聚丙烯纤维对改性沥青混凝土性能影响分析

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.250053

摘要/Abstract

摘要：

沥青混凝土道路在长期使用过程中会承受车辆荷载、温度变化和雨水侵蚀等多种因素的作用，出现一些病害问题。为有效增强混凝土的性能，研究了聚丙烯纤维（PPF）对改性沥青混凝土性能影响。通过预处理等步骤预处理PPF，将处理后的PPF与基质沥青及骨料等材料混合后制备成纤维改性沥青混凝土。通过马歇尔配合比设计方法分别测试不同基质沥青用量（质量分数）下、不同纤维掺杂量（质量分数）下所制备的沥青混凝土的性能，以此明确基质沥青和纤维用量，设计车辙实验，确定纤维长度对实验样品的影响，实验结果显示基质沥青用量增加，实验样品的体积相对密度和稳定度先升后降，基质沥青用量（质量分数）4%时材料性能最好； PPF 掺杂质量分数3%时提高体积密度和稳定度，但过量会降低性能。较长聚丙烯纤维降低破坏几率，但过长影响纤维分散性，26 mm纤维长度时沥青混凝土车辙实验结果最佳。

关键词: 聚丙烯纤维, 沥青混凝土, 纤维长度, 马歇尔, 车辙实验

Abstract:

Asphalt concrete roads will be subjected to various factors such as vehicle loads， temperature changes， and rainwater erosion during long-term use， resulting in some disease problems. To effectively enhance the performance of concrete， the influence of polypropylene fibers on the properties of modified asphalt concrete is studied. The polypropylene fiber was pretreated by pretreatment， and the fiber modified asphalt concrete was prepared by mixing the treated polypropylene fiber with matrix asphalt and aggregate. The performance of asphalt concrete prepared with different matrix asphalt dosage and different fiber content was tested by Marcel mix ratio design method to determine the content of matrix asphalt and fiber， and the influence of fiber length on the performance of the asphalt concrete was determined by rut test. The test results showed that the content of matrix asphalt increased. The volume relative density and stability of asphalt concrete first increase and then decrease， and the performance is the best at 4%. The volume density and stability are improved when the content of 3% polypropylene fiber is increased， but the performance is reduced when excessive. The longer polypropylene fiber reduces the damage probability， but the longer polypropylene fiber affects the fiber dispersibility. The asphalt concrete rutting test results are the best when the fiber length is 26 mm.

Key words: Polypropylene fiber, Asphalt concrete, Fiber length, Marshall, Rutting test

中图分类号:

O631.1

赖晓龙, 邹志云, 谢凤翔, 黎文娥. 聚丙烯纤维对改性沥青混凝土性能影响分析[J]. 应用化学, 2025, 42(7): 962-970.

Xiao-Long LAI, Zhi-Yun ZOU, Feng-Xiang XIE, Wen-E LI. Analysis of the Influence of Polypropylene Fiber on the Performance of Modified Asphalt Concrete[J]. Chinese Journal of Applied Chemistry, 2025, 42(7): 962-970.

图/表 3

表1 样品体积密度与孔隙率的关联性

Table 1 The correlation between sample bulk density and porosity

w（PPF）/%	1	2	3	4	5	6
Sample bulk density/（g·cm^-3）	2.35	2.38	2.41	2.43	2.45	2.45
Porosity/%	4.2	3.9	3.6	3.4	3.1	3.1

表2 不同纤维长度对车辙深度影响

Table 2 Influence of different fiber lengths on rut depth

Fiber length/mm	14	18	22	26	30	34
Rut depth/mm	5.23	4.76	2.94	1.81	1.76	1.68

表3 不同纤维长度对车轮粘沙量影响

Table 3 Influence of different fiber lengths on wheel sediment viscosity

Fiber length/mm	14	18	22	26	30	34
Wheel sand adhesion amount/（g·m^-2）	332.5	288.6	249.6	248.3	248.5	249.6

