J9官网

新闻中心

新闻中心

您现在的位置：首页新闻中心新闻动态

新闻动态

玄武岩纤维对沥青崎岖温流变特性影响研究

宣布日期：

2024-12-30

摘要

为探讨玄武岩纤维在使用历程中对沥青性能的影响，接纳海内通例沥青试验和美国Superpave沥青指标试验对0%、1%、3%、5%掺量的纤维沥青的改性作用进行试验比照，研究玄武岩纤维的掺量对沥青崎岖温流变特性的影响。试验结果标明，通例沥青试验中延度试验无法对纤维沥青进行有效评价，软化点、DSR和BBR试验验证了玄武岩纤维可有效提升沥青的崎岖温流变特性，但纤维掺量不宜过高，适宜掺量应为3%左右。对差别类型纤维自身性能比照剖析研究发明，玄武岩纤维具有ji好的力学性能和热稳定性，应用前景辽阔。

要害词：玄武岩纤维 | 崎岖温 | 流变特性 | 性能比照

沥青路面因其良好的行驶质量、低噪音、施工速度快、优异的耐久性和稳定性、可接纳性以及易于维护等优点被广泛应用，且已成为我国门路建设的主要铺装形式。然而，在行车荷载和自然情况等因素的影响下，沥青路面会泛起如趁魅辙、裂缝、坑槽等诸多病害，这些病害会严重影响路面的质量，减少使用寿命，增加养护本钱�？萍既嗽蓖ü诹で嗪土で嗷煜现屑尤胩砑蛹烈愿纳屏で嗉捌浠煜闲阅�，延长路面使用年限[1-3]。玄武岩纤维作为诸多添加剂中的一种，属于矿物纤维，由玄武岩石料在ji高的温度下熔融后拉制而成的连续纤维，具有强度高、耐腐化和耐高温等优点。别的，玄武岩纤维对沥青具有增粘、阻裂和增da模量的作用，可提高其疲劳耐久性。

许多科研人员将玄武岩纤维用于种种型号的基质沥青和改性沥青中，研究玄武岩纤维长度和掺量对沥青混淆料性能的影响，发明合理的玄武岩纤维长度和掺量可全面提升沥青混淆料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性能[4]。研究标明zui佳的玄武岩纤维掺量一般为基质沥青的0.3%~0.4%。玄武岩纤维用于沥青混淆料中的研究较为常见且详细，但玄武岩纤维对沥青的性能影响却少有报道。为此，本文针对差别玄武岩纤维掺量对沥青高温和低温流变特性的影响，通过软化点、DSR、延度和BBR四项试验验证玄武岩纤维对70�；柿で嘈阅艿脑銮啃Ч�，并在此基础上，评价了玄武岩纤维在基质沥青的应用中较木质素纤维和聚酯纤维的优越性。

原质料及制备

玄武岩纤维

所选用玄武岩纤维技术指标见表1。

玄武岩纤维对沥青崎岖温流变特性影响研究

70�；柿で�

沥青接纳东海牌70�；柿で�，具体参数见表2。

玄武岩纤维对沥青崎岖温流变特性影响研究

玄武岩纤维沥青的制备

将70�；柿で嘣�160℃的烘箱中加热至流动状态后，称取0%、1%、3%和5%烘干后的玄武岩纤维加入沥青中，在恒温电子烤炉上人工搅拌10min，使玄武岩纤维在沥青中开端疏散，随纵然用疏散搅拌器在170℃、转速为1000rad/min的条件下拌和，使玄武岩纤维均匀疏散在沥青中。为避免玄武岩纤维沉淀在沥青底部，应严格控制搅拌时间，搅拌结束后立即浇膜进行试验。

试验要领

软化点、延度、DSR和BBR试验按JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混淆料试验规程》中相关要领的要求进行。

结果剖析

软化点和延度

软化点是评价沥青的基础指标，在一定水平上，沥青软化点的崎岖决定了沥青混淆料高温稳定性的强弱。延度则反应沥青在低温情况下的变形能力，是评价沥青塑性的重要指标[5]。因此。划分对差别玄武岩纤维掺量的沥青进行软化点和延度试验，结果见表3。

玄武岩纤维对沥青崎岖温流变特性影响研究

凭据表3结果可知，软化点随着玄武岩纤维掺量的增加而不绝升高，增长幅度在掺量大于3%后降低，说明玄武岩纤维的加入使沥青的高温性能获得了一定水平的上升，但随掺量的增加，上升趋势有所下降；延度试验结果标明，玄武岩纤维的掺入使延度不绝降低，凭据复合质料理论和现有研究综合剖析，可能是因玄武岩纤维掺入后，致使沥青浇膜时应力集中，导致纤维沥青在低温情况下ji易爆发断裂，体现出纤维沥青延度降低的假象，有的延度试验无法用来权衡纤维沥青的低温性能，试验结果与实际情况保存较大差别。

