混合料中因未分散而形成的膠團(tuán)，能夠減少路面油斑的存在；

③吸附瀝青作用。聚酯纖維加入混合料能夠吸附瀝青，間接增加了瀝青的用量，使瀝青膜變厚，增加瀝青混合料在孔隙較大的情況下的粘結(jié)力，從而增強(qiáng)瀝青混凝土路面的耐久性；

④穩(wěn)定作用。聚酯纖維能夠穩(wěn)定瀝青表面，使其狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定。當(dāng)瀝青在高溫作用下膨脹時(shí)，這時(shí)候聚酯纖維之間的空隙就可以提供其緩沖而不溢出路面，增強(qiáng)了瀝青混合料路面的高溫穩(wěn)定作用。

⑤增粘作用。聚酯纖維的加入可以增加瀝青與礦料之間的粘附性。通過(guò)瀝青油膜的粘接作用提高集料之間的粘結(jié)力，從而達(dá)到提高水穩(wěn)定性的目的；

⑥阻裂作用。聚酯纖維在瀝青基體內(nèi)的復(fù)合分布為三相隨即分布，而且數(shù)量龐大，所以纖維可以填補(bǔ)混合料中的小裂紋，直接防止混合料的開(kāi)裂，從而提高瀝青路面裂紋的自愈能力，減少裂縫的出現(xiàn)[19]。

4．聚酯加強(qiáng)纖維主要用途

聚酯加強(qiáng)纖維主要用途有：保護(hù)橋石配筋或鋼板不受侵蝕；瀝青路面的薄層瀝青混凝土罩面；鋼結(jié)構(gòu)橋鋪設(shè)瀝青土面層路石的修復(fù)和補(bǔ)筑；機(jī)場(chǎng)跑道與停機(jī)坪的加強(qiáng)；新建瀝青路面面層和舊瀝青面罩層；舊水泥路面罩面；涂補(bǔ)、灌縫、路緣石等[23]。

2.2試驗(yàn)方案

研究擬采用馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)、車(chē)轍試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)，全面比較摻加該纖維前后瀝青混合料的各種性能指標(biāo)的差異。各種試驗(yàn)項(xiàng)目的試驗(yàn)溫度及采用的試驗(yàn)方法與所需試件數(shù)量見(jiàn)表2.3。

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表2.3試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)方法及試件數(shù)量

試驗(yàn)項(xiàng)目馬歇爾試驗(yàn)浸水馬歇爾試驗(yàn)凍融劈裂試驗(yàn)車(chē)轍試驗(yàn)試驗(yàn)溫度60℃60℃25℃60℃試驗(yàn)方法T0709-201*T0709-201*T0729-201*T0719-1993試件數(shù)量3個(gè)×2組3個(gè)×2組3個(gè)×2組3塊×2組

馬歇爾試件采用雙面擊實(shí)75次的方式，車(chē)轍板試件采用輪碾法成型。馬歇爾試件在進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)之前均按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ052-201*）中的水中重法測(cè)試其相對(duì)視比重，然后用混合料的實(shí)測(cè)最大密度按計(jì)算試件的空隙率。2.2.1配合比設(shè)計(jì)

聚酯纖維瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)與密級(jí)配瀝青混凝土相同，聚酯纖維能適用于密級(jí)配瀝青混凝土混合料，對(duì)瀝青混合料中的原材料要求與不摻加纖維時(shí)相同。目前用于配合比設(shè)計(jì)的主要方法有[24]：superpave法、馬歇爾法、貝雷法。鑒于馬歇爾符合規(guī)范要求且便于推廣，本文采用馬歇爾法作為混合料的配合比設(shè)計(jì)方法。馬歇爾配合比設(shè)計(jì)方法是在1939年左右由BruceMarshall最先發(fā)展起來(lái)的，隨后在美國(guó)陸軍工程兵部隊(duì)的應(yīng)用中得到完善。該方法主要是通過(guò)滿足合適的穩(wěn)定度和流值條件下的密實(shí)度來(lái)控制和選擇集配用量。由于馬歇爾法簡(jiǎn)單且十分經(jīng)濟(jì)，是目前應(yīng)用較為廣泛的配合比設(shè)計(jì)方法。

2.2.2瀝青混合料技術(shù)性質(zhì)

1．高溫穩(wěn)定性

通常所說(shuō)的“高溫穩(wěn)定性”中的“高溫”條件是指瀝青混合料在使用過(guò)程中受到荷載的反復(fù)作用，容易產(chǎn)生車(chē)轍、推移、擁包等永久變形的溫度范圍。道路實(shí)踐表明，在通常汽車(chē)荷載條件下，永久變形主要在夏季氣溫25～30℃，即瀝青路面路表溫度達(dá)到40～50℃以上，已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)瀝青軟化點(diǎn)溫度的情況下容易產(chǎn)生，且隨著溫度升高和荷載的加大，變形增大。因此，高溫穩(wěn)定性是指瀝青混合料在高溫條件下，能夠抵抗車(chē)輛荷載的反復(fù)作用，不發(fā)生顯著永久變形，保證路面平整度的特性。

