瀝青混合料性能、使用環(huán)境與路面損害的關(guān)系

瀝青混合料性能、使用環(huán)境與路面損害

的關(guān)系

BasicRelationsAmongAsphaltMixtureProperties,WorkingEnvironmentandPavement’sPrematureDestruction劉立新(L.X.Liu)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程博士副教授Ph.D.&Asso.Prof.inMaterialsScience,HarbinInst.ofTech.

加拿大麥克瑪斯特大學(xué)材料科學(xué)與工程博士后Post-DoctoralFellowinMaterialsScience,

McMasterUniv.,Canada交通部公路司：攻克我國瀝青路面早期損害頑癥

China:ToCuretheStubbornDiseaseofPavementPrematureDestruction

?早期破壞的三個主要特點：

CharacteristicsofPrematureDestruction:

損壞時間早，損壞面積寬，損壞程度重。?早期破壞的三種主要形式：

PatternsForPrematureDestruction:

路面變形，路面裂縫，早期水損害。

路面服務(wù)性能的要求

——路面的主要破壞方式美國提出路面服務(wù)性能指標PSI（PavementServiceabilityIndex）：路面平整度(Flatness):

路面坑剿，松散，唧漿，推移及擁包，橋面伸縮縫路面裂縫(Cracking):

溫度應(yīng)力裂紋，反射裂紋車轍變形(Rutting):瀝青路面早期損壞原因分類

ClassificationforFactorsCausingPrematureDestruction外因

(ExternalFactors)——

工作環(huán)境

WorkingEnvironment內(nèi)因(InternalFactors)——瀝青混合料性能

AsphaltMixProperties

生產(chǎn)與施工質(zhì)量

Production&PavingQuality

外因:

工作環(huán)境與路面服務(wù)性能

ExternalCauses:WorkingEnvironment載荷環(huán)境(Loading):

車流量，載重。行車載荷作用：剪切力；沖擊載荷作用:沖擊應(yīng)力；往復(fù)載荷作用:“加工硬化”—機械疲勞

氣候環(huán)境(Weather):

高溫，低溫，氣溫變化，雨水。氣溫：路面材料性能變化，溫度應(yīng)力，溫度裂紋，溫度疲勞，高溫變形；雨水：早期水破壞

地理環(huán)境(Geological):

橋梁，坡道，隧道………

瀝青混合料的構(gòu)成

CompositionofAsphaltMixture材料組成=多相復(fù)合材料(Multi-PhaseComposite)

1）基體=瀝青；分散相=集料+礦粉+纖維

2）分解：瀝青混合料=瀝青膠泥+集料+空隙瀝青膠泥=瀝青+礦粉+纖維力學(xué)行為=基體力學(xué)行為+分散相力學(xué)行為

MechanicBehavior=CombinationofMatrix&Constituent’sMechanicBehavior

1）基體力學(xué)行為=混合料的宏觀力學(xué)行為基礎(chǔ)

2）分散相力學(xué)行為=混合料的細觀力學(xué)行為

瀝青的粘彈性力學(xué)與材料學(xué)基本原理

ViscoelasticMechanicsandMaterialScienceForAsphaltMixture

I—瀝青的基本材料性質(zhì)組成(Composition):

瀝青精(Asphaltene)—

強度和彈性(脆性Brittle)

樹脂(Resins)

—

粘聚芳香(Aromatics)

—

粘聚飽和族(Saturate)—

韌性（柔性Flexibility）老化(Aging):