DSR

由于沥青质料的感温特性，在差别温度情况下，沥青对抗变形的能力会爆发相应的变革。美国为了更好地研究沥青的高温粘弹特性，研发了动态剪切流变仪(DSR)试验设备[6-7]。利用DSR设备可对差别纤维掺量的沥青进行温度扫描试验，剖析其复数剪切模量、相位角、趁魅辙因子随着温度的变革。已有研究标明，趁魅辙因子可较好地表征沥青的高温稳定性，趁魅辙因子越大，则说明沥青在高温下对抗变形的能力越好。

本试验接纳DSR流变仪在60℃、65℃、70℃和75℃四种试验温度下对差别玄武岩纤维掺量的沥青进行试验，划分获得剪切模量G?、相位角δ和趁魅辙因子G?/sinδ，结果见图1~图3。

玄武岩纤维对沥青崎岖温流变特性影响研究

从图1～图3可见，玄武岩掺量和温度对沥青高温特性中的G?、δ及G?/sinδ有显著影响。随玄武岩纤维掺量的增加，此3项指标均呈上升趋势。

从图3中可知，各温度下沥青的趁魅辙因子都随玄武岩纤维掺量的增加而增加，各掺量下沥青的趁魅辙因子都随温度的升高而降低，这说明玄武岩纤维可有效提升沥青的趁魅辙因子。其中，玄武岩纤维掺量为3%时较为合理，提升幅度zui大；在60℃情况下，纤维掺量对沥青的趁魅辙因子影响显著，随着温度的不绝升高，这种影响不绝降低，在情况温度抵达75℃时，纤维掺量给沥青趁魅辙因子带来的影响已经微乎其微。

BBR

弯曲梁流变试验(BBR)同样是由美国提出用以权衡沥青在低温情况下对抗变形的能力[8-10]。经过海内外大宗学者的验证后发明，弯曲流变试验的劲度模量S和蠕变柔量m值可有效反应沥青的低温流变性能。普通沥青可通过延度试验检验其低温性能，但前文延度试验标明无法对纤维沥青进行有效评价。为此，基于BBR的弯曲梁流变试验，测得差别玄武岩掺量沥青的劲度模量和蠕变柔量。凭据SHRP计划中划定，60s的劲度模量应不大于300MPa，蠕变柔量应不低于0.3。本试验是在-12℃情况下对差别纤维掺量沥青进行BBR试验，获得60s时的劲度模量S和蠕变柔量m值，其结果见表4。

玄武岩纤维对沥青崎岖温流变特性影响研究

由表4可知，劲度模量均低于300MPa，m值均高于0.3，二者均切合SHRP划定要求。劲度模量S越小，标明沥青的低温稳定性越好，玄武岩纤维掺量为3%时，劲度模量Szui小，此时纤维沥青的低温稳定性zui佳；当纤维掺量增加到5%时，劲度模量S反而增da，说明纤维掺量不宜过多，不然对沥青性能不增强反而减弱。差别掺量下沥青的m值均高于0.3，且差别性较小，与劲度模量S相同的是，当纤维掺量为5%时，m值迅速降低，标明低温性能快速减弱。因此，通太过析综合劲度模量S和m值可知，玄武岩纤维掺量为3%时对沥青低温稳定性的提升效果zui佳。

差别纤维性能比照研究

纤维通常占沥青混淆料的0.2%~0.4%，量少但效果显著，起到了桥接和加筋的要害作用，差别纤维因各自奇特的性能，使其在沥青及沥青混淆料中所起的作用效果和巨细也有所差别[11-12]。为了研究差别纤维自身性能的区别，从物理性能、热稳定性能和吸油率3个角度对玄武岩纤维、木质素纤维和聚酯纤维3种主流纤维的自身性能进行评价。

玄武岩纤维的原质料为玄武岩，取材便当且环保，其制作工艺也较为简易且玄武岩纤维的性能优良[13-15]，成为近年来沥青路面zui常用的纤维稳定剂，应用前景辽阔；木质素纤维是zui突出的植物纤维，取材越发广泛，因其对沥青具有良好的吸附性及较低的本钱，在沥青混淆料中广泛应用，特别是用于SMA沥青混淆料中居多，但因其较低的强度和不耐高温和腐化等性能缺陷，致使其很难获得进一步推广；聚酯纤维作为高分子结构物，具有良好的化学稳定性、耐酸和耐腐化性，力学性能也较为显著，但也保存耐碱性、耐摩性和耐高温性能等较差的缺点。

