SMA及OGFC等沥青混合料采了更多的粗集料,沥青膜厚度降低,从而容易产生氧化老化,水损害及疲劳破坏。矿物质纤维可有效增大沥青的粘度与模量,因此可有效增大沥青混合料的沥青用量及沥青膜厚度,是SMA及OGFC等嵌挤结构混合料不可缺少的纤维稳定剂。试验结果表明道路专用矿物纤维能有效地起到沥青载体作用,防止沥青流失。
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提高高温抗车辙变形能力
由于矿物质纤维可有效增大沥青的粘度与模量,因此是提高各种沥青混合料抗车辙变形的有效技术手段。试验结果(表1)说明,沥青混合料动稳定度随矿物纤维用量增大而增大。(表2)说明,矿物纤维可显著提高SMA混合料抗车辙变形你能力。 表1、AK—13A沥青混合料车辙试验结果(次/mm)
混合料类型
|
动稳定度
|
同未掺矿物纤维比较(%)
|
|
未掺矿物纤维的混合料
|
6707
|
100
|
|
掺0.3%矿物纤维的混合料
|
7647
|
114
|
|
掺0.4%矿物纤维的混合料
|
7848
|
117
|
|
掺0.5%矿物纤维的混合料
|
8250
|
123
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表2、SMA—13A沥青混合料车辙试验结果
项 目
|
车辙次数 次/mm
|
相对变形%
|
|
掺0.3%矿物纤维
|
4678
|
1.62
|
|
掺0.4%矿物纤维
|
5073
|
1.49
|
|
掺0.5%矿物纤维
|
6185
|
1.13
|
尤其值得指出的是,掺加矿物纤维的沥青混合料的温度敏感性大大降低,是解决极端高温条件下路面车辙变形的最有效技术手段。
(表3)是60℃及65℃以下"高粘度沥青"与"矿物纤维+SBS改性技术沥青"混合料动稳定度的试验结果。结果表明,掺加矿物纤维沥青混合料的稳定度下降率更小。 表3、AC—120沥青混合料车辙温度敏感试验结果(次/mm)
混合料类型
|
动稳定度60℃
|
动稳定度(65℃)
|
动稳定度保有率(%)
|
|
未掺矿物纤维的SBS沥青混合料
|
5728
|
——
|
——
|
|
掺0.5%矿物纤维+SBS沥青混合料
|
6883
|
5771
|
84
|
-
提高低温抗裂能力
矿物质纤维可大幅提高沥青混合料的抗拉强度及韧性,从而显著提高沥青路面的低温抗裂能力。各路沥青混合料的试验结果表明(表4、表5),添加矿物纤维可大幅提高各种沥青混合料的低温抗裂能力,且提高抗裂能力的效果与纤维加入量成正比关系。因此,它是解决我国严峻的沥青路面早期水破坏及路面裂纹破坏最有效的方法。 表4、AK—13A沥青混合料小梁弯曲试验结果
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混合料类型
|
最佳沥青用量/%
|
最大弯拉应/
|
要求/
|
同未掺矿物纤维比较(%)
|
|
未掺矿物纤维的混合料
|
4.7
|
2844
|
≥2500
|
100
|
|
掺0.3%矿物纤维的混合料
|
4.8
|
2921
|
103
|
|
掺0.4%矿物纤维的混合料
|
4.9
|
3230
|
114
|
|
掺0.5%矿物纤维的混合料
|
5.0
|
3349
|
118
|
表5、AC-13型级配的车辙,冻融劈裂及低温弯曲试验结果
|
试验项目
|
试验结果
掺0.5%矿物纤维
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技术要求
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试验方法
|
|
车辙试验(次/mm)
|
4462
|
≥2500
|
T0719-1993
|
|
冻融劈裂(%)
|
97.6
|
≥800
|
T0729-2000
|
|
低温弯曲(um)
|
4883
|
≥2500
|
T015-1993
|
-
提高沥青路面水损害能力
由于矿物质纤维能显著提高沥青混合料的抗裂能力,可防止水分浸入混合料及沥青——集料界面,避免沥青——集料剥离,从而防止沥青路面的早期水破坏及改善水稳定性。此外,矿物纤维不吸水,可避免纤维成为水分的微通道浸入沥青——集料界面。
各种沥青混合料中的试验结果表明(表5、表6),矿物纤维可有效改善混合料的水稳定性,混合料抗水损害能力的提高与纤维加入量成正比关系。 表6、AK—13A沥青混合料冻融劈裂试验结果
|
混合料类型
|
最佳沥青用量%
|
冻融后劈裂强度/Mpa
|
未冻融后劈裂强度/Mpa
|
劈裂强度比/%
|
要求/%
|
同未掺矿物纤维比较(%)
|
|
未掺矿物纤维的混合料
|
4.7
|
0.87
|
0.99
|
88.1
|
≥80
|
100
|
|
掺0.3%矿物纤维的混合料
|
4.8
|
0.93
|
1.01
|
92.3
|
105
|
|
掺0.4%矿物纤维的混合料
|
4.9
|
1.03
|
1.08
|
95.4
|
108
|
|
掺0.5%矿物纤维的混合料
|
5.0
|
1.19
|
1.23
|
96.8
|
110
|
五、提高沥青混合料抗氧化老化及疲劳耐久性
试验结果表明(表7),矿物质纤维可大幅减少沥青混合料氧化、老化及疲劳耐久性,可提高达400倍。因此,矿物质纤维是提高沥青混合料疲劳耐久性及使用寿命的一种非常有效手段。
表7、纤维及改性沥青对混合料疲劳耐久性的影响
编号
|
常数a
|
常数b
|
R2
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说明
|
|
1
|
1.00*1013
|
3.25
|
0.972
|
传统密级配+AC20
|
|
2
|
8.42*1015
|
4.06
|
0.962
|
SMA级配+AC20+0.4%矿物纤维
|
|
3
|
5.14*1016
|
4.29
|
0.982
|
SMA级配+SBS改性沥青+0.4%矿物质纤维
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注:以上各项性能提高的分析数据来源于玄武岩矿物纤维诸多工程试验,使用单位可进行相关对比试验。
产品添加量
道路专用矿物质纤维的添加量应视沥青混合料结构及性能要求而定。通常,
对于SMA沥青混合料,添加量为0.3%-0.5%;
对于OGFC沥青混合料,添加量为0.5%;
对于AC及AK等沥青混合料,添加量为0.3%-0.5%
产品拌合工艺
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对于间隙式(Batch)拌合楼
将预先称量好重量的矿物纤维以手工方式同步投入拌和锅,在投入集料后应立即投入纤维进行干拌。干拌时间为8-12秒,不要超过14秒!湿拌时间一般为45-50秒,可根据混合料需要延长湿拌时间。矿物纤维对拌合温度没有任何要求。
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对于连续式(Drum)拌合楼
将矿物纤维以风送的方式与沥青同步喷吹加入。不需要延长拌合时间。拌湿时间一般为45-50秒。矿物纤维对拌合温度没有任何要求