飽和族—芳香—樹脂—瀝青精瀝青青的的粘粘彈彈性性力力學(xué)學(xué)與與材材料料學(xué)學(xué)基基本本原原理理ViscoelasticMechanicsandMaterialScienceForAsphaltMixtureII—彈性性體體，，粘粘性性體體，，粘粘彈彈性性體體彈性性體體—虎克克定定律律:σ=Gγγ粘性性體體—牛頓頓定定律律：：σ=ηηγγ'粘彈彈性性體體—彈性性(粘性性））-粘彈彈性性對對應(yīng)應(yīng)CP法則則(CorrespondancePrinciple)σ=G*（ω,t）γσ=ηη*（ω,t）γ'瀝青青的的粘粘彈彈性性力力學(xué)學(xué)與與材材料料學(xué)學(xué)基基本本原原理理ViscoelasticMechanicsandMaterialScienceForAsphaltMixtureIII—瀝青青粘粘彈彈性性體體的的“剪切切變變稀稀”現(xiàn)象象瀝青青粘粘度度—剪切切應(yīng)應(yīng)變變速速率率的的函函數(shù)數(shù)—““剪切切變變稀稀””現(xiàn)現(xiàn)象象Viscosity––FunctionofShearStrainRate––““ShearDilution””PhenomenonCross模型型:(ηηo–ηη)/(ηη-ηη∞)=(Kγγ')m“冪律律模模型型”—中等等剪剪切切速速率率：：η=K2γ'n-1Sisko模型型—高剪剪切切速速率率：：η=ηη∞+K2γ'n-1瀝青青的的粘粘彈彈性性力力學(xué)學(xué)與與材材料料學(xué)學(xué)基基本本原原理理ViscoelasticMechanicsandMaterialScienceForAsphaltMixtureIII—瀝青青粘粘彈彈性性體體的的“剪切切變變稀稀”現(xiàn)象象瀝青青的的粘粘彈彈性性力力學(xué)學(xué)與與材材料料學(xué)學(xué)基基本本原原理理III—瀝青青粘粘彈彈性性體體的的“剪切切變變稀稀”現(xiàn)象象瀝青青的的粘粘彈彈性性力力學(xué)學(xué)與與材材料料學(xué)學(xué)基基本本原原理理III—瀝青青粘粘彈彈性性體體的的“剪切切變變稀稀”現(xiàn)象象瀝青青的的粘粘彈彈性性力力學(xué)學(xué)與與材材料料學(xué)學(xué)基基本本原原理理ViscoelasticMechanicsandMaterialScienceForAsphaltMixtureIII—剪切切法法向向應(yīng)應(yīng)力力與與“瀝青青爬爬桿桿遷遷移移”現(xiàn)象象對于于粘粘彈彈性性體體，，剪剪切切應(yīng)應(yīng)力力可可以以產(chǎn)產(chǎn)生生法法向向應(yīng)應(yīng)力力:N1=σσxx–σσyy=Aγγ'2+O(γγ'4)N2=σσyy–σzz=Bγγ'2+O(γγ'4)在一一定定剪剪切切速速率率范范圍圍內(nèi)內(nèi)，，第第一一法向向應(yīng)應(yīng)力力具具有有冪冪律律行行為為：N1=Aγγ'm法向向應(yīng)應(yīng)力力—“瀝青青爬爬桿桿遷遷移移”（Weissenberg效應(yīng)應(yīng)））—改變變?yōu)r瀝青青的的原原始始分分布布狀狀況況—路面面離離析析瀝青青的的粘粘彈彈性性力力學(xué)學(xué)與與材材料料學(xué)學(xué)基基本本原原理理ViscoelasticMechanicsandMaterialScienceForAsphaltMixtureIV—““剪切切法法向向應(yīng)應(yīng)力力”與“瀝青爬桿桿遷移”現(xiàn)象瀝青的粘粘彈性力力學(xué)與材材料學(xué)基基本原理理ViscoelasticMechanicsandMaterialScienceForAsphaltMixtureV—拉伸應(yīng)力力應(yīng)變：：屈服行行為與“應(yīng)變軟化化”瀝青的粘粘彈性力力學(xué)與材材料學(xué)基基本原理理ViscoelasticMechanicsandMaterialScienceForAsphaltMixtureVI—粘彈性變變形的基基本力學(xué)學(xué)模型瀝青的粘粘彈性力力學(xué)與材材料學(xué)基基本原理理ViscoelasticMechanicsandMaterialScienceForAsphaltMixtureVI—粘彈性變變形的基基本力學(xué)學(xué)模型瀝青的粘粘彈性力力學(xué)與材材料學(xué)基基本原理理ViscoelasticMechanicsandMaterialScienceForAsphaltMixtureVI—粘彈性變變形的基基本力學(xué)學(xué)模型開爾芬模模型:σ(t)=Gγ+ηηγ'γ(t)=(σo/G){1-exp(-t/λ)}應(yīng)變增長長推遲麥克斯韋韋模型：：σ+λλσσ'=ηηγ'σ(t）=σo{1-exp(-t/λ)}應(yīng)力增長長推遲σ(t）=σoexp(-t/λ)應(yīng)力松弛弛伯格斯（（Burges）模型：：特征時間間：λ=η/G瀝青的粘粘彈性力力學(xué)與材材料學(xué)基基本原理理ViscoelasticMechanicsandMaterialScienceForAsphaltMixtureVII—蠕變與蠕蠕變疲勞勞(CreepandFatigue)瀝青的粘粘彈性力力學(xué)與材材料學(xué)基基本原理理ViscoelasticMechanicsandMaterialScienceForAsphaltMixtureVII—蠕變與蠕蠕變疲勞勞蠕變與應(yīng)應(yīng)力的關(guān)關(guān)系:ε'=Aσn蠕變破壞壞強度σe與蠕變變變形強度度σr的定義：：蠕變與溫溫度的關(guān)關(guān)系:ε'=dε/dt=Aoσne-k/T蠕變疲勞勞：Df=AfσaftR瀝青的粘粘彈性力力學(xué)與材材料學(xué)基基本原理理ViscoelasticMechanicsandMaterialScienceForAsphaltMixtureVIII—振蕩剪切切動態(tài)力力學(xué)分析析(OscillatingDynamicAnalysis)瀝青的粘粘彈性力力學(xué)與材材料學(xué)基基本原理理ViscoelasticMechanicsandMaterialScienceForAsphaltMixtureVIII—振蕩剪切切動態(tài)力力學(xué)分析析(OscillatingDynamicAnalysis)?應(yīng)力分析析：σ(t)=[ηωωγo/(1+ω2λ2)](ωωλcosωt-sinωt)σ(t)=G'γγ+G''γγ'式中G'(ωω)=ηωω2λ/(1+ω2λ2)=Gωω2λ2/(1+ω2λ2)—動態(tài)剛度度（儲存存模量））G''(ωω)=ηηω/(1+ω2λ2)—剪切損耗耗模量?CP法則：σ(t)=G*γγ(t)G*(ωω)=iωω∫o∞φ(ξ)exp(-iωξ)dξG*(ω)=G'(ω)+iG''(ω)——復(fù)數(shù)剪切切模量tanδδ=G''(ω)/G'(ω)——動態(tài)損耗耗角因子子瀝青的粘粘彈性力力學(xué)與材材料學(xué)基基本原理理ViscoelasticMechanicsandMaterialScienceForAsphaltMixtureVIII—振蕩剪切切動態(tài)力力學(xué)分析析(OscillatingDynamicAnalysis)瀝青的粘粘彈性力力學(xué)與材材料學(xué)基基本原理理ViscoelasticMechanicsandMaterialScienceForAsphaltMixtureIX—描述瀝青青力學(xué)行行為的基基本材料料參數(shù)低溫瀝青青—準彈性體體材料參數(shù)數(shù)：模量（勁勁度）G，屈服服強度σc，韌性εc材料破壞壞方式：低溫蠕變變脆性開開裂高溫瀝青青—粘彈性體體材料參數(shù)數(shù)：模量（勁勁度）G，粘度η，相位角角δ?判斷抗粘粘彈性變變形能力力綜合材材料參數(shù)數(shù)：復(fù)數(shù)剪切切模量G*?判斷蠕變變永久變變形能力綜合合材料參數(shù)：蠕變變形形強度σr材料破壞壞方式：高溫蠕變變變形+蠕變疲勞勞開裂路面損害害形式I.——車轍變形PatternsForPavementPrematureDestructionI.——Rutting路面損害害形式I.——車轍變形PatternsForPavementPrematureDestructionI.