物理性能

通过对纤维的物理性能进行测试，试验结果见表5。

玄武岩纤维对沥青崎岖温流变特性影响研究

由表5可知，玄武岩纤维的抗拉强度zui高，远高于木质素纤维和聚酯纤维，是木质素纤维的10倍之多。玄武岩纤维在密度方面也有着绝dui的优势，是木质素纤维和聚酯纤维的2倍左右。

热稳定性

沥青及沥青混淆料通常在较高的温度下进行预热、搅拌和压实事情但对纤维的高温稳定性有着一定的要求，若纤维的高温稳定性缺乏格会导致其整体性能大打折扣。因此，有须要对纤维的热稳定性进行研究。

3种纤维各取10g，安排在180℃的烘箱中6h。取出后称取其质量，凭据公式，质量损失＝(加热前质量-加热后质量)/加热前质量×100%盘算，可得出质量损失率，结果见表6。

玄武岩纤维对沥青崎岖温流变特性影响研究

由表6试验结果可知，180℃高温下，3种纤维都有一定的质量损失率，但木质素的损失率较大，为24.9%，从烘箱取出的木质素纤维其外观由原有白色酿成了黄色，这些现象都说明了木质素纤维的热稳定性保存着较大的问题。而玄武岩纤维的质量损失ji小，仅为2.3%，玄武岩纤维在高温情况下外观没有爆发变革，综合说明玄武岩纤维具有良好的热稳定性。

吸油性

称取烘干的3种纤维各5g，记为m1，将其划分置入玻璃杯中，加入100mL煤油并搅拌15min后静置5min。称取试样筛质量为m2，将各玻璃杯中的纤维倒入试样筛，启动纤维吸油率测定仪，时间为10min，完成后称取试样筛和筛内纤维的总质量为m3，试验结果见表7。

玄武岩纤维对沥青崎岖温流变特性影响研究

凭据公式吸油率ｘ＝(m3-m2-m1)/m1×100%盘算，划分可得玄武岩纤维、木质素纤维和聚酯纤维的吸油率划分为56.2%、66.6%和29%。木质素纤维的吸油率较好，植物纤维内部空隙率较大，吸油能力较强。玄武岩纤维的吸油率也较好，虽缺乏木质素纤维，但相差不大。

经济性剖析

凭据市场实际价格对3种纤维的质料增加本钱进行预算剖析，按通例用量设定3种纤维的掺量均为沥青混淆料总质量的0.3%，玄武岩纤维和聚酯纤维致使沥青用量提升0.2%，木质素纤维致使沥青用量增加0.3%，据此得出1t沥青混淆料中3种纤维所增加的本钱预算，结果见表8。

玄武岩纤维对沥青崎岖温流变特性影响研究

由表8可知，每t纤维沥青混淆料所增加的用度约为：聚酯纤维61元/t、玄武岩纤维40元/t、木质素纤维26.7元/t，其余运输费、人工费和拌和费等用度相似，不作剖析比较。结合纤维自身特性，建议接纳玄武岩纤维。

结论

1)软化点试验开端验证了玄武岩纤维具有增强沥青高温性能的功效，基于DSR的温度扫描试验证明玄武岩纤维可对沥青高温稳定性进行有效提升，在情况温度为60℃~70℃之间时尤为明显，温度大于70℃时，玄武岩纤维给沥青高温性能带来的提升不显著。

2)延度试验结果保存较大误差，结合现有研究发明延度试验不适用于对纤维沥青低温性能的评价，需要进一步研发试验要领；但基于BBR的弯曲梁流变试验可很好地反应玄武岩纤维对沥青低温抗裂性的增强，且当玄武岩纤维掺量为3%时，抗裂效果zui佳，掺量高于3%后沥青的低温性能呈下降趋势。

3)3种纤维自身性能研究标明，玄武岩纤维在各方面都体现精彩，具有较好的应用前景；聚酯纤维力学性能和热稳定性良好，但吸油率较低；木质素纤维具有较高的吸油率，但力学性能和热稳定性相比之下较差。因此，在纤维的选择上应凭据工程实际和沥青种类再结合纤维的具体某一或某些性能进行综合比照后选择较佳。

参考文献：

[1]王修山,周恒字,沈森杰,等.纤维增强聚合物改性沥青混淆料路用性能研究[J].公路,2021,66(6):54-59.

[2]谭海勤.差别类型纤维沥青混淆料路用性能研究[J].公路与汽运,2021(3):61-63.

[3]余志群,矿物纤维对SMA-13 沥青混淆料性能影响试验研究[J].黑龙江交通科技,2021,44(1):34-36.