目前，我國(guó)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD50-201*）規(guī)定，瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性以車(chē)轍試驗(yàn)的動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。下面介紹我國(guó)瀝青路面高溫穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法發(fā)展歷程[25]：

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①無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度法

用于瀝青路面高溫穩(wěn)定性評(píng)價(jià)最簡(jiǎn)單和直觀的方法。以高溫60℃抗壓強(qiáng)度RT及常溫與高溫時(shí)抗壓強(qiáng)度比值KT（KTRT/R20）來(lái)衡量。在20世紀(jì)70年代被馬歇爾法取代，是因?yàn)槭芰�圖示與實(shí)際相差甚遠(yuǎn)。

②馬歇爾試驗(yàn)

馬歇爾試驗(yàn)用于測(cè)定瀝青混合料試件的破壞荷載和抗變形能力。在規(guī)定溫度和加載速度下，對(duì)試件施加壓力，主要力學(xué)指標(biāo)為馬歇爾穩(wěn)定度和流值。穩(wěn)定度是指試件受壓至破壞時(shí)承受的最大荷載，以kN計(jì)；流值是達(dá)到最大破壞荷載時(shí)試件的垂直變形，以0.1mm計(jì)。但是用馬歇爾穩(wěn)定度來(lái)衡量高溫穩(wěn)定性有一定的局限性。

③車(chē)轍試驗(yàn)

車(chē)轍試驗(yàn)方法首先由英國(guó)運(yùn)輸與道路研究試驗(yàn)所開(kāi)發(fā)的，并經(jīng)過(guò)法國(guó)和日本等國(guó)道路工作者的改善。目前我國(guó)車(chē)轍試驗(yàn)是采用標(biāo)準(zhǔn)方法成型瀝青混合料板塊狀試件，在規(guī)定溫度條件下，試驗(yàn)輪以每分鐘42±1次的頻率，沿著試件表面同一軌跡上反復(fù)行走，測(cè)試試件表面在試驗(yàn)輪反復(fù)作用下所形成的車(chē)轍深度。以產(chǎn)生1mm車(chē)轍變形所需要的行走次數(shù)即動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)瀝青混合料的抗車(chē)轍能力。

2.低溫抗裂性

瀝青路面的低溫開(kāi)裂是路面破壞的主要形式之一。一般低溫開(kāi)裂有三種形式：面層低溫縮裂、溫度疲勞裂縫以及反射裂縫。路面裂縫危害在于從裂縫中不斷進(jìn)入水分使基層甚至路基軟化，導(dǎo)致路面承載能力下降，影響行車(chē)舒適性，并縮短路面使用壽命。因此提高瀝青路面抗裂性是重要研究?jī)?nèi)容。

由于實(shí)驗(yàn)限制，本實(shí)驗(yàn)采用凍融劈裂試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)聚酯纖維瀝青混合料的低溫抗裂性能。凍融劈裂試驗(yàn)將馬歇爾試件分為兩組，第一組試件置于平臺(tái)上，在室溫下保存?zhèn)溆�。第二組試件在98.3KPa～98.7KPa真空條件下保持15min，然后恢復(fù)常壓，在水中放置0.5h。取出試件放入塑料袋加入約10ml水，扎緊口袋，將試件放入-18℃冷凍室，保持16h。取出試件拆去塑料袋在60℃水浴箱中保溫24小時(shí)，再將兩組試件均放入25℃水箱中不少于2h，最后分別進(jìn)行試驗(yàn)。

3．水穩(wěn)定性

水穩(wěn)定性是指瀝青混合料由于水侵蝕而逐漸產(chǎn)生瀝青膜剝離、松散、坑槽等破壞的能力。水穩(wěn)性差的瀝青混合料在有水存在的情況下，會(huì)發(fā)生瀝青與礦料顆粒表面的局部分離，同時(shí)在車(chē)載的作用下加劇瀝青和礦料的剝落，形成松散薄弱快，飛轉(zhuǎn)的車(chē)輪帶走剝離或局部剝離的礦�；�?yàn)r青，從而造成路面缺失，并逐漸形成坑槽，導(dǎo)致瀝青混合料路面的早期損壞，造成路面使用性能急劇下降，進(jìn)而縮短路面使用壽命。