——Rutting粘彈性變變形力學(xué)學(xué)模型（（麥克斯斯韋模型型）γ(to+Δt）=σ(to+Δt）/G2*=(σσo/G2*)[1-exp(-to/λ)]exp(-Δt/λ)影響因素素討論：：?載荷環(huán)境境：載荷σo；行車速度度（載荷荷作用時時間to）車流量（（載荷間間隙時間間Δt）?溫度環(huán)境境：松弛復(fù)數(shù)數(shù)剪切模模量G2*，特征時間間λ=η/G?材料性能能：松弛復(fù)數(shù)數(shù)剪切模模量G2*，特征時間間λ=η/G路面損害害形式I.——車轍變形PatternsForPavementPrematureDestructionI.——Rutting技術(shù)解決決方案(TechnicalSolutions)?SMA等嵌擠結(jié)結(jié)構(gòu)級配配(Stone-to-StoneContact)?瀝青改性性(AsphaltModification)?摻加纖維維(FiberReinforcement)懸浮結(jié)構(gòu)構(gòu)與嵌擠擠結(jié)構(gòu)級級配密級配的的粗集料料骨架嵌擠結(jié)構(gòu)構(gòu)(SMA)的粗集料料骨架“StoneonStone””ContactWISCONSIN1991CourtesyofJohnBukowski路面損害害形式II.——路面裂紋紋PatternsForPavementPrematureDestructionII.——Cracking路面溫度應(yīng)力力裂紋的的形成過過程路面損害害形式II.——路面裂紋紋PatternsForPavementPrematureDestructionII.——Cracking路面反射射裂縫的的形成過過程路面損害害形式II.——路面裂紋紋PatternsForPavementPrematureDestructionII.——Cracking低溫壽命命估算與與技術(shù)解解決方案案低溫蠕變變脆性開開裂壽命命估算TR=[A（1+m）σom]-1技術(shù)解決決方案：：?摻加纖維維—提高混合合料強度度與韌性性?設(shè)置路基基應(yīng)力層層—釋放應(yīng)力力路面損害害形式II.——路面裂紋紋PatternsForPavementPrematureDestructionII.——Cracking路面反射射裂縫的的技術(shù)解解決方案案路面損害害形式III.—早期水破破壞PatternsForPavementPrematureDestructionIII.——WaterDamaging“瀝青爬桿桿遷移”與早期水水損害的的關(guān)系機理:?瀝青—粘彈性體體—剪切應(yīng)力力作用下下產(chǎn)生法向應(yīng)力力?集料—彈性體—不產(chǎn)生法向應(yīng)力力?瀝青與集集料的相相對運動動—瀝青遷移移—路面離析析?基層空隙隙增大且且連通—負壓—吸水技術(shù)解決決方案：：?摻加纖維維—增大瀝青青遷移的的內(nèi)磨擦擦阻力路面損害害形式III.—早期水破破壞PatternsForPavementPrematureDestructionIII.——WaterDamaging“水動力作作用”與早期水水損害的的關(guān)系機理:?空隙水分分—車輛載荷荷—水動力作作用?瀝青粘度度增大—變脆—開裂?裂紋—滲水微通通道—水損害技術(shù)解決決方案：：?摻加纖維維—提高抗裂裂能力路面損害害形式III.—早期水破破壞PatternsForPavementPrematureDestructionIII.——WaterDamaging“不均勻收收縮微裂裂紋”與早期水水損害的的關(guān)系路面損害害形式III.—早期水破破壞PatternsForPavementPrematureDestructionIII.——WaterDamaging“混合料離離析”與早期水水損害的的關(guān)系CoarseGradationsConventionalGradationsEqualAirVolumes(%VTM)-FinerGradationSmallerSizedVoids(Lesschanceforinter-connectedvoids)-CoarserGradationLargerSizedVoids(morechanceforinter-connectedvoids)相同空空隙率率下嵌嵌擠結(jié)結(jié)構(gòu)混混合料料更容容易形形成相相互連連接的的空隙隙內(nèi)因：：瀝青青性能先先天不不足造造成路路面早早期破破損1.