ｌ９卷 ｌｊ ９Ｊ 河南城建学院学报 ＶｏＩ．１９ Ｎｏ．１ ２０１０｛ｒ ｌ Ｊ Ｊ ＪｆｌＩＪ ＪＩＫＩＩ ｌＪ¨ｌｅｎａｉｌ【１ｌ１ｊｖＰ Ｉ、ｔＪｆ１ ＵＩ’Ｉ）ａｎ ＣＯｌｌＳｌｎｌ（・ｌｉｏｌ Ｊａｎ．２０１０ 文章编号：１６７４—７０４６（２０１０）０１—００４２—０４ 聚丙烯腈纤维沥青混合料抗车辙性能研究 姚立阳’一，马 勤 （１．河南城建学院土木工程系，河南平顶山４６７０３６； ２．兰州理工大学材料科学与工程学院，甘肃兰州７３００５０） 摘要： 本文通过ＴＲＩ Ｉ 、ＡＡＰＡ、ＣＰＮ车辙试验和三轴剪切试验综合评价了聚丙烯腈 纤维沥青混合料的高温抗车辙性能，结果表明无论采用何种方法，添加纤维 对混合料抗车辙能力的提高要明显优于普通沥青混合料，且这些试验方法在 评价抗车辙性能方面具有一定相关性 关键词： 聚丙烯腈纤维；沥青混合料；抗车辙性能；相关性 中图分类号： Ｕ４１６．２１７ 文献标识码：Ａ 车辙是最常见的沥青混凝土路而损坏现象。据统计，在沥青混凝土路面的维修养护中，８０％是因为 车辙变形＿Ｉ 与开裂、水损坏卡Ｈ比，车辙的危害性最大，直接威胁交通安拿，这就是世界各国在防治沥 青混凝土路面的损坏中， 来把防治 辙放在第一位的原 Ｈ～ 聚丙烯腈纤维，具何强度商，不溶解，吸附性懂，在溶剂・ ／ｆ 溶胀，化学性质稳定等特点，可提高路面 的柔韧性，增强路面抗午辙能力，在沥青路面的建设过程中得到 ｒ』’‘泛应用。通过多种方法来评价纤维 沥青混合料抗车辙能力，为聚丙烯腈纤维住沥青混合料中广泛应用提供参考 ｌ原材料与混合料类型 １．１沥青及集料 普通沥青选用壳牌７０号承交沥青，改性沥青采用原沥青为壳牌７０号重交基质沥青，改性剂为深圳 路安特ＳＢＳ（Ｉ—Ｄ）型，掺 为３．８％ 其各项技术指标均满足规范 要求。集料主要采用玄武岩集 料，矿粉为石灰石矿粉，０．０７５筛孔的通过｛ｆ｝为９７％。 １．２沥青混合料 混合料主要采月｝ＡＣ一１６１型和ＳＭＡ—ｌ３ 的级配中值。 １．３ 纤维 纤维采用聚丙烯腈纤维，技术参数 表１ 、 表１ 聚丙烯腈纤维技术参数 ２抗车辙性能试验分析 ２．１ ＴＲＬＬ车辙试验 目前，我国交通部行业规范采用ＴＲＬＬ车辙试验方法评价沥青混合料的高温车辙抵抗能力。该试 验方法规定试件尺寸为３００ｎｕｎ×３００ｎｕｎ×５０ｒａｍ，轮胎接地压力为０．７ＭＰａ，试验温度为６０℃。试验小轮 每分钟往返４２次，以第６０ｍｉｎ的变形ｒＪ（６０）与第４５ｍｉｎ的变形ｄ（４５）之差的时间速率表示试件抵抗车 稿日期：２００９一１０—２１ 第一作者简介：姚立阳（１９７６一），男，河南南召人，河南城建学院土木工程系讲师，在读博士。主要从事 路面材料耐久性研究 第ｌ９卷 １ ｊ９】 姚 … ：聚Ｉ～烯 纤维 Ｉ ／＼料抗１ｌ辙 能研究４３ 辙变形的能力，称为动稳定发ＤＳ，见图ｌ。Ｉ）ｓ＝ ，单位为次／ｎｍ 图１ ＴＲＬＬ车辙示意图 为了研究聚丙烯腈纤维沥青混合料的高温稳定性和车辙抵抗能力，采用标准ＡＣ一１６１型沥青混合 料。对于无纤维添加的情况，马歇尔试验确定的最佳沥青用量为４．２％，添加０．２％聚Ｉ 唏睛纤维的混 合料，其马歇尔法确定的最佳沥青用量为４．７％。两种混合料的主要体积参数和车辙试验结果见表２。 表２ ｒＲＩ Ｌ车辙试验结果比较 由表２可见，两种混合料的体积参数基本相同，掺入聚丙烯腈纤维的沥青混合料尽管其沥青用量较 未掺纤维的有所提高，但由于聚丙烯腈纤维优越的增粘作用和填充作用，后哲的动稳定度测定结果明显 高于前者，约为后者的１．４６倩 ２．２ 自动沥青路面分析仪（ＡＡＰＡ）试验 自动沥青路而分析仪（ＡＡＰＡ）沥青混合料车辙试验的｝式件尺寸为长３０ｃ 、宽ｌ２．５ｃ・１１１、高７．５ｃｍ。沥 青混合料试件采用专用振动碾压成 机制作，以保证其空隙率接近施工压实后的现场空隙率（通常控制 在６％～８％的范【｛＝＝ｆ『大ｊ） ＡＡＰＡ车辙试验装置除了可以进行 车辙试验外，还可以进行 一试件尺寸 的疲劳试验和浸水年辙试验 ＡＡＰＡ试 验机的车辙试验最早由美圜佐治亚大学 提出，后经改进列入ＡＡＳＨ ＦＯ预备标准 中 ＡＡＰＡ车辙试验是通过充气压力为 ０．７ＭＰａ的充气胶管向试件传递荷载的， 传递荷载的钢制小轮设有凹槽，正好与 充气胶管直径吻合。通过气压传动装置 向钢制小轮施加荷载并在试验过程中保 图２ ＡＡＰＡ车辙试验原理 持不变。小轮每分钟运行６０个往返，以８０００次加荷次数下试件中心处累积变形量作为评价试件高温 稳定性与车辙抵抗能力的技术指标。ＡＡＰＡ车辙试验原理见图２。 试验温度控制在６０℃，加工好的试件要在室温下（２５±３）ｃｃ冷却４ｈ，然后放到自动沥青路面分析仪 中，在试验温度６０℃下养护６ｈ后启动试验，ＡＡＰＡ同时可进行３个试件的平行性试验，并以３个试件的 平均值作为试验结果 采用改性沥青配制了掺入木质素纤维和聚丙烯腈纤维的ＳＭＡ—ｌ３型沥青混合料：经马歇尔试验 第１９巷第１ 姚 Ｉ５ＩＪ等：聚 烯睛纤维沥青混合料抗 辙性能研究 ４５ ：丁为沥青混合料的抗剪强度， 为正应力，Ｃ为沥青混合料的粘聚力，≯为沥青混合料的内摩 擦角、 轴试验的力学模型见图５。 慢度ｔ Ｉ Ｊ Ｊ－Ｉ，；ＺＪ ｏ。 试什 … ｏ３ 图５三轴试验模型 采用ＡＣ一１６１型沥青混合料进行对比试验，结果见表４。试验结果表明，掺加０．２％聚丙烯腈纤维 混合料的抗剪强度高出普通沥青混合料３５％，其粘聚力ｓ￣，／Ｊｎ ３６％，内摩擦角也略有增加，高温条件下的 力学性能明显好于普通沥青混合料。 表４三轴试验结果 ３结论 对于抗车辙能力的提高，无论采用上述何种车辙试验方法都得到了同样的结果，表明聚丙烯腈纤维 沥青混合料的抗车辙能力明显高于普通沥青混合料，同时又说明上述车辙试验方法在评价抗车辙能力 方面具有一定的相关性。