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本實(shí)驗(yàn)采用浸水馬歇爾試驗(yàn)評(píng)價(jià)混合料的水穩(wěn)定性。浸水馬歇爾試驗(yàn)將馬歇爾試件分為兩組，一組在60℃的水浴箱中保養(yǎng)0.5h后測(cè)定其馬歇爾穩(wěn)定度S1；另一組在60℃水浴箱中恒溫保養(yǎng)48h后測(cè)定其馬歇爾穩(wěn)定度S2；計(jì)算兩者比值，即殘留穩(wěn)定度S0。

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第三章聚酯纖維瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

3.1瀝青與瀝青混合料的重要作用

任何工程實(shí)體都是用各種材料組成的，瀝青、砂石材料和瀝青混合料是道路工程的物質(zhì)基礎(chǔ)，它們的性能對(duì)道路工程，特別是路面工程的使用性能、耐久性能等起著決定性的作用，同時(shí)與工程造價(jià)有著密切關(guān)系。

材料的發(fā)展促進(jìn)了結(jié)構(gòu)形式和施工工藝的發(fā)展；同時(shí)結(jié)構(gòu)的多樣性與施工工藝的不斷發(fā)展和進(jìn)步對(duì)材料的要求日益增高。對(duì)于路面而言，隨著瀝青和瀝青混合料的使用品質(zhì)不但提高，路面形式不斷翻新和發(fā)展，瀝青路面的發(fā)展不僅使瀝青和瀝青混合料在品種上日益增多，而且對(duì)材料的性能和質(zhì)量提出了更高的要求。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，高速公路的里程不斷增加。瀝青路面由于其平整性好、行車(chē)平穩(wěn)舒適、噪音低、養(yǎng)護(hù)方便、易于回收再利用等優(yōu)點(diǎn)，成為國(guó)內(nèi)外公路和城市道路高等級(jí)路面的主要結(jié)構(gòu)類(lèi)型。在我國(guó)已建成的高速公路中，90%以上是瀝青路面。在今后的國(guó)道主建設(shè)中，瀝青路面仍將是主要的建設(shè)形勢(shì)。但是近年的交通量不斷增加使瀝青路面出現(xiàn)了一系列的早期損害，如車(chē)轍、開(kāi)裂等。瀝青及瀝青混合料的性質(zhì)及其設(shè)計(jì)方法應(yīng)用不當(dāng)是路面損害的主要原因之一。目前在瀝青路面的總造價(jià)中，瀝青與混合料的費(fèi)用占總費(fèi)用的一半以上。因此合理選擇材料，充分發(fā)揮瀝青、集料和瀝青混合料的性能，并延長(zhǎng)路面的使用壽命具有重要的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益[26]。

3.2級(jí)配設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)主要是對(duì)比聚酯纖維混合料和普通混合料之間的性能差異，從而確定出最佳聚酯纖維摻量。鑒于AC屬于懸浮-密實(shí)結(jié)構(gòu)且屬于連續(xù)級(jí)配，應(yīng)用廣泛，所以采用AC-16級(jí)配。

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表3.1AC-16設(shè)計(jì)級(jí)配

通過(guò)下列篩孔（方孔篩，mm）的質(zhì)量百分率（%）篩孔尺寸191610090959513.2927684849.5826071714.75623850502.36482637371.18361726.526.50.6261118.518.50.318712.512.50.151459.59.50.075946.56.5集配上限100集配下限100集配中值100實(shí)際集配100

圖3-1AC-16級(jí)配曲線

3.3最佳瀝青用量

瀝青混合料的最佳瀝青用量可以通過(guò)各種理論計(jì)算作粗略估計(jì)。由于實(shí)際材料性質(zhì)差異，按理論公式計(jì)算得到的最佳瀝青用量，仍然需要修正，因此理論只能提供一個(gè)參考數(shù)據(jù)。我國(guó)《瀝青路面施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GBJ5009296）規(guī)定的方法，在馬歇爾和美國(guó)瀝青協(xié)會(huì)方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)多年研究成果和生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)發(fā)展起來(lái)的方法。步驟如下：1．制備試樣

⑴按各級(jí)礦料的配合比，計(jì)算各集料的用量；⑵根據(jù)規(guī)范，初步估計(jì)瀝青用量為4%～6%；

⑶以估計(jì)的瀝青用量為中值，按0.5%間隔變化，取5個(gè)不同瀝青用量，按規(guī)定成型馬歇爾試件，按規(guī)定試驗(yàn)方法測(cè)定物理指標(biāo)和力學(xué)指標(biāo)。

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2．測(cè)定物理指標(biāo)

⑴表觀密度。采用水中重法測(cè)定其表觀密度ρs

ρsmaρw式（3.1）

mamwma干燥試件的空中質(zhì)量；mw試件水中的質(zhì)量；ρw為常溫水的密度，通常為1g/cm3

⑵理論密度ρt

100PawPPPP12...nat

12na式（3.2）

P1，，Pn為各檔集料的配合百分比；γ1，，γn為各檔集料的相對(duì)密度；Pa為油石比，%；γa為瀝青的相對(duì)密度。

⑶孔隙率VV。

VV(1⑷瀝青體積百分率VA。

VAPbss)100%式（3.3）tPb瀝青含量

⑸礦料間隙率VMA。

aw式（3.4）

VMAVVVA式（3.5）⑹瀝青飽和度VFA。

VAVFA100%式（3.6）VMA

根據(jù)測(cè)得的各項(xiàng)物理指標(biāo)，計(jì)算結(jié)果如表3.2所示。

表3.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表

油石比（%）毛體積密度穩(wěn)定度KN8.738.989.018.948.83空隙率（VV）%5.865.314.864.413.7616

飽和度（VFA）%65.3367.0671.1074.9679.20流值0.1mm3.193.263.373.493.61間隙率（VMA）%16.9016.1216.8117.6118.084.04.55.05.56.0

2.3952.3982.3972.3862.3201*屆材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

3．測(cè)定力學(xué)指標(biāo)

力學(xué)指標(biāo)主要測(cè)定馬歇爾穩(wěn)定度與流值。按標(biāo)準(zhǔn)方法制得的試件在60℃水浴箱中保溫30min，將試件放于馬歇爾穩(wěn)定度儀上進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，測(cè)得試件破壞時(shí)最大荷載即為馬歇爾穩(wěn)定度。達(dá)到最大荷載瞬間試件所產(chǎn)生的垂直流動(dòng)變形為流值（以0.1mm計(jì)）。

4．馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果分析

⑴繪制瀝青用量與物理力學(xué)指標(biāo)的關(guān)系圖。以瀝青用量為橫坐標(biāo)，分別以穩(wěn)定度、表觀密度、流值、飽和度、孔隙率等指標(biāo)為縱坐標(biāo)，分別繪制關(guān)系圖如下。

圖3-2瀝青用量與物理力學(xué)指標(biāo)的關(guān)系

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⑵根據(jù)穩(wěn)定度、密度和孔隙率確定瀝青用量初始值OAC1。由圖3-2可知，穩(wěn)定度最大值時(shí)所對(duì)應(yīng)的油石比a1為4.7，密度最大對(duì)應(yīng)的油石比a2為4.8，孔隙率符合規(guī)范范圍的中值a3為5.0。

OAC1(a1a2a3)/3(4.74.85.0)/34.83

⑶根據(jù)符合各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的瀝青用量范圍確定最佳瀝青用量初始值OAC2。根據(jù)規(guī)范規(guī)定求出滿足穩(wěn)定度、流值、孔隙率、飽和度四個(gè)指標(biāo)的瀝青用量，取其交集

OACmin～OACmax，以其中值作為OAC2，即

OAC2(OACminOACmax)/2(45.6)/24.8

得出最終瀝青用量OAC(OAC1OAC2)/2(4.834.8)/24.81，所以本實(shí)驗(yàn)采用油石比為4.8。

3.4聚酯纖維摻量的確定

參照網(wǎng)絡(luò)聚酯纖維廠家建議以及歷年來(lái)各論文研究表明，摻入聚酯纖維質(zhì)量為瀝青混合料總質(zhì)量的0.2%～0.3%為最佳，但是摻量范圍是根據(jù)不同配合比或者不同石料變動(dòng)的，這個(gè)范圍僅供參考，根據(jù)不同條件進(jìn)行調(diào)整。所以，根據(jù)實(shí)際情況，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)摻入纖維量分別為0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)、車(chē)轍試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)來(lái)確定最佳纖維摻量。

3.5小結(jié)

本章根據(jù)規(guī)范要求確定集料級(jí)配范圍，通過(guò)簡(jiǎn)單試驗(yàn)選定密級(jí)配AC-16級(jí)配中值為試驗(yàn)級(jí)配。通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)，測(cè)定馬歇爾試件的穩(wěn)定度、流值和表觀密度，計(jì)算理論密度、孔隙率、瀝青飽和度、礦料間隙率等物理指標(biāo)，得出瀝青用量與物理力學(xué)指標(biāo)的關(guān)系，計(jì)算得出最佳瀝青用量。以之前研究者得出的最佳纖維摻量值為中值，按0.05%間隔變化，取5個(gè)不同的纖維摻量，得出本試驗(yàn)不同纖維摻量值。

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第四章聚酯纖維瀝青混合料性能研究

4.1試件成型

4.1.1馬歇爾試件成型

馬歇爾試件按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ052-201*）中相關(guān)方法進(jìn)行成型[27]。