瀝青高高溫軟軟化(粘度下下降)+載荷+高溫=車轍變變形2.瀝青低低溫脆脆化（（韌性性與屈屈服強強度太太低+老化））=路面裂裂紋3.粘彈性性遷移移+脆性+雨水=早期水水損害害“瀝青+纖維”的粘彈彈性力力學(xué)與與復(fù)合合材料料細觀觀力學(xué)學(xué)原理理ViscoelasticMechanicsandCompositeMicro-MechanicsForFiber-Reinforcement改性瀝瀝青—“合金化化”原理—局限性性?關(guān)于加加入量量：1）受瀝瀝青溶溶解度度的嚴嚴格限限制2）受拌拌合施施工的的限制制?關(guān)于效效果：1）增大大粘度度：ηG=ηηm{1+CoK(T)Mα(T)}增粘因因子隨隨溫度度升高高而急急劇降降低2）提高高強度度：作用有有限3）提高高韌性性：非常困困難（（甚至至起負負面作作用））4）老化化：改性劑劑同樣樣老化化疲勞勞“瀝青+纖維”的粘彈彈性力力學(xué)與與復(fù)合合材料料細觀觀力學(xué)學(xué)原理理ViscoelasticMechanicsandCompositeMicro-MechanicsForFiber-ReinforcementI.增加粘粘度——愛因斯斯坦粘粘度原原理?“瀝青+纖維”的粘度度：ηC=ηηm(1+KEVf)?愛因斯斯坦粘粘度原原理的的重要要意義義：1）與纖維加加入量成線線性正比；；2）纖維需與與瀝青很好好粘合及合合適的長徑徑比；3）木質(zhì)素纖纖維“吸油”的謬論；4）“增粘因子”與溫度無關(guān)關(guān)?！盀r青+纖維”的粘彈性力力學(xué)與復(fù)合合材料細觀觀力學(xué)原理理ViscoelasticMechanicsandCompositeMicro-MechanicsForFiber-ReinforcementI.增加粘度——愛因斯坦粘粘度原理“瀝青+纖維”的粘彈性力力學(xué)與復(fù)合合材料細觀觀力學(xué)原理理ViscoelasticMechanicsandCompositeMicro-MechanicsForFiber-ReinforcementI.增加粘度——中空管不利利于抗車轍轍變形能力力A.車轍變形速速率:礦物纖維比比木纖約降降低50%“瀝青+纖維”的粘彈性力力學(xué)與復(fù)合合材料細觀觀力學(xué)原理理ViscoelasticMechanicsandCompositeMicro-MechanicsForFiber-ReinforcementI.增加粘度——中空管不利利于抗車轍轍變形能力力B.動穩(wěn)定度:礦物纖維比比木纖約提提高40-60%“瀝青+纖維”的粘彈性力力學(xué)與復(fù)合合材料細觀觀力學(xué)原理理ViscoelasticMechanicsandCompositeMicro-MechanicsForFiber-ReinforcementI.增加粘度——愛因斯坦粘粘度原理“瀝青+纖維”的粘彈性力力學(xué)與復(fù)合合材料細觀觀力學(xué)原理理ViscoelasticMechanicsandCompositeMicro-MechanicsForFiber-ReinforcementI.增加粘度——愛因斯坦粘粘度原理“瀝青+纖維”的粘彈性力力學(xué)與復(fù)合合材料細觀觀力學(xué)原理理ViscoelasticMechanicsandCompositeMicro-MechanicsForFiber-ReinforcementII.增加彈性模模量——復(fù)合材料細細觀力學(xué)原原理“瀝青+纖維”的模量（勁勁度Stiffness）：G=Gm（1-Vf）+GfVf1）與纖維加加入量成線線性正比關(guān)關(guān)系；2）與纖維彈彈性模量成成線性正比比關(guān)系?！盀r青+纖維”的粘彈性力力學(xué)與復(fù)合合材料細觀觀力學(xué)原理理ViscoelasticMechanicsandCompositeMicro-MechanicsForFiber-ReinforcementII.增加彈性模模量——復(fù)合材料細細觀力學(xué)原原理