[4]何东坡,左惠宇.玄武岩纤维长度对排水沥青路面性能影响研究[J].公路,2021,66(1):13-18.

[5]薛朝辉.玄武岩纤维改性沥青胶浆低温性能研究[J].粉煤灰综合利用,2020.34(6):89-93.

[6]顾倩俪,寇长江,康爱红,等,混淆长度玄武岩纤维沥青混淆料性能试验研究[J].中国科技论文,2020,15(12):1429-1434.1446.

[7]杨程程,刘朝晖,柳力,等,玄武岩纤维增强沥青混淆料弯拉性能多参数敏感性剖析[J].公路交通科技，2020.37(11):1-7.

[8]何东坡,左惠宇.基于流变学的玄武岩矿物纤维改性岩沥青崎岖温性能研究[J].功效质料,2020,51(10)10081-10088.

[9]马洪忠.玄武岩纤维沥青混淆料性能研究[J].北方交通,2020(10):77-79.

[10]章汪琛,扈憙敏,熊亮,等.差别纤维沥青胶浆抗剪切性[10]能试验研究[J].科学技术与工程,2020,20(12):4890-4895.

[11]陆贵银,肖建,朱唐亮,三种纤维沥青混淆料路用性能的比照研究[J].交通科技,2019(6):108-112.

[12]王敏,蒋应军,尹曌星,等,纤维对强嵌挤骨架密实沥青混淆料路用性能的影响[[J].公路交通技术,2019.35(2):48-52.58.

[13]邱国洲,房建宏,徐安花,等.玄武岩纤维沥青混凝土高温性能研究[J].硅酸盐通报,2019,38(12):3890-3896.

[14]李立顶,马桂荣,程永春,等.基于DSR试验的硅藻土,玄武岩纤维复合改性沥青性能研究[J].质料导报2018,32(S2):484-488.

[15]赵小崇,高淑玲,何世钦.玄武岩纤维掺量对大空隙沥青混淆料动态模量及相位角的影响[J].硅酸盐通报2020,39(4):1331-1342.

全文完。宣布于《公路交通技术》2021年12月。作者简介：黄南华(1990-)，男，重庆市人，本科，工程师，研究偏向为公路设计和宁静研究。Ｅ-mail：1957874921@qq.com。

我司部分文章来源于网络，未能与原作者取得联系，如涉及版权问题请与我们联系，我们会实时处理删除

B216 伺服控制热电型弯曲梁流变仪 (BBR)

Matest-Pavetest的BBR是一种热电型低温沥青弯曲梁流变仪，用于测试沥青胶结料在室温到-40℃（±0.03℃）的弯曲蠕变试验。荷载由微型伺服控制作动器施加，可施加+25N的负载，加载频率可以从静态到动态25Hz，无需配置空压机供应压缩空气。沥青弯曲梁流变仪通过伺服控制，不需要频繁校准以及重复调理空气轴承的压力。只需输入所需的荷载数值，伺服控制的作动器就会以难以置信的精度施加并坚持所设定的荷载。使用装置在机械正面的温度控制器可以很是准确地控制温度。用户可以使用控制器或通过软件设置浴温。沥青弯曲梁流变仪系统的焦点是Matest-Pavetest的控制和数据收罗系统（CDAS2）和（TestLab）软件。

?产品特点

? 沥青弯曲梁流变仪通过伺服控制的设计不需要经常进行标定和重复调解空气轴承的压力

? 加载频率从静态到动态 25Hz

? 不需要配套空压机提供压缩空气

? 接纳外置式固态 Peltier 帕尔贴系统直接热电制冷（无氟）

? 设计了单独的空气 - 水热交换器

? 集成的单独式浴槽，使用乙醇作为浴槽介质进行冷却

? 通过软件控制设定和监测水浴温度

? 全自动荷载闭环控制，无需每次开机手动调解满点/零点等旋钮

了解更多产品信息，获取产品资料，接待垂询TIPTOPJ9官网

效劳热线 | 400-633-0508? ? 邮箱：tiptop@tiptoptest.com

分享：

上一篇：再见2024 你好2025｜元启新程旦会美好！下一篇：土力学 | 应力路径试验与应用

热荐新闻

02-13

2025

凝心聚力共绘蓝图 | J9官网年度总结汇报会圆满落幕！

2025年2月7日至9日，在这充满希望与活力的季节里，上海J9官网科技...

12-17

2024

2024交通基础设施重点研究生长前沿学术集会乐成举行！

12月13日至15日，交通基础设施重点研究生长前沿学术集会如期举行，大...

11-29

2024

第十二届全国工程地质大会深圳顺利落幕！

2024年11月23日，由中国地质学会主办、中国地质学会工程地质专业委...