（1）將稱好的各種規(guī)格的礦料放置于163℃烘箱中加熱保溫4-6小時(shí)，礦粉單獨(dú)加熱。將試模和底座放入烘箱加熱一小時(shí)備用。稱取適量聚酯纖維備用。

（2）將拌和機(jī)溫度調(diào)至石油瀝青拌和溫度(130～160℃)，首先稱取需要瀝青用量于拌和機(jī)中，然后將加熱的石料倒入拌和機(jī)攪拌1.5min，待攪拌機(jī)第一次拌和停止下降穩(wěn)定后，加入聚酯纖維，繼續(xù)攪拌。加入纖維后，為了纖維在混合料中分散均勻，拌和時(shí)間應(yīng)延長(zhǎng)15s。同時(shí)將試模和底座從烘箱中取出，在試模內(nèi)壁涂抹少量黃油，將底座放回?fù)魧?shí)架上。

（3）將拌合好的混合料人為攪拌數(shù)次，然后均勻而迅速的稱量一個(gè)試件所需質(zhì)量，分三次加入試模中，分別用插刀搗實(shí)。

（4）將試模放在底座上固定，再將裝有擊實(shí)錘及導(dǎo)向棒的壓實(shí)頭插入試模中，按下開(kāi)關(guān)，擊實(shí)75次。

（5）試件擊實(shí)一面后，取下套筒，將試模掉頭，裝上套筒，以同樣的方法擊實(shí)另一面。

（6）擊實(shí)結(jié)束，用鑷子將上下面的紙去掉。測(cè)量試件高度，若高度不符合要求時(shí)，應(yīng)按下式調(diào)整集料用量，以保證試件高度符合63.5±1.3mm的要求。

調(diào)整后混合料數(shù)量6.35原用混合料數(shù)量

所得試件高度（7）試件擊實(shí)結(jié)束后，立即用鑷子取掉上下面的紙，卸去套筒和底座，將裝有試件的試模橫向放置冷卻至室溫后(不少于12小時(shí))，在脫模機(jī)上脫出試件。用卡尺檢查試件的尺寸，如高度不滿足63.5±1.3mm或直徑不滿足101.6±0.2mm要求，試件作廢。

鄧楊：聚酯纖維在瀝青混凝土中的應(yīng)用研究

4.1.2車(chē)轍試件成型

車(chē)轍試件質(zhì)量=300×300×50×馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)密度×1.03，其中馬歇爾密度用水中重法測(cè)定，如圖4-1。

圖4-1水中重法測(cè)定馬歇爾密度

實(shí)驗(yàn)室用輪碾成型機(jī)制備試件，試件尺寸為300mm×300mm×50mm。一層碾壓厚度不得超過(guò)100mm。準(zhǔn)備工作、拌和溫度以及拌和方法過(guò)程和成型馬歇爾試件一樣。

（1）將預(yù)熱的試模從烘箱中取出，裝好試模框架，在底層鋪一張報(bào)紙，使底面和側(cè)面均被報(bào)紙隔開(kāi)，將拌合好的全部瀝青混合料（注意不得散失）用小鏟稍加拌和后均勻地沿試模由邊至中按順序裝入試模，中部要略高于四周。

（2）取下試模框架，用預(yù)熱的小型擊實(shí)錘由邊至中壓實(shí)一遍，整平成凸圓弧形。（3）當(dāng)用輪碾機(jī)碾壓時(shí)，應(yīng)先將碾壓輪預(yù)熱至100℃左右。將乘有瀝青混合料的試模置于碾壓機(jī)平臺(tái)上，鋪上一層紙，輕輕放下碾壓輪，調(diào)整總荷載為9KN。

（4）啟動(dòng)輪碾機(jī)，先在一個(gè)方向碾壓2個(gè)往返，卸荷，再抬起碾壓輪，將試件調(diào)轉(zhuǎn)方向，在以相同荷載碾壓12個(gè)往返（24次）。

（5）壓實(shí)成型后，揭去表面的紙，用粉筆表明碾壓方向。

（6）將裝有壓實(shí)時(shí)間的試模，置室溫下冷卻，至少12小時(shí)后才可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

4.2馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)

4.2.1穩(wěn)定度試驗(yàn)所用儀器

201*屆材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

（1）水浴箱。試驗(yàn)采用江蘇無(wú)錫華南實(shí)驗(yàn)儀器有限公司制造的CF-B型標(biāo)準(zhǔn)恒溫水浴箱，工作電壓220V，自控溫度為常溫-100℃，如圖4-2。

圖4-2水浴箱

（2）穩(wěn)定度儀。采用材料實(shí)驗(yàn)室的電腦數(shù)控馬歇爾穩(wěn)定度測(cè)定儀，如圖4-3。

圖4-3穩(wěn)定度儀

4.2.2穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

將馬歇爾試件進(jìn)行穩(wěn)定度試驗(yàn)。將試件放入60℃水浴箱中保溫0.5h，然后進(jìn)行測(cè)定穩(wěn)定度和流值，結(jié)果如表4.1。