彈性模量(kg/cm2)

25℃

40℃

AC20

8119

3085

AC20+0.4%礦物纖維

9979

4506

AC20+SBS改性劑+0.4%礦物纖維

15430

5568

“瀝青+纖維”的粘彈性力力學(xué)與復(fù)合合材料細觀觀力學(xué)原理理ViscoelasticMechanicsandCompositeMicro-MechanicsForFiber-ReinforcementIII.增強作用——復(fù)合材料細細觀力學(xué)原原理“瀝青+纖維”的強度（Strength):σcu=σfuVfCo/K+σ'mu(1-Vf)1）與纖維強強度成線性性正比關(guān)系系；2）與纖維強強度成線性性正比關(guān)系系；3）關(guān)于聚脂脂等有機類類纖維—為何不適合合瀝青？“瀝青+纖維”的粘彈性力力學(xué)與復(fù)合合材料細觀觀力學(xué)原理理ViscoelasticMechanicsandCompositeMicro-MechanicsForFiber-ReinforcementIII.增強作用——復(fù)合材料細細觀力學(xué)原原理福倍安道路路專用礦物物纖維在AC-13型級配中的的試驗結(jié)果果“瀝青+纖維”的粘彈性力力學(xué)與復(fù)合合材料細觀觀力學(xué)原理理ViscoelasticMechanicsandCompositeMicro-MechanicsForFiber-ReinforcementIV.增韌作用——復(fù)合材料細細觀力學(xué)原原理“瀝青+纖維”的韌性（Toughness)：1）殘余應(yīng)變變引起的裂裂紋尖端應(yīng)應(yīng)力集中因因子降低量量：?K≈-0.48GVfγiiH1/2/(1-υυ)2）顯微裂紋紋的“增韌”效果：?K1≈-0.40GθTH1/23）顯微裂紋紋導(dǎo)致材料料軟化產(chǎn)生生的增韌效效果：?K2/K≈1.42N“增韌”效果：與纖維加入入量線性成成正比關(guān)系系“瀝青+纖維”的粘彈性力力學(xué)與復(fù)合合材料細觀觀力學(xué)原理理ViscoelasticMechanicsandCompositeMicro-MechanicsForFiber-ReinforcementIV.增強增韌作用——復(fù)合材料細細觀力學(xué)原原理“瀝青+纖維”的粘彈性力力學(xué)與復(fù)合合材料細觀觀力學(xué)原理理ViscoelasticMechanicsandCompositeMicro-MechanicsForFiber-ReinforcementIV.增強增韌作作用——復(fù)合材料細細觀力學(xué)原原理福倍安礦物纖維在在瀝青中的的分布—瀝青膜電子子顯微鏡照照片“瀝青+纖維”的粘彈性力力學(xué)與復(fù)合合材料細觀觀力學(xué)原理理ViscoelasticMechanicsandCompositeMicro-MechanicsForFiber-ReinforcementIV.長效增韌——提高瀝青混混合料抗老老化性能纖維可減輕輕老化約20%-40%，改性瀝青青約減輕0-20%?！盀r青+纖維”的粘彈性力力學(xué)與復(fù)合合材料細觀觀力學(xué)原理理ViscoelasticMechanicsandCompositeMicro-MechanicsForFiber-ReinforcementV.提高疲勞壽壽命——力學(xué)損傷原原理“瀝青+纖維”的疲勞壽命命（FatigueLife)：Nf=A{σcu/[σmax(1-R)]}mR=σmin/σmax由于纖維的的大幅增強強作用（σcu），瀝青路路面疲勞壽壽命將得到到更大的提提高?！盀r青+纖維”的粘彈性力力學(xué)與復(fù)合合材料細觀觀力學(xué)原理理ViscoelasticMechanicsandCompositeMicro-MechanicsForFiber-ReinforcementVI.纖維應(yīng)具備備的基本條條件——復(fù)合材料力力學(xué)原理1）優(yōu)秀的力力學(xué)性能（（強度和模模量）2）與瀝青有有很好的表表面親和力力3）耐高溫性性能4）很好的分分散性5）優(yōu)秀的耐耐化學(xué)腐蝕蝕性6）優(yōu)良的抗抗老化性能能7）防水浸蝕蝕且不吸水水“瀝青+纖維”的粘彈性力力學(xué)與復(fù)合合材料細觀觀力學(xué)原理理ViscoelasticMechanicsandCompositeMicro-MechanicsForFiber-ReinforcementVI.