文献综述(或调研报告):
环氧沥青是热固性酸性环氧树脂(连续相)与石油沥青(分散相)共混的两相化学体系。在混合之前,通常将环氧沥青两种组分单独保存,标记为组分A与B,组分A为环氧树脂,组分B为石油沥青和固化剂的混合物。当两种组分混合后,环氧树脂和固化剂就会发生不可逆的化学反应,增加混合物的硬度和强度[1]。其利用环氧树脂的热固性弥补常规沥青热塑性的缺点,从而使沥青具有了强度高、耐腐蚀性好、抗氧化性能优良等特性[2]。从南京长江第二大桥开始,我国引入了环氧沥青这种桥面铺装材料,并由此展开了我国桥面铺装史上新的一页。随后,环氧沥青混凝土桥面铺装又相继用于润扬长江大桥、南京长江三桥、苏通大桥、阳逻长江大桥、杭州湾大桥等国家重点工程 [3]。其长期使用过程中仍存在着疲劳开裂、易磨损等病害,路用性能具体表现为柔韧性低、低温抗性不足、相容性差等,需进一步改性加强[4]。通过在环氧沥青中添加改性剂,已成为环氧沥青研究方向的一个重点。
20世纪50年代后期,国外开始研究纤维改性沥青复合材料。其最初的使用目的是为了预防沥青路面的反射裂缝的产生与发展。在早期的研究中所使用的纤维主要为石棉纤维,1963年Zuehlke在“第24号公路研究文件”中采用马歇尔试验和弯曲试验系统地研究了短切石棉纤维在沥青混合料中的改善效果,而Kietzman[5]等人也在公路研究报告中提出将纤维应用于沥青用量较大的混合料中。由于石棉纤维对环境和人类健康的影响,石棉纤维在沥青路面中的应用受阻,并逐渐被聚合物纤维、木质素纤维和玻璃纤维等所替代。
- 纤维改性剂的效果
纤维用作沥青混凝土改性剂主要有两个原因:(1)提高沥青混凝土的韧性和抗裂性;(2)作为稳定剂,防止沥青混合料漏液[6]。
吴萌萌[7]通过对沥青胶浆及其混合料掺入纤维,对其路用性能进行研究,在试验中选择了木素质纤维、玄武岩纤维和碳纤维作为纤维改性剂。这三种纤维中玄武岩纤维的高温稳定性最好,其次是木素质纤维、碳纤维;而木素质纤维的吸油性最优,吸收沥青质量为自身8.9倍,其次为玄武岩纤维,碳纤维的吸油性最低。在纤维沥青胶浆的常规性能方面,添加纤维提高了沥青胶浆的抗剪切性能与高温稳定性;在流变特性与界面性能方面,纤维的增粘作用提高了其抗高温变形能力与高温稳定性,对低温抗裂性能产生微弱的不利影响。三种纤维中,木素质纤维对沥青混合料的高温稳定性、水稳定性的改善效果要优于玄武岩纤维,碳纤维改善效果最差。
Xi Wang[8]等人对玻璃纤维改性环氧沥青混凝土进行了研制与性能评价, 通过粘度试验和直接拉伸试验研究了不同纤维含量和类型下玻璃纤维改性环氧沥青的性能,试验结果表明玻璃纤维增强了其抗拉强度、断裂伸长率、抗剥落性和水稳定性。
薛永超与钱振东[9]对矿物纤维改性环氧沥青混凝土进行了研制与性能评价,矿物纤维的添加对FEAC的渗透性、抗滑性和高温稳定性的改善效果不明显,但可以显着提高其抗剥落性和水稳定性,此外可以改善FEAC的抗裂性,这点在低温下更为明显。钱振东,刘长波,唐宗鑫,陈磊磊[10]通过研究短切玄武岩纤维(BFCS)对环氧沥青及其混合料性能的影响,得出BFCS可以改善环氧沥青的变形能力、强度性能、高温稳定性能、低温强度、低温变形能力。
但是,纤维改性剂的掺入,提高了沥青的粘度,缩短了允许施工时间,给施工带来更高的要求和更多的挑战。
同时,某些纤维的成本较高,例如玻璃纤维、玄武岩纤维,至于用其改性的沥青性能是否能匹配其高昂的成本,仍然需要研究。
- 试验
对纤维改性沥青混合料(包括纤维改性环氧沥青混合料)进行试验,得到其路用性能的变化,试验内容如下。
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