表4.1馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

纖維摻量穩(wěn)定度010.620.1511.950.201*.200.2514.410.3014.180.3512.52

鄧楊：聚酯纖維在瀝青混凝土中的應(yīng)用研究

圖4-4穩(wěn)定度曲線圖

由圖4-4可以看出，隨著纖維的用量增大，瀝青混合料穩(wěn)定度先增大后減小。其中，當(dāng)聚酯纖維加入量為混合料總質(zhì)量的0.25%時(shí)，穩(wěn)定度達(dá)到最大，最大增幅達(dá)到35.7%。這是因?yàn)榫埘ダw維經(jīng)攪拌均勻后，分布于瀝青混合料中，由于其質(zhì)量輕，加入后要占一定空間，在同樣的壓實(shí)功下密度有所降低，所以穩(wěn)定度增加，但是，繼續(xù)增大纖維用量反而會(huì)使穩(wěn)定度降低，這是因?yàn)楫?dāng)纖維超過(guò)臨界含量時(shí)，纖維之間會(huì)發(fā)生纏結(jié)，增大了纖維之間的相互作用，從而產(chǎn)生應(yīng)力集中而使復(fù)數(shù)模量降低，而且聚酯纖維在混合料中大量吸收瀝青中的飽和酚和芳香酚，所以導(dǎo)致穩(wěn)定度下降[28]。

4.3車(chē)轍試驗(yàn)

4.3.1所用儀器

（1）車(chē)轍試驗(yàn)儀。采用北京今谷神箭科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的車(chē)轍試驗(yàn)儀。試驗(yàn)輪：外徑200mm，輪寬50mm，橡膠層厚15mm。200℃時(shí)為84±2，600℃時(shí)為78±2，試驗(yàn)輪行走距離為230mm±10mm，往返碾壓速度為42次/min±1次/min；加載裝置：使試驗(yàn)輪與試件的接觸壓強(qiáng)在600℃時(shí)為0.7MPa±0.05MPa，施加的總荷重為78kg左右，變形測(cè)量裝置：自動(dòng)檢測(cè)車(chē)轍變形并記錄曲線的裝置，溫度檢測(cè)裝置：自動(dòng)檢測(cè)并記錄試件表面及恒溫室內(nèi)溫度的溫度傳感器，溫度計(jì)，精密度0.5℃；恒溫室：裝有加熱器、氣流循環(huán)裝置及裝有自動(dòng)溫度控制設(shè)備，能保持恒溫室溫度600℃±10℃，溫度應(yīng)能連續(xù)記錄。

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圖4-5車(chē)轍試驗(yàn)儀

圖4-6車(chē)轍試驗(yàn)儀內(nèi)部

4.3.2試驗(yàn)結(jié)果

試件在車(chē)轍試驗(yàn)儀中碾壓1小時(shí)或最大變形達(dá)到25mm時(shí)結(jié)束。其結(jié)果如表4.2。其中，瀝青混合料試件動(dòng)穩(wěn)定度按式（4.1）計(jì)算。DS(t2t1)42c1c2式（4.1）

d2d1鄧楊：聚酯纖維在瀝青混凝土中的應(yīng)用研究

表4.2瀝青混合料車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果

纖維摻量/%00.150.200.250.300.35第45分鐘變形/4.854.574.053.983.884.42第60分鐘變形/5.335.034.464.324.224.85動(dòng)穩(wěn)定度次/131313671546186518691455

圖4-7動(dòng)穩(wěn)定度變化趨勢(shì)圖

從圖4-7可以看出，隨著纖維摻量的增大，第45min和60min的變形先減小后增大，動(dòng)穩(wěn)定度先增大后減小。在聚酯纖維摻量為0.3%時(shí)變形最小，動(dòng)穩(wěn)定度達(dá)到最大。這是因?yàn)樵囼?yàn)初期瀝青混合料壓密程度會(huì)直接導(dǎo)致車(chē)轍的形成，并且隨后瀝青混合料的側(cè)向流動(dòng)也會(huì)有影響，是否加入聚酯纖維對(duì)瀝青混合料的初期壓密變形影響不是很大，但是對(duì)纖維混合料后期的側(cè)向流動(dòng)變形有比較大的影響，加入聚酯纖維后，纖維吸附以及穩(wěn)定瀝青，使瀝青的粘稠度和粘聚力增大，同時(shí)由于縱橫交錯(cuò)的纖維具有加筋作用，使瀝青混合料的整體性、抗剪性及抗車(chē)轍能力有所增強(qiáng)[29]。由此看出，摻入聚酯纖維可以明顯提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。

4.4凍融劈裂試驗(yàn)

4.4.1所用儀器

⑴試驗(yàn)機(jī)。采用馬歇爾試驗(yàn)儀，采用40KN或60KN傳感器，讀書(shū)精確到10N⑵恒溫冰箱。能保持溫度為-18℃，當(dāng)缺乏專(zhuān)用的恒溫冰箱時(shí)，可以家用電冰箱

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的冷凍室代替，控溫準(zhǔn)確度為2℃。

⑶恒溫水槽。用于試件保溫，溫度范圍滿足實(shí)驗(yàn)要求，控制溫度準(zhǔn)確度為0.5℃。⑷壓條。上下各一根。

⑸劈裂試驗(yàn)夾具。下壓條固定在夾具上，壓條可上下自由活動(dòng)。⑹其他：塑料袋、卡尺、天平、記錄紙、膠皮手套等。4.4.2試驗(yàn)結(jié)果

表4.3瀝青混合料凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

纖維摻量/%00.150.200.250.300.35未凍融劈裂抗拉強(qiáng)度/MPa1.10451.15431.25011.32081.33681.2638凍融劈裂抗拉強(qiáng)度/MPa0.84830.90611.00761.08831.11091.0338劈裂強(qiáng)度比/%76.878.580.682.483.181.8

圖4-8劈裂強(qiáng)度比變化圖

從上圖可以看出，瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度比隨著纖維的增加先增大后減小，在摻量為0.3%時(shí)劈裂強(qiáng)度比達(dá)到最大，劈裂強(qiáng)度相比其它摻量也最大。試驗(yàn)表明加入纖維對(duì)瀝青混合料的水穩(wěn)性有改善作用，這主要是因?yàn)槔w維可以吸附部分瀝青，從而使瀝青用量增加，提高瀝青飽和度；并且聚酯纖維還可以使粘附在礦料上的結(jié)構(gòu)瀝青膜變厚，防止水對(duì)瀝青膠漿的侵蝕破壞作用，增強(qiáng)了瀝青膠漿抵抗自然環(huán)境破壞的能力，使混合料抗水損害能力增強(qiáng)[30]。

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4.5浸水馬歇爾試驗(yàn)

準(zhǔn)備不同纖維含量的馬歇爾瀝青混合料試件各6個(gè)，分別平均分為兩組，放入60℃水浴箱中保溫。0.5h后，分別測(cè)定其中一組不同纖維含量的馬歇爾穩(wěn)定度。結(jié)果如表4.4。

表4.4浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

聚酯纖維摻量/%00.150.200.250.300.350.5h馬歇爾穩(wěn)定度MS/（KN）10.6211.9512.201*.8815.4112.5248h馬歇爾穩(wěn)定度MS1/（KN）8.319.389.7211.3413.2410.31殘留穩(wěn)定度MS0/%78.378.579.781.785.682.3

圖4-9殘留穩(wěn)定度變化趨勢(shì)

從上圖可以看出，殘留穩(wěn)定度隨著纖維的增加先增大后減小。其中在0.3%時(shí)達(dá)到最大值85.6，相比未加纖維混合料增幅為9.3%，說(shuō)明該纖維的加入能夠有效改善混合料的抗侵蝕能力，該纖維對(duì)改善混合料的抗水損能力有一定作用。這是因?yàn)樵跒r青混凝土中加入纖維，由于纖維的吸附作用和微觀加筋作用使瀝青之間的粘滯力增加，延緩了瀝青從礦料表面剝離的速度，纖維粘附、裹覆于集料顆粒表面，構(gòu)成較厚瀝青膜，因此抵抗水侵蝕的能力增加，提高了混合料水穩(wěn)定性，進(jìn)而增加了瀝青路面的耐久性，摻量過(guò)多時(shí)，纖維易結(jié)團(tuán)，結(jié)團(tuán)位置瀝青膜厚度反而更小，因此穩(wěn)定性反而降低[31]。

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4.6小結(jié)

本章研究了不同纖維摻量對(duì)瀝青混合料的各項(xiàng)路用性能的影響，通過(guò)車(chē)轍試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)及結(jié)果得出以下結(jié)論：在普通瀝青混合料中添加聚酯纖維能顯著提高瀝青混合料的高溫抗車(chē)轍能力，同時(shí)也提高了瀝青混合料低溫時(shí)的柔韌性，改善了瀝青混合料的水穩(wěn)定性。當(dāng)聚酯纖維摻量為0.3%時(shí)，各項(xiàng)性能最佳。相比普通瀝青混合料，動(dòng)穩(wěn)定度最大增加了42.3%，劈裂強(qiáng)度比增大8.2%，殘留穩(wěn)定度最大增加了9.3%。但當(dāng)纖維超過(guò)臨界含量時(shí)，纖維之間會(huì)發(fā)生纏結(jié)導(dǎo)致纖維與纖維間的相互作用增大，產(chǎn)生應(yīng)力集中而使復(fù)數(shù)模量下降，剛度隨纖維含量的增加而下降，性能也隨之降低。