对于ＳＭＡ混合料而言，掺加聚丙烯腈纤维的改善效果也要好于木质素纤维的 改善效果。因此，通过掺加新型聚合物纤维材料来改善路面的高温稳定性，特别是在改善抗车辙能力方 面是最有效的方法之一 参考文献 ｌｌｊＷｉｌｌｉａｍｓ，Ｃ．Ｒ．，Ｐｒｏｗｅｌｌ Ｂ．Ｄ．Ｃ‘）ｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｌａｌｓ）ｒａｔｏｒｙ Ｗｈｅｅｌ—Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｔｅｓｔ Ｒｅｓｕｌｔｓ ｔｏ ＷｅｓＴｒａｃｋ Ｐｅｒｆｏｒ— ｍａｎｅｅ．Ｉｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｒｅｃｏｒｄ：Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｂｏａｒｄ，Ｎｏ．１６８ｌ，ＴＲＢ， Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｕｎｃｉｌ，Ｗａｓｈｉｎｇｌｏｎ，Ｄ．Ｃ．，２０００． ［２］Ｂｒｏｗｎ，Ｅ．Ｒ．，Ｋａｎｄｈａｌ Ｐ．Ｓ．，Ｚｈａｎｇ Ｊ．Ｐｅｒｆｏｉｍａｎｅｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｆｏｒ Ｈｏｔ Ｍｉｘ Ａｓｐｈａｌｔ．ＮＣＡＴ Ｒｅｐｏｒｔ Ｎｏ．２００１ —０５，Ａｕｂｕｒｎ，Ａｌａ．Ｎｏｖｅｍｌ￣ｒ ２００１． ［３］Ｐｏｗｅｌｌ Ｒ Ｂ．Ｌａｔ￣）ｒａｔｏｒｙ １３ｒＯｌｌｌｌａｎ（・ｅ Ｆｅｓｔｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｅ ＮＣＡＴ Ｐａｖｅｍｅｎｔ Ｔｅｓｔ Ｔｒａｃｋ［Ａ］．Ａｎｎｕａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｆ Ｔｒａｎｓ－ ｏｒｐｔａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｂｏａｒｄ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，Ｄ．Ｃ．２００３ ４ １ Ｎｅｖｅｈ，Ｇ．，Ｔｈａｎｆ（）ｈｔ Ｈ．．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｆｅｒｅｎｔ Ｒｏａｄ Ｓｔｕｃｔｒｕｒｅｓ ａｎｄ Ａｓｐｈａｈ Ｍｉｘｔｕｒｅｓ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｐａｖｅｍｅｎｔ—Ｒｕｔｔｉｎｇ Ｔｅｓｔｅｒ．：Ｐｒｔ￣ｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ａｓｓｏｅｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｓｐｈａｌｔ Ｐａｖｉｎｇ Ｔｅｃｈ－ ｎｏｌｏｇｉｓｔｓ，Ｖｏ１．５７，ｌ９８８，ＰＰ．３２０—３４５． ［５］ＮＣＨＲＰ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ２９ １：Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐａｖｅｍｅｎｔ Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．ＴＲＢ，Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅ— ｓｅａｒ（。ｈ Ｃｏｕｎｃｉｌ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，Ｄ．Ｃ．，２０００． ［６￣ＪＴＪ０１４—２００４．公路沥青路面设计规范［ｓ］． ［７￣ＪＴＧＦ４０—２００４．公路沥青路面施工技术规范［Ｓ］． ［８］ＪＥＢ Ｓ ＴＩＮＧ，Ｍ．ＡＳＣＥ；Ｒ０ＳＡＬ．ＳＡＮＴＯＮＩ，Ｍ．ＡＳＣＥ；ａｎｄ ＳｒＥＶＥ Ｌ，Ｍ．ＡＳＣＥ．Ｆｕｌｌ—Ｓｃａｌｅ Ｆｉｅｌｄ Ｔｅｓｔｓ ｏｆ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｉｂｅｒ—Ｒｅｉｎｆｏｒ￣。ｅｄ Ｓａｎｄ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００２（９）：９—１６． （下转第５８页） 河南城建学院学报 ２０１０年１月 ［６］王熊，郭宏．高新技术在现代食品工业中的应用一膜分离技术［Ｊ］．食品科学，１９９８，１９（１Ｏ）：４—６． Ｓｔｕｄｙ ０ｆ ｕｓｉｎｇ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ‘ ● ‘ ●Ｉ＿－ ＇ ‘０ ＳＨＡ０ Ｗｅｎ—ｙａｏ．ＣＨＥＮＧ Ｃｈｅｎ—ｑｕａｎ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｃｅｈｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉａｍｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｍｅｎ ３６１００５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ ｂｒｉｅｆ．Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｎ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｗａｓ ｔｅｓｔｅｄ ｉｎ ｄｅ・ ｃｏｌｏｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｐｒｏｔｅｉｎｉｚａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ（ＮＦ）ａｎｄ ｕｌｔｒａｆｉｌｔａｒｔｉｏｎ（ＵＦ）ｍｅｍｂｒａｎｅ．Ｍｅｍｂｒａｎｅ ｆｌｕｘ，ｃｏｎ— ｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｆｉｌｔａｒｔｅ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｐｅｎｉ— ｃｉｌｌｉｎ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｙｓｔｅｍ Ｗａｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｉｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄ ａｄｖａｎｃｅｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｆｉｌｔｒａ・ ｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ；Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｎ；Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｆｌｕｘ；ＵＦ Ｍｅｍｂｒａｎｅ；ＮＦ Ｍｅｍｂｒａｎｅ （上接第４５页） ［９］刘宗波，柏朝晖，刘一．热沥青混合料车辙易感性实验［Ｊ］．交通标准化，１９９９（４）：２５—２７． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ０ｆ ｒｕｔｔｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ０ｆ ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ ｆｉｂｅｒ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ＹＡ０ Ｌｉ—ｙａｎｇ 一．ＭＡ Ｑｉｎ （１．Ｈｅｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｕｒｂａｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ ４６７０３６，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭａｔｅｒｉａｌ ｃＳｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉｚｍｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｖａｌｕａｔｅｓ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ ｔｈｅ ｒｕｔｔｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ ｆｉｂｅｒ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｂｙ ＴＲＬＬｌ ＡＡＰＡｌ ＣＰＮ ｗｈｅｅｌ ｒｕｔｔｉｎｇ ｔｅｓｔ ａｎｄ Ｔｒｉａｘｉａｌ ｓｈｅａｒ ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｆｉｂｅｒ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｈｔａｎ ｎｏｒｍａｌ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｉｎ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｒｕｔｔｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｗｉｔｈ ａｎｙ ａｂｏｖｅ ｍｅｔｈｏｄ．Ａｎｄ ｔｈｅｓｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｈａｖｅ ｒｅｌｅ— ｖａｎｃｅ ｉｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｒｕｔｔｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙａｅｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ ｆｉｂｅｒ；ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ；ｒｕｔｔｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｒｅｌｅｖａｎｃｅ