博尼維路用纖維

1概述隨著中國(guó)公路交通的發(fā)展、交通量的增大、軸重增加、交通渠化等對(duì)高等級(jí)公路、重點(diǎn)橋面隧道、市政交通，收費(fèi)站等主要路面都提出了更高的要求。目前加強(qiáng)砼及瀝青砼路面，改善砼路面的使用品質(zhì)，延長(zhǎng)路面的使用壽命，提高投資效益是中國(guó)交通部門(mén)所面臨的重要課題。在我國(guó)公路的路面結(jié)構(gòu)中，瀝青路面占有相當(dāng)重要的位置，尤其是高等級(jí)公路已占到90%左右。但是，隨著公路交通量的增大，軸重的增加，交通的渠化等，一般的瀝青路面就出現(xiàn)嚴(yán)重的早期破損如車(chē)轍、開(kāi)裂、坑槽等病害，從而使其使用壽命大大縮短、服務(wù)水平急劇下降等。為此，我國(guó)公路研究人員一方面從瀝青路面結(jié)構(gòu)入手進(jìn)行研究以解決瀝青路面的病害，另一方面主要從瀝青混合料的結(jié)構(gòu)類(lèi)型、材料的使用研究入手，提出了多碎石瀝青混凝土SAC）、瀝青瑪蹄脂碎石（SMA）等混合料級(jí)配類(lèi)型，以及提出以重交通瀝青為基礎(chǔ)瀝青的改性瀝青，以圖提高混合料本身的力學(xué)性能，以圖滿(mǎn)足高等級(jí)公路的需求。但是，相應(yīng)上述措施一般均需要嚴(yán)格的原材料選擇、特殊配比設(shè)計(jì)以及極為苛刻的施工工藝及施工操作控制，這就限制了上述措施的應(yīng)用及發(fā)展。近年來(lái)，參考國(guó)外的發(fā)展動(dòng)態(tài)和作法，路用性能好、施工技術(shù)簡(jiǎn)單的纖維加強(qiáng)瀝青混凝土引起我國(guó)公路研究部門(mén)的普遍關(guān)注。纖維作為一種高強(qiáng)、耐久、質(zhì)輕的增強(qiáng)材料，由于能極大的提高瀝青路面的力學(xué)性能及提高使用壽命，自20世紀(jì)70年代，歐美等許多國(guó)家對(duì)瀝青路面的路用纖維的研究達(dá)到高潮。其中由美國(guó)的Kapejo公司開(kāi)發(fā)研制的BoniFiber（博尼維）最為著名，并取得了專(zhuān)利，“博尼維(BoniFiber)在瀝青混合料中的應(yīng)用終結(jié)了瀝青工程不可加強(qiáng)的時(shí)代”，美國(guó)、加拿大等國(guó)已利用博尼維修筑了高速公路及其他在交通量的公路。通過(guò)觀測(cè)和研究，博尼維可以改善瀝青路面的高溫穩(wěn)定性，疲勞耐久性，并且具有低溫抗裂和防止反射裂縫的性能。正是由于具有以上優(yōu)良品質(zhì)，博尼維也被用在機(jī)場(chǎng)路面、橋面鋪裝、收費(fèi)站等鋪面中。目前，博尼維在我國(guó)的多個(gè)公路項(xiàng)目中得到應(yīng)用，并取得良好的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外的研究成果及應(yīng)用情況，系統(tǒng)介紹博尼維路用纖維對(duì)瀝青混合料路用性能的改善作用機(jī)理，施工的技術(shù)要求，為纖維加強(qiáng)瀝青路面的研究用博尼維在中國(guó)的推廣應(yīng)用提供參考。2纖維瀝青混凝土路面纖維瀝青混凝土就是摻入合成纖維的瀝青混凝土，其作用是通過(guò)纖維的加筋與橋接作用，以提高瀝青混合料的力學(xué)性能。纖維的種類(lèi)、纖維的材料一直是國(guó)內(nèi)外工程界人士研究的課題。目前，纖維通常分為硬纖維和軟纖維兩類(lèi)。硬纖維通常是指經(jīng)過(guò)拉、拔、軋、切工藝制作的鋼纖維；軟纖維是由合成纖維制成，一般分為玻璃纖維、尼倫纖維、聚丙烯纖維等。在選擇何種纖維時(shí)，應(yīng)考慮纖維本身的性質(zhì)及特點(diǎn)，對(duì)瀝青混合料的加強(qiáng)效果，以及應(yīng)滿(mǎn)足施工工藝的要求。2.1鋼纖維由于瀝青混凝土必須在高溫下進(jìn)行拌和，要求加強(qiáng)纖維材料必須耐高溫。鋼纖維作為瀝青混凝土加強(qiáng)筋，具有高強(qiáng)度，耐高溫高彎曲彈性、高取向性等路用性能，它能改善瀝青砼的熱穩(wěn)定性和低溫抗裂性，對(duì)瀝青路面的裂縫、松散有良好的抑制作用。但是其金屬腐蝕是影響其功能的根源，它增加了混凝土的導(dǎo)電性，因而助長(zhǎng)了電解化學(xué)腐蝕；其次金屬與混凝土的不相融性，使其與混凝土混合后粘附性能較差，握裹力低；從而形成與瀝青混合料的“相容性”較差再加上鋼纖維與水作用的銹蝕，因此，其水穩(wěn)性及抗剝落性相對(duì)有所下降。另外由于金屬的磨損系數(shù)小于混凝土，使得鋼纖維混凝土路面產(chǎn)生后期效應(yīng)一一“凸失現(xiàn)象”，對(duì)車(chē)輪的磨損非常不利，又因鋼纖維成本太高，因此很少采用鋼纖維瀝青混凝土加強(qiáng)筋。近幾年來(lái)鋼纖維在混凝土路面的推廣應(yīng)用嚴(yán)重受阻。2.2軟纖維瀝青混凝土加強(qiáng)筋相對(duì)來(lái)說(shuō)，軟纖維可以較好地解決其本身的銹蝕及“凸失現(xiàn)象”，甚至是“相容性”不好的問(wèn)題。但是，它要作為瀝青混凝土的加強(qiáng)材料，主要應(yīng)解決軟纖維的高溫性能及軟纖維的斷裂延伸率這兩個(gè)問(wèn)題。在目前，可選用的合成的軟纖維材料只有聚酯纖維和聚丙烯晴纖維兩種。軟纖維要替代鋼纖維作為瀝青混凝土加強(qiáng)筋，首要解決的兩個(gè)問(wèn)題是：①軟纖維的斷裂延伸率 ②軟纖維的高溫性能由于瀝青混合料的拌合溫度高達(dá)190°C以上，目前報(bào)道可選用的軟纖維材料只有聚酯和聚丙烯晴，其熔點(diǎn)溫度分別為250C和200C。表1出了用聚酯和聚丙烯晴制成纖維的主要參數(shù)。兩種軟纖維的主要物化性能 表1項(xiàng)目材料直徑抗拉強(qiáng)度斷裂延伸率熔點(diǎn)溫度比重聚酯纖維20pm〉5l7MPa50%〉250°C1.36聚丙烯晴纖維13pm910MPa8?12%V240°C1.182.2.1軟纖維的斷裂延伸率斷裂延伸率表征纖維的強(qiáng)度及韌性，斷裂延伸率越大說(shuō)明該材料的韌性越好，不宜拉斷，這樣摻入瀝青混合料中就可提高其抗裂及抗拉性能。從表1可明顯的看出，聚丙烯晴纖維的直徑細(xì)，抗拉強(qiáng)度高，但斷裂延伸率很低，這說(shuō)明纖維脆而易拉斷。對(duì)于瀝青混凝土加強(qiáng)筋要求抗拉強(qiáng)度并不一味追求高（熱扎鋼纖維的抗拉強(qiáng)度僅為509.96Mpa），而斷裂延伸率卻是很重要的參數(shù)，因?yàn)槁访娣N種因素，如：早晚溫差的熱脹冷縮，外力沖擊等使加強(qiáng)筋纖維承受很大的拉伸力。斷裂延伸率太低將會(huì)導(dǎo)致纖維過(guò)早的斷裂，失去加強(qiáng)筋的作用。而聚酯纖維具有50%的斷裂延伸率。這樣在早晚溫差的熱脹冷縮及外力沖擊等的影響下，聚酯纖維瀝青混凝土可以承受很大的拉伸力及拉伸應(yīng)變。綜上所述，聚酯纖維具有較好的高溫穩(wěn)定性與斷裂延伸率，作為瀝青混凝土纖維加強(qiáng)筋，能夠很好的提高瀝青路面的力學(xué)性能。2.2.2軟纖維加強(qiáng)筋的熔點(diǎn)溫度軟纖維的高溫性能可采用熔點(diǎn)溫度來(lái)表征。表1可以看出，兩種材料制成的纖維都具有高溫性能，但聚酯纖維更高，據(jù)資料介紹聚丙烯晴材料熔點(diǎn)溫度為200°C而經(jīng)過(guò)特別工藝加工成的纖維在240°C溫度下纖維就會(huì)變成棕色，這說(shuō)明材料分子結(jié)構(gòu)已被破壞。而瀝青混凝土的拌合溫度通常大于190C。因此聚丙烯晴纖維作為瀝青混凝土的加強(qiáng)筋，在施工時(shí)，對(duì)控制拌合溫度的要求較高。兩種材料溫度比較試驗(yàn)報(bào)告顯示：兩種材料制成的纖維路用性能比較，結(jié)論意見(jiàn)：聚酯纖維在高溫穩(wěn)定性方面強(qiáng)于聚丙烯晴纖維，水穩(wěn)性略強(qiáng)于聚丙烯晴纖維，二者的低溫性能相差無(wú)幾。對(duì)加入兩種材料制成的纖維進(jìn)行LH-15瀝青混凝土劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果意見(jiàn)：由于聚丙烯晴纖維在高溫時(shí)顏色會(huì)發(fā)黃，因此對(duì)聚丙烯晴纖維做進(jìn)一步試驗(yàn)，試驗(yàn)表明，若石料與聚丙烯晴纖維在L90C下十拌90秒，聚丙烯晴纖維僅微微有些發(fā)黃。由上述兩個(gè)試驗(yàn)報(bào)告的結(jié)論意見(jiàn)可知，作為瀝青混凝土纖維加強(qiáng)筋，聚酯纖維比聚丙烯晴纖維要好得多。3.聚酯纖維聚酯纖維，簡(jiǎn)稱(chēng)PET纖維，屬高分子材料，材料屬性是彈性體，即在一定強(qiáng)度下有較高的延伸率， PET高分子彈性材料，作為添加料，可以提高基體（這里的基體指瀝青混合料）的韌性，尤其是低溫韌性，可以減小基體的溫度收縮系數(shù)，可以在一定范圍內(nèi)限制基體的變形量，也通常用來(lái)提高基體的表面抗磨損性。彈性體的增強(qiáng)效果，主要取決于彈性體與基體（瀝青混合料）之間的相容性，及其在基體內(nèi)的分散程度。

聚酯化學(xué)纖維是以聚酯為原料， 經(jīng)特殊工藝制成的瀝青混凝土增強(qiáng)抗裂的專(zhuān)用纖維。該產(chǎn)品以極好的分散性、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和耐老化性，顯著改善了瀝青混凝土高溫穩(wěn)定性，尤其是低溫柔韌性和疲勞耐久性。有效地減少了路面反射裂紋及溫差收縮應(yīng)力。全面提高了路面的抗拉、抗剪、抗壓、抗裂和抗沖擊強(qiáng)度。延長(zhǎng)了路面的使用壽命，減少了維修養(yǎng)護(hù)的費(fèi)用。因此廣泛地應(yīng)用于高等級(jí)公路路面、橋面和機(jī)場(chǎng)等重要工程。3.1聚酯纖維的功能3.1.1改善瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性由于聚酯纖維單絲的三維立體分布， 同時(shí)與瀝青具有很強(qiáng)的吸咐性，且不纏繞，使瀝青混凝土的粘聚力增加，粘稠度提高，再加上縱橫交錯(cuò)的纖維單絲的加筋和橋接作用，降低了瀝青的流動(dòng)性能，使瀝青混凝土在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性得到了很大提高。3.1.2改善瀝青混凝土的低溫抗裂性3.1.2改善瀝青混凝土的低溫抗裂性聚酯化學(xué)纖維與瀝青混凝土集料的結(jié)合力很強(qiáng)，易與瀝青混凝土充分混合，纖維分布非常均勻，在瀝青混凝土中形成多向分布的三維空間網(wǎng)絡(luò)體系，該體系有助于減弱瀝青混凝土的塑性收縮（或膨脹）及凍融時(shí)的張力，而收縮（或膨脹）的能

量可被瀝青混凝土中大量的聚酯纖維所吸收，有效地增加了瀝青混凝土的韌性，抑制其裂紋（或起鼓）的產(chǎn)生與發(fā)展。實(shí)踐證明摻加聚酯纖維的瀝青混凝土其抗裂能力比普通瀝青混凝土提高近70%。氣溫驟降和低溫環(huán)境下（如北方冬季），一般瀝青路面會(huì)發(fā)生收縮或來(lái)不及應(yīng)力松弛而產(chǎn)生開(kāi)裂。若將聚酯纖維加入到瀝青混凝土中，使混合料內(nèi)部具有大量均勻分布縱橫交錯(cuò)的纖維單絲，使瀝青混合料的彈性提高，使其具有良好的抗變形能力，在低溫下仍保持柔韌性和較高的抗拉強(qiáng)度，有效的抵抗收縮應(yīng)力，減少溫縮裂縫，從而改善了瀝青混凝土的低溫抗裂性能。8640008640003.1.3增強(qiáng)瀝青混凝土的抗沖擊及抗震性聚酯化學(xué)纖維能控制瀝青混凝土中裂紋（或起鼓）的產(chǎn)生。使瀝青混凝土的韌性增強(qiáng)。又由于纖維與瀝青混凝土集料的牢固結(jié)合，因而能夠提高瀝青混凝土的整體強(qiáng)度、抗沖擊性和抗震性。3.1.4改善瀝青混凝土的泛油性

與未摻入聚酯纖維的同等用量的瀝青混凝土相比， 孔隙率增加38%左右，有助于改善瀝青混凝土的熱穩(wěn)定性。如保持相同的孔隙率，則瀝青用量可增加約 0.3%。3.2聚酯纖維的建議摻加量：根據(jù)交通流量的大小，建議聚酯纖維的摻加量（以每噸瀝青混合料為基準(zhǔn)）掾加星

l-2kg/噸

2.5-4L矽噸

4kg/噸3.2.1用于高等級(jí)公路掾加星

l-2kg/噸

2.5-4L矽噸

4kg/噸壹通密度（晝夜壹通星）<30003000-30000>300003.2.2用于橋面鋪裝氣壓層磨耗層20世紀(jì)80年代初，美國(guó)著名企業(yè)杜邦公司工程師博尼先生（MR.BoniMartinez）采用聚酯材料+特殊配方試制成功一種適合于瀝青混凝土加強(qiáng)筋的纖維，并取得發(fā)明專(zhuān)利。商品化后，以博尼先生的名字命名為BoniFiber（博尼維）oBoniFiber結(jié)束了瀝青不可用軟纖維加強(qiáng)的時(shí)代，是真正的瀝青混凝土加強(qiáng)筋。它使用簡(jiǎn)單，無(wú)需增添任何施工設(shè)備和變更原混合料設(shè)計(jì)，它是百分之百的聚酯纖維，是由從石油中提煉出的原料加入特種添加材料采用“旋轉(zhuǎn)一熔化”法生產(chǎn)出來(lái)的，是美國(guó)卡佩雅公司的專(zhuān)利產(chǎn)品，由美國(guó)杜邦公司生產(chǎn)。在加拿大、美國(guó)、西歐等一些國(guó)家都使用了該纖維，主要用于橋面鋪裝、機(jī)場(chǎng)道面、收費(fèi)站等處。據(jù)賓夕法尼亞州州立大學(xué)的研究和在公路中的實(shí)踐，較普通混合料，可以將疲勞壽命提高25%?45%，車(chē)轍量減少45%?53%。博尼維的物理化學(xué)特性為：自然色（白色）、無(wú)卷曲性、長(zhǎng)度為6mm±1.5mm、直徑為0.020mm±0.005mm、比重為1.36±0.04g/cnB、熔點(diǎn)溫度大于250°C、燃點(diǎn)溫度大于540°C、抗拉強(qiáng)度大于517Mpa、斷裂延伸率為50%,纖維的吸濕性為9%°BoniFiber的另一個(gè)最大特點(diǎn)是經(jīng)過(guò)特殊的切割工藝，使纖維的兩端部呈現(xiàn)明顯的凸起，似“觸角”狀，從而使纖維與瀝青可以非常好的粘結(jié)。其力學(xué)性能特點(diǎn)表現(xiàn)為在一40C?250C的溫度內(nèi)不脆化、不軟化變形，每根纖維都是獨(dú)立的，與同是石油產(chǎn)品的瀝青有極強(qiáng)的吸附性，且不纏繞，當(dāng)每噸瀝青混合料摻入5磅（2.25kg）時(shí)將有18億根以上纖維以三維立體方式對(duì)混合料進(jìn)行加強(qiáng)，提供巨大的內(nèi)聚力，可以大大抑制瀝青混凝土的開(kāi)裂、剝落，最終達(dá)到提高公路質(zhì)量和延長(zhǎng)壽命的效果。5路用性能影響5.1博尼維對(duì)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果的影響馬歇爾試驗(yàn)是我國(guó)目前確定瀝青混合料最佳瀝青用量，評(píng)價(jià)瀝青混合料強(qiáng)度的主要方法之一。博尼維的不同劑量與馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果的關(guān)系見(jiàn)圖1。

□如博尼維■0.113%博尼晚□0.業(yè)科感尼雌□如博尼維■0.113%博尼晚□0.業(yè)科感尼雌O2§蜓戲就圖1不同路段摻加博尼維的馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果注：橫坐標(biāo)中：1——昆玉高速公路試驗(yàn)；2——西安公路交大試驗(yàn);（下同）3―320國(guó)道芒瑞段試驗(yàn)；4——交通部公路研究所5 吐烏大高速公路；6 石黃高速公路12 3 4武姍段12 3 4武姍段圖2不同路段摻加博尼維的馬歇爾流值試驗(yàn)結(jié)果從圖1來(lái)看，由于博尼維對(duì)瀝青混合料的加筋和橋接作用，可以很好的提高馬歇爾穩(wěn)定度，提高幅度22?35%。圖2反映的是流值的試驗(yàn)結(jié)果，其結(jié)果是博尼維的摻加使流值增大，說(shuō)明其韌性得到提高。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明，在瀝青混合料中摻入博尼維由于纖維的吸附作用，使最佳瀝青用量提高0.2?0.4%。2對(duì)高溫性能的影響

博尼維經(jīng)攪拌均勻后，分布于瀝青混合料中，由于纖維的吸附，穩(wěn)定及多向加強(qiáng)筋作用使混合料的高溫穩(wěn)定性能改善。車(chē)轍是高等級(jí)公路瀝青路面主要的病害之一，是在車(chē)輛渠化交通作用下車(chē)輛輪跡帶上形成的凹陷，車(chē)轍的產(chǎn)生會(huì)使道路的服務(wù)能力顯著降低。瀝青路面的高溫穩(wěn)定度就是指瀝青混凝土的抗車(chē)轍能力，由于車(chē)轍試驗(yàn)?zāi)芎芎玫胤从耻?chē)轍的形成及發(fā)展過(guò)程，我國(guó)采用車(chē)轍試驗(yàn)的動(dòng)穩(wěn)定度來(lái)評(píng)價(jià)瀝青改性前后的抗車(chē)轍能力。動(dòng)穩(wěn)定度表示瀝青混合料試件在溫度為60°C、輪壓0.7MPa的情況下，每變形1mm的車(chē)輪作用次數(shù)，其值越大說(shuō)明該混合料的抗車(chē)轍能力越強(qiáng)。5 d5 65 d5 6圖3不同路段的車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果從圖3中可以看出，在摻入博尼維后瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度明顯提高，說(shuō)明纖維混凝土具有很好的抗車(chē)轍性能。其原因是由于纖維的吸附作用，使瀝青的粘稠度和粘聚力增大，同時(shí)由于縱橫交錯(cuò)的加筋和橋接作用，降低了瀝青的流動(dòng)性能，限制了集料的側(cè)向位移或流動(dòng)，使纖維瀝青混凝土的穩(wěn)定度得到了很大地提高。室內(nèi)的大量試驗(yàn)證明，瀝青混合料的類(lèi)型不同，提高的幅度也不一樣。礦料的最大粒徑越小，越能體現(xiàn)博尼維的加緊作用，提高的幅度就越大；礦料的最大粒徑越大，由于礦料的原因以打破纖維的橋接，以及本身的動(dòng)穩(wěn)定度比較高，提高的幅度就比較小。從石黃高速公路2年后的檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，不摻博尼維的車(chē)轍為3.06mm，摻0.113%博尼維的車(chē)轍為1.84mm，這說(shuō)明博尼維的摻入對(duì)提高瀝青路面的抗車(chē)轍性能相當(dāng)有利。5.3對(duì)低溫抗裂性能的影響博尼維在低溫下仍呈柔性，且具有較高的抗折強(qiáng)度，混合料中縱橫交錯(cuò)的纖維使混合料具有了較高的彈性， 能有效地抵抗應(yīng)力，減少溫縮裂縫的產(chǎn)生。同時(shí)推斷出：各向同性的纖維可以防止反向裂縫的發(fā)展。由于氣候寒冷或者氣溫的鄹降，會(huì)使瀝青路面由于收縮或者來(lái)不及應(yīng)力松弛而產(chǎn)生開(kāi)裂。瀝青混合料在低溫狀況下保持足夠的韌性是防止路面開(kāi)裂的根本措施。在瀝青混合料低溫評(píng)價(jià)方面，主要通過(guò)等應(yīng)變加載的破壞試驗(yàn)（間接拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)），直接拉伸試驗(yàn)，彎曲拉伸蠕變?cè)囼?yàn)，受限試件溫度應(yīng)力試驗(yàn)，三點(diǎn)彎曲J積分試驗(yàn)，C*積分試驗(yàn)，收縮系數(shù)試驗(yàn)，應(yīng)力松弛試驗(yàn)等。本文主要從三點(diǎn)彎曲J積分試驗(yàn)和低溫彎曲試驗(yàn)兩種方法來(lái)評(píng)價(jià)混合料的低溫抗裂性能。

不同試驗(yàn)路段的低溫性能指標(biāo) 表2項(xiàng)目級(jí)配類(lèi)型試驗(yàn)項(xiàng)目不加博尼維加博尼維西安公路交大AC-16I，蘭煉A-100Jie積分(J/m2)120.98166.76交通部科研所SAC-13低溫彎曲試驗(yàn)(-10C)破壞應(yīng)力(MPa)13.548512.6063破壞應(yīng)變(X10-3)2.82903.1253勁度模量(MPa)47894110石黃高速公路石辛段SAC-16殼牌AH-70低溫彎曲試驗(yàn)(-10C)破壞應(yīng)力(MPa)6.89破壞應(yīng)變(X10-3)5.48勁度模量(MPa)1334.86從表2看，無(wú)論從Jie積分還是破壞應(yīng)變，加入博尼維的瀝青混合料要高于普通的瀝青混合料，說(shuō)明具有很好的低溫抗裂性能，其原因是混合料內(nèi)部具有大量縱橫交錯(cuò)、均勻分布(大約每立方米有超過(guò)9億根BoniFiber)的博尼維，且其延伸率達(dá)50%，使其具有良好的抗拉、抗變形能力；另外，在摻入博尼維后瀝青混合料的彈性得到很好地提高，以及瀝青用量的增大，使纖維瀝青混合料在一40°C的低溫下仍然保持柔韌性和較高的抗拉強(qiáng)度，使混合料的低溫抗裂性能增強(qiáng)，能有效地抵抗應(yīng)力，減少溫縮裂縫的產(chǎn)生以及可以防止反射裂縫的發(fā)展。5.4對(duì)疲勞性能的影響由于數(shù)量巨大，且均勻分布的纖維使瀝青混合料的勁度模量增加。故而瀝青混合料疲勞耐久性改善，可以延長(zhǎng)瀝青路面的使用壽命。在車(chē)輪荷載的反復(fù)作用下，瀝青路面會(huì)由于不斷地受拉和受壓出現(xiàn)疲勞破壞。其主要原因是瀝青出現(xiàn)應(yīng)力疲勞。目前，評(píng)價(jià)瀝青混合料的疲勞性能常采用小梁彎曲疲勞試驗(yàn)，試驗(yàn)采用三分點(diǎn)加載，按照控制應(yīng)力的方式，其試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。纖維瀝青混合料的疲勞參數(shù)表 表3項(xiàng)目級(jí)配類(lèi)型試驗(yàn)項(xiàng)目不加博尼維加博尼維西安公路交大AC-16I，蘭煉A-100K56.393.2疲勞方程n3.653.56疲勞方程的參數(shù)K表示瀝青混合料在一定應(yīng)力比情況下疲勞壽命的基數(shù)大小，它越大說(shuō)明疲勞壽命越長(zhǎng)，有表3加入博尼維后，K值提高65%；另一個(gè)參數(shù)n表示疲勞作用次數(shù)對(duì)應(yīng)力比的敏感性，其值越大說(shuō)明混和料的抗疲勞性越差，比較結(jié)果，摻入博尼維后，「值降低3%。從以上結(jié)果得知，博尼維瀝青混合料在摻入博尼維的抗疲勞性能得到很大提高，原因是均勻分布的纖維在瀝青混合料中的加筋作用，使其勁度模量增加，疲勞特性改善，從而可以延長(zhǎng)瀝青路面的使用壽命。5.5對(duì)水穩(wěn)定性的影響水損害是瀝青路面的一種常見(jiàn)病害型式，其原因是瀝青混合料在水的長(zhǎng)期作用下，瀝青膜逐漸從礦料表面剝離，礦料與礦料之間的粘附性不復(fù)存在，瀝青路面混合料逐漸出現(xiàn)掉粒、松散、等病害評(píng)價(jià)瀝青混合料水穩(wěn)性的方法主要有殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)與凍融劈裂試驗(yàn)兩種。不同試驗(yàn)路段的殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)與凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4

試驗(yàn)單位級(jí)配類(lèi)型試驗(yàn)項(xiàng)目不加博尼維加博尼維昆玉高速公路AK-13B,殼牌AH-90凍融劈裂試驗(yàn)凍融前(MPa)0.64865%0.71073%凍融后(MPa)0.420.52凍融劈裂試驗(yàn)凍融前(MPa)1.390096.7%1.3611AAW交通部科研所SAC-13凍融后(MPa)1.34381.368殘留穩(wěn)定度0.5h(KN)10.84298.5311.083955548h(KN)10.68310.590.石黃高速公路SAC-16殼牌AH-70凍融劈裂試驗(yàn)凍融前(MPa)0.9787.6%石辛段表4不同試驗(yàn)路段殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)與凍融劈裂試驗(yàn)總結(jié)從表4來(lái)看，在瀝青混凝土中摻入BoniFiber后，水穩(wěn)性明顯有所提高。它主要是由于加入博尼維后，相應(yīng)的瀝青用量提到0.2?0.3%，使其瀝青膜增厚，使水置換瀝青的強(qiáng)度減小，以及水分滲入瀝青混凝土量的減少，再加上纖維的吸附作用使瀝青的粘滯度變大，從而使瀝青混凝土的水穩(wěn)定性提高。6博尼維瀝青路面的施工工藝1博尼維瀝青路面施工工藝的特點(diǎn)大量的工程實(shí)踐證明，博尼維在瀝青混凝土中具有良好分散性。經(jīng)拌和廠(chǎng)抽樣證實(shí)，摻加纖維的瀝青混凝土中，并未發(fā)現(xiàn)纖維結(jié)團(tuán)、結(jié)塊的現(xiàn)象。博尼維纖維的摻加方法比較方便。在具體施工過(guò)程中，除了增加拌和時(shí)間外，施工其它的操作工藝、溫度的控制、質(zhì)量的檢測(cè)均與普通瀝青砼的瀝青路面施工相似。具體要求如下：干拌過(guò)程在集料充分拌和后，應(yīng)加入纖維，加入纖維后與集料的干拌時(shí)間為10?15秒左右。濕拌過(guò)程纖維加入集料經(jīng)干拌后，即噴入瀝青進(jìn)行濕拌，拌和時(shí)間以拌勻?yàn)槎龋膊灰颂L(zhǎng)。為了使纖維與混合料充分拌和，混合料總的拌和時(shí)間(干拌與濕拌)應(yīng)不少于60秒(從開(kāi)始干拌到卸料)。6.2博尼維瀝青路面施工工藝的要求（1） 博尼維纖維的用量一般應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，按標(biāo)準(zhǔn)摻量（一般為5磅/噸瀝青混合料）為單位包裝，使用時(shí)無(wú)須打開(kāi)包裝袋，或直接按比例加入，且完全適合于普通鋪筑設(shè)備的碾壓，無(wú)需增加任何機(jī)械設(shè)備。（2） 應(yīng)保證纖維在瀝青混合料的均勻分布，不發(fā)生結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，因此應(yīng)增加十拌20?30S。（3） 碾壓要達(dá)到足夠的壓實(shí)度，由于博尼維纖維具有一定的彈性，使瀝青混凝土較難以壓實(shí)，故在碾壓階段，可在正常碾壓的基礎(chǔ)上增加4遍，要求壓實(shí)度達(dá)到98%以上。（4） 它施工工序與普通瀝青混合料施工相同。7博尼維在工程方面的應(yīng)用博尼維瀝青混凝土由于具有良好的抗車(chē)轍能力、較高的抗開(kāi)裂能力、抗疲勞性能以及抗水害性能等路用性能，良好的施工特性可以用于新建的瀝青面層、瀝青路面及水泥砼路面的罩面、瀝青路面的養(yǎng)護(hù)等路面工程中。7.1博尼維在瀝青路面中的應(yīng)用博尼維應(yīng)用于中國(guó)瀝青砼路面的工程很多，如：河北石黃高速公路、云南昆玉高速公路、陜西銅黃高速公路、遼寧 102國(guó)道、青海109國(guó)道、甘肅312國(guó)道、四川108國(guó)道、新疆土烏大公路……。博尼維最早應(yīng)用于公路路面的工程是河北石黃高速公路。1998年河北省交通廳在石黃路建造了高科技路段，對(duì)采用博尼維和改性瀝青（SMA）進(jìn)行了試驗(yàn)路段比較。2000年二年后的檢測(cè)結(jié)果顯示博尼維和改性瀝青（ SMA）都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，但博尼維還好于SMA。因此在之后的20公里路段全線(xiàn)采用了博尼維。博尼維瀝青混凝土一般用在新建瀝青路面的中、上面層，以提高瀝青面層的工程力學(xué)特性，包括：提高高溫穩(wěn)定性，增強(qiáng)抗裂縫及反射裂縫、抗疲勞及抗水害能力的能力，達(dá)到延長(zhǎng)使用壽命或減薄面層厚度的目的。另外，瀝青混凝土中的細(xì)小纖維末梢可以和接觸的下面層牢固粘結(jié)，提高整個(gè)面層的整體性。7.2博尼維在舊瀝青路面及水泥砼路面的罩面中的應(yīng)用博尼維瀝青混凝土應(yīng)用于舊瀝青路面或水泥砼路面的罩面是一種非常好的舊路改造方案。多處的工程實(shí)踐證明，該罩面工程可以很好的解決原有路面的坑槽、車(chē)轍、裂縫等病害，并且由于其極強(qiáng)的抗拉、抗裂能力，以及與舊面層極強(qiáng)的粘結(jié)能力，明顯的延長(zhǎng)了瀝青路面的壽命。在進(jìn)行博尼維瀝青混凝土罩面時(shí)，應(yīng)注意的問(wèn)題是對(duì)于舊有的瀝青路面或水泥砼路面的破損、松散、坑槽等必須認(rèn)真處理，以保證表面穩(wěn)固、牢靠、平整。7.2.1博尼維用于舊混凝土路面的罩面（白+黑）博尼維瀝青混凝土應(yīng)用于舊混凝土路面罩面是一種非常好的舊路改造方案。2000年10月云南省昆玉高速公路為全線(xiàn)采用博尼維砼在舊混凝土路罩面，進(jìn)行了路段試驗(yàn)，試驗(yàn)評(píng)價(jià)①?gòu)脑囼?yàn)結(jié)果可以看出：加入纖維后，瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度提高，變形帶率減小。說(shuō)明瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性改善。②加入博尼維的瀝青混凝土殘留強(qiáng)度比大，這說(shuō)明博尼維瀝青混凝土的水穩(wěn)性能好于普通瀝青混凝土。7.2.2博尼維用于舊瀝青混凝土路面的罩面（黑+黑）舊瀝青路面的改造采用博尼維瀝青砼路面罩面， 也是非常好的舊路改造方案。在中國(guó)青海寧-湟16公里路段處，由于此處臨沙石廠(chǎng)，沙水重車(chē)路面環(huán)境非常惡劣，道路年年翻修。1999年5月，采用博尼維瀝青砼加強(qiáng)筋，加入量為 2.5磅/噸，鋪設(shè)厚度2cm。經(jīng)過(guò)兩年在高原嚴(yán)寒環(huán)境下的使用，在 2001年5月18日的實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)未加入博尼維的路面已嚴(yán)重開(kāi)裂，而加入博尼維的路面仍完好如初。7.3博尼維在瀝青路面養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用博尼維已成功地應(yīng)用于中國(guó)南京第二長(zhǎng)江大橋、南京新秦淮河大橋、廣東肇慶馬房大橋、西寧昆侖橋、阜陽(yáng)北京路立交橋、宜昌夷陵長(zhǎng)江大橋……。尤其值得說(shuō)明的是南京第二長(zhǎng)江大橋，它是在1998年進(jìn)行了試驗(yàn)路段考證，2000年實(shí)地檢測(cè)兩年后該路段的狀況，又與其它方案比較后，最后確定全橋采用博尼維加強(qiáng)瀝青混凝土，從而防止橋面面層出現(xiàn)開(kāi)裂、剝落等現(xiàn)象，最終提高路面的品質(zhì)和使用壽命。廣東肇慶馬房大橋是一座鐵路公路兩用鋼結(jié)構(gòu)橋，橋面由于火車(chē)震動(dòng)，又是鋼板橋面，經(jīng)過(guò)多種方案的論證，最終也采用了博尼維加強(qiáng)筋加強(qiáng)橋面。瀝青路面在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，必然會(huì)出現(xiàn)諸如車(chē)轍、裂縫、坑槽、松散等病害，如不及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)處理，必然會(huì)出現(xiàn)大面積破損。修補(bǔ)坑槽、松散的方法首先是清理出現(xiàn)破損的部位，然后用新的瀝青混合料填補(bǔ)并碾壓。在這個(gè)過(guò)程中最為關(guān)鍵的是如何保證新的瀝青混凝土與舊的瀝青混凝土粘結(jié)，灑布粘層瀝青是比較有效的一種方法，但是，若在新的瀝青混凝土中摻入一定的博尼維，由于其內(nèi)部有大量細(xì)纖維“觸頭”，好比“吸盤(pán)”似的，使新舊瀝青混凝土牢牢的粘在一起。瀝青路面的裂縫的處理一般采用噴灑或澆灌瀝青的辦法，但是在經(jīng)過(guò)很短的時(shí)間后，縫的間距仍會(huì)變大。若在瀝青中或?yàn)r青膠漿中摻入一定的博尼維，就可使瀝青路面裂縫的兩側(cè)緊緊地粘在一起，延緩裂縫的發(fā)展。8博尼維在鋼結(jié)構(gòu)橋面的應(yīng)用用博尼維加強(qiáng)的面層與其建立的氣膜層，組成博尼維結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，能有效地阻止腐蝕性的冰雪、雨水或其它有害介質(zhì)的入侵，保護(hù)橋面鋼筋和鋼板不受腐蝕，因?yàn)椴┠峋S磨耗層與氣膜層之間，提供了一個(gè)三維的加強(qiáng)作用。瀝青混凝土的磨損層