纖維應(yīng)具備備的基本條條件——美國福倍安安道路專用用礦物纖維維Mineral400:1福倍安道路路專用礦物物纖維--優(yōu)異的材料料性能優(yōu)異的力學(xué)學(xué)性能：抗拉強度大大約是鋼纖纖維的3倍，是有機機類纖維（（如聚合物物，植物纖纖維）的6-10倍。彈性模模量高，是是有機類纖纖維的3倍以上。表面浸潤性性好：與瀝青能很很好地粘合合，分散性性好。既可可確保對瀝瀝青的加筋筋加強作用用，也可作作為瀝青的的載體增大大瀝青用量量，防止瀝瀝青流失。。工作溫度度范圍大大：熔點1500攝氏度，，工作溫溫度-260至700攝氏度。。不受瀝瀝青混合合料高溫溫拌合（（180攝氏度））影響，，可滿足足瀝青路路面的各各種低溫溫工作條條件。福倍安道道路專用用礦物纖纖維--優(yōu)異的材材料性能化學(xué)穩(wěn)定定性好：拌合時不不與瀝青青產(chǎn)生任任何化學(xué)學(xué)反應(yīng)，適應(yīng)應(yīng)瀝青路路面的各各種酸堿堿工作環(huán)境?？估匣孕阅芎茫翰焕匣?，，不變質(zhì)質(zhì)退化。。水穩(wěn)定性性好：不吸水，，不怕潮潮。易于于運輸儲儲存，也也有助于抑制制瀝青氧氧化老化化。絕熱性能能好：有助于瀝瀝青油膜膜的高溫溫穩(wěn)定性性。電絕緣性性能好：可防止瀝瀝青膜的的電化學(xué)學(xué)腐蝕。。環(huán)保性好好:瀝青混合合料可100%再生利用用。福倍安礦礦物纖維維成功應(yīng)應(yīng)用的經(jīng)經(jīng)驗被美國最最早修建建的SMA瀝青路面面采用(1991年):被美國99%的OGFC路面采用用;被美國40多個州廣廣泛采用用;喬治亞州州曾于1994年規(guī)定:所有州際際公路一一律采用用;對喬治亞亞州的交交通事業(yè)業(yè)發(fā)展做做出了重重要貢獻獻：喬治治亞州已已經(jīng)連續(xù)續(xù)多年被被美國聯(lián)聯(lián)邦公路路總署（（FHWA）評為建建有全美美最佳州州際公路路的州，，在21133英里的州州際公路路中只有有42英里即0.2%的路況不不好。KeepFibersDry!FiberHopper~LooseMonitorLooseFiberIntroduction謝謝大家家!ThankYouAll.推薦一本本書：《瀝青混合合料粘彈彈性力力學(xué)與材材料學(xué)原原理》劉立新著著人人民交通通出版社社2006年1月發(fā)行為何有機機類纖維維不適合合作為路路用纖維維?木質(zhì)素纖纖維（用于SMA）：1.纖維強度度太低：：起不到加加強作用用；2.與瀝青產(chǎn)產(chǎn)生高溫溫溶解或或分解反反應(yīng)：纖維自身身性能被被破壞;瀝青將變變得更脆脆;3.纖維吸水水：降低瀝青青—集料界面面結(jié)合力力，易造造成剝離離；4.無法再生生利用5.浪費瀝青青為何有機機類纖維維不適合合作為路路用纖維維?聚脂類纖纖維(AC,橋面,坡道等)1.纖維強度度不高:難以起到到加強作作用;2.與瀝青產(chǎn)產(chǎn)生高溫溫溶解或或分解反反應(yīng)纖維自身身性能被被破壞;瀝青將變變得更脆脆;3.低溫脆化化4.與瀝青的的表面親親和力不不強5.無法再生生利用為什么福福倍安礦礦物纖維維是最理理想的選選擇?福倍安道道路專用用礦物纖纖維是美美國福倍倍安公司(FiberandCorporation)為瀝青路路面應(yīng)用而開發(fā)發(fā)的專利利產(chǎn)品。。它以特特選的玄玄武巖為為原料，經(jīng)經(jīng)過特定定的預(yù)處處理后，，在1600℃高溫熔融提煉煉抽絲制制成。福倍安道道路專用用礦物纖纖維AsphaltStabilizerAsphaltReinforcement美國最大大的纖維維供應(yīng)商商LargestSupplierofFiberinUSA三.福倍安礦礦物纖維維對瀝青青混合料料性能的的巨大改改善福倍安礦礦物纖維維對各種種瀝青混混合料均均具有顯顯著的作作用：高溫性能能(抗車轍變變形能力力):提高約35%-40%；低溫性能能(抗裂能力力):提高約60%-70%;疲勞耐久久性:提高100%以上;水穩(wěn)定性性：可避免早早期水破破壞的形形成。