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第五章結(jié)論及展望

5.1結(jié)論

本文對(duì)聚酯纖維瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)�；�于瀝青混合料的馬歇爾試驗(yàn)方法，聚酯纖維瀝青混合料采用AC-16的級(jí)配中值，選取摻量為0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%的聚酯纖維加入瀝青混合料，對(duì)確定混合料最佳瀝青瀝用量、不同摻量的纖維混合料路用性能對(duì)比等問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)研究。通過(guò)馬歇爾法配合比設(shè)計(jì)、穩(wěn)定度試驗(yàn)、車(chē)轍試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果，得出以下結(jié)論：

（1）摻聚酯纖維瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法與普通瀝青混合料相同，聚酯纖維摻量的多少并不影響混合料中纖維以及各檔集料的百分比。

（2）摻聚酯纖維瀝青混合料應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)拌和時(shí)間，一般延長(zhǎng)10～15s。（3）聚酯纖維可以提高瀝青混合料的高溫性能、低溫性能、抗水損害性能。（4）不同纖維摻量對(duì)各項(xiàng)性能的影響不同，整體而言，當(dāng)聚酯纖維摻量為0.3%時(shí)各項(xiàng)性能綜合最佳。其中，動(dòng)穩(wěn)定度最大提高42.3%，殘留穩(wěn)定度和劈裂抗拉強(qiáng)度都有所提高。

5.2展望

本文通過(guò)向?yàn)r青混合料中摻入不同含量的聚酯纖維來(lái)確定聚酯纖維的最佳摻量。利用車(chē)轍試驗(yàn)、穩(wěn)定度試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)來(lái)測(cè)定路用性能。從室內(nèi)試驗(yàn)的總體效果來(lái)看，聚酯纖維可以較好的改善瀝青混合料的路用性能。由于實(shí)驗(yàn)條件和時(shí)間的限制，還有很多方面有待進(jìn)一步研究。對(duì)于本領(lǐng)域的研究還應(yīng)進(jìn)行以下幾個(gè)方面的深入研究：

（1）在配合比設(shè)計(jì)、原材料的選用、纖維摻量的細(xì)化方面進(jìn)行更深一步的研究。（2）加大試驗(yàn)量，采用多個(gè)試驗(yàn)對(duì)同一路用性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（3）對(duì)聚酯纖維進(jìn)行研究，使纖維加入混合料后分散更均勻，更容易與混合料中的瀝青發(fā)生有利反應(yīng)。

通過(guò)以上研究試驗(yàn)，可以得到更好性能的纖維混合料，使其在路面應(yīng)用中壽命更長(zhǎng)。研究更廣領(lǐng)域的石料、纖維摻量、配合比可以在成本與效果上找到臨界點(diǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)對(duì)纖維改性、分散、吸油等進(jìn)行研究，可以減少施工麻煩，提高工程效率。

201*屆材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

謝辭

本論文是在王念老師的細(xì)心指導(dǎo)下完成的。初期由于經(jīng)驗(yàn)匱乏，在很長(zhǎng)一段沒(méi)能理清思路，如果沒(méi)有王老師的督促指導(dǎo)，完成論文難度可想而知。老師平時(shí)工作繁忙，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段都對(duì)我耐心提醒、細(xì)心指導(dǎo)。老師深厚的學(xué)術(shù)功底和開(kāi)闊的眼界使我的論文更加專(zhuān)業(yè)，更加嚴(yán)謹(jǐn)。在此向王老師表示衷心地感謝！老師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度，開(kāi)拓進(jìn)取的精神和高度的責(zé)任心都將使我受益終生！

同時(shí)還要感謝同組設(shè)計(jì)成員王代勇、黎明航、趙伯陽(yáng)、唐森、張波在實(shí)驗(yàn)過(guò)程提供的幫助。是你們?cè)谄綍r(shí)設(shè)計(jì)中和我一起探討問(wèn)題，并指出我設(shè)計(jì)上的誤區(qū)，使我能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題把設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行下去，沒(méi)有你們的幫助我不可能這樣順利地結(jié)稿，在此表示深深的謝意。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還得到了學(xué)校道路實(shí)驗(yàn)室老師的大力支持。在此，衷心的感謝你們給予的理解、支持和幫助！

最后感謝各位老師對(duì)本文的評(píng)閱和指導(dǎo)。

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