3.1.福倍安礦礦物纖維維—在SMA與OGFC中的應(yīng)用用SMA混合料的的構(gòu)成70%#713%#8910%#8107%Min.FillerExampleCoarseAggregateFineAggregateMineralFiller+AC+Fiber1.有效防止止瀝青流流失：礦物纖維維可有效效防止瀝瀝青流失失2．提高瀝瀝青混合合料抗老老化性能能纖維可減減輕老化化約20%-40%，改性瀝瀝青約減減輕0-20%。3.提高抗拉拉性能及及低溫抗抗裂能力力A.提高瀝青青混合料料抗拉強強度：比加木纖纖約高25%3.提高抗拉拉性能及及低溫抗抗裂能力力B.提高瀝青青混合料料韌性：比加木纖纖約高30%;注意:加纖維的的SMA比不加纖纖維的AC的韌性仍仍低約30%?？梢韵胂胂?，不不加纖維維的嵌擠擠結(jié)構(gòu)混混合料（（如AK，AM）多么脆脆弱！3.提高抗拉拉性能及及低溫抗抗裂能力力C.提高凍融劈裂裂殘余強強度：大大優(yōu)于于木纖4.改善瀝青青混合料料的水穩(wěn)穩(wěn)定性浸水殘余余強度TSR(%)：大大優(yōu)于于木纖5.提高瀝青青混合料料疲勞耐耐久性福倍安礦礦物纖維維可提高高疲勞常常數(shù)a達2至3個數(shù)量級級（約80-400倍），比比木纖約約高10倍。改性性瀝青提提高疲勞勞常數(shù)a約60倍。6．提高抗抗車轍變變形能力力A.車轍變形形速率:可降低3-5倍,改性瀝青青可降低低5-20倍。6．提高抗抗車轍變變形能力力A.車轍變形形速率:比木纖約約降低50%6．提高抗抗車轍變變形能力力B.提高動穩(wěn)穩(wěn)定度:比木纖約約提高80%3.3.福倍安道道路專用用礦物纖纖維—在水泥路路面上加加鋪瀝青青面層的的應(yīng)用可大幅提提高瀝青青混合料料的抗拉拉強度與與韌性，，有效增增大瀝青青膜厚度度并增大大瀝青粘粘合劑的的彈性。。因此，，可有效效阻止反反射裂縫縫的產(chǎn)生生。有效瀝青青膜厚度度的增大大及抗拉拉強度的的提高，，可減少少反射裂裂縫發(fā)生生后松散散與剝離離的產(chǎn)生生。8YearsOld3.4.福倍安道道路專用用礦物纖纖維—在橋面鋪鋪裝，坡坡道，隧隧道等的的應(yīng)用可大幅提提高瀝青青混合料料的抗拉拉強度與與韌性，，有效增增大瀝青青膜厚度度并增大大瀝青粘粘合劑的的彈性。。因此，，可有效效阻止反反射裂縫縫的產(chǎn)生生。有效瀝青青膜厚度度的增大大及抗拉拉強度的的提高，，可減少少反射裂裂縫發(fā)生生后松散散與剝離離的產(chǎn)生生。四.福倍安礦礦物纖維維的經(jīng)濟濟成本可可行性單價:20,000元/噸;單位用量量建議:0.4%(混合料);每立方混混合料纖纖維成本本:200元;每平方米米面積成成本:2元/公分厚;減少路面面厚度進進一步降降低路面面造價的的可行性性(技術(shù)討論論)四.福倍安礦礦物纖維維的經(jīng)濟濟成本可可行性8-6-4面層結(jié)構(gòu)構(gòu)6-5-4面層結(jié)構(gòu)構(gòu)+礦物纖維維路面成本本180元/平米168元/平米抗車轍能能力沒沒有提高高提提高高40%以上抗溫度裂紋能能力沒沒有提高提提高60%以上抗反射裂紋能能力提提高20%提高60%以上抗微觀收縮裂裂紋（抗早期水破破壞）沒有有提高提提高60%以上疲勞耐久性提提高20%提高100%以上比較基準：6-5-4路面結(jié)構(gòu)，不不加纖維。五.福倍安礦物纖纖維在中國的的推廣應(yīng)用中國公路面臨臨嚴峻考驗客觀因素:超載嚴重,氣溫變化快;公路情況:路面早期破壞壞嚴重,普遍無法達到設(shè)計計壽命;福倍安礦物纖纖維是解決中中國公路問題題的重要手段段2004年:開始在中國的的推廣工作;2005年:引起了交通部部及學(xué)術(shù)界的的關(guān)注;交通部公路司司已決定推廣廣使用;交通部科技司司已決定立項項研究;受到了若干省省交通廳的重重視;進入路面應(yīng)用用:山東,河北,河南,山西,內(nèi)蒙,湖南等。六.福倍安礦物纖纖維的拌合與與施工1.對于間隙式拌拌合樓（Batch)預(yù)先將礦物纖纖維稱重包裝裝，每拌合一一鍋，投入一一包。干拌時時間為8-12秒,濕拌時間35秒。采用SBS改性瀝青時的的拌合溫度為為163度。2.對于連續(xù)式拌拌合樓（Drum）