参考文献 16

[1]	锁利军，栗培龙. 基于CMOD法的沥青混合料抗裂性能评价方法仿真［J］. 计算机仿真， 2024， 41（3）： 123-127.
	SUO L J， JIA P L. Simulation of crack resistance evaluation method of asphalt mixture based on CMOD method［J］. Computer Simulation， 2024， 41（3）： 123-127.
[2]	梁晰童，郭丹，初人庆，等. 特种沥青的研究进展［J］. 应用化学， 2023， 40（7）： 951-963.
	LIANG X T， GUO D， CHU R Q， et al. Advance in special asphalt［J］. Chin J Appl Chem， 2023， 40（7）： 951-963.
[3]	GHOROGHI S S， HAGHIGHATPOUR P J， BERTO M R M A. Comparative cracking resistance-cost study for the hot mix asphalt （HMA） mixtures made of natural and recycled asphaltic materials［J］. Fatigue Fracture Eng Mater Struct， 2023， 46（11）： 4199-4217.
[4]	虞庐松，王庚，王力，等. 高寒环境温度下钢管混凝土柱抗震性能实验研究［J］. 地震工程学报， 2024， 46（6）： 1251-1258.
	YU L S， WANG G， WANG L， et al. Experimental study on the seismic performance of concrete-filled steel tubular columns under ambient temperature in alpine regions［J］. China Earthquake Eng J， 2024， 46（6）： 1251-1258.
[5]	董静，王颖，于成洋，等. 不同温度下再生骨料沥青混凝土动态抗压性能研究［J］. 水力发电学报， 2024， 43（3）： 84-93.
	DONG J， WANG Y， YU C Y， et al. Study on dynamic compressive properties of recycled aggregate asphalt concrete with different temperatures［J］. J Hydroelectric Eng， 2024， 43（3）： 84-93.
[6]	曾熙文，王艳芬，赵光明，等. 聚丙烯纤维改性超细水泥复合注浆材料性能研究［J］. 煤炭科学技术， 2024， 52（7）： 57-67.
	ZENG X W， WANG Y F， ZHAO G M， et al. Study on properties of polypropylene fiber-modified ultrafine cement composite grouting materials［J］. Coal Sci Technol， 2024， 52（7）： 57-67.
[7]	AHMED N， SALEH M， MOGHADDAM T B， et al. Investigating the influence of polyethylene terephthalate fibres with different lengths on the cracking resistance of high-performance asphalt concrete［J］. Can J Civil Eng， 2024， 51（10）： 1145-1157.
[8]	张宏宇. 废胶粉/再生聚乙烯/再生聚丙烯功能化复合改性沥青及其混合料性能研究［J］. 中国塑料， 2024， 38（10）： 91-96.
	ZHANG H Y. Study on properties of waste tire ground/recycled polyethylene/recycled polypropylene-modified asphalt and its mixtures［J］. China Plastics， 2024， 38（10）： 91-96.
[9]	赵香玲，张浩，米国兴，等. 废旧PP/SBR复合改性沥青流变及疲劳特性分析［J］. 公路工程， 2023， 48（5）： 154-160， 173.
	ZHAO X L， ZHANG H， MI G X， et al. Analysis on rheological and fatigue properties of waste PP/SBR composite modified bitumen［J］. Highway Eng， 2023， 48（5）： 154-160， 173.
[10]	池静. 不同类型纤维对乳化沥青冷再生混合料路用性能影响研究［J］. 合成材料老化与应用， 2024， 53（3）： 39-41.
	CHI J. Study on the influence of different types of fibers on the properties of emulsified asphalt cold rcycled mixture［J］. Synth Mater Aging Appl， 2024， 53（3）： 39-41.
[11]	LI Y， KEY T A， PHONG H N， et al. Distribution and release of PFAS from AFFF-impacted asphalt： how does it compare to concrete？［J］. J Hazard Mater， 2024， 466（15）： 133627.
[12]	刘莉，李雁英. 高原大体积混凝土表面污染物清洗剂对混凝土性能的影响［J］. 应用化学， 2024， 41（11）： 1585-1596.
	LIU L， LI Y Y. Research on the influence of surface pollutant cleaning agents on the performance of high-altitude large volume concrete［J］. Chin J Appl Chem， 2024， 41（11）： 1585-1596.
[13]	尚君，崔祎菲，黄巍林. 高地温环境条件下超细粉掺量对隧道衬砌混凝土抗压及抗渗性能的影响［J］. 应用化学， 2024， 41（9）： 1342-1349.
	SHANG J， CUI Y F， HUANG W L. Influence of ultrafine powder content on compressive and impermeability of tunnel lining concrete under high ground temperature environment［J］. Chin J Appl Chem， 2024， 41（9）： 1342-1349.
[14]	WANG F， SONG Z， LIU Y， el al. Response characteristics and tensile failure evaluation of asphalt concrete core wall under spatial oblique incidence of P-wave［J］. Eng Struct， 2023， 276： 115340.
[15]	周超，侯德华，李帅. SBR/PP复合改性沥青流变性及相容性分析［J］. 塑料， 2022， 51（6）： 48-53.
	ZHOU C， HOU D H， LI S. Rheology and compatibility analysis of SBR/PP composite modified asphalt［J］. Plastics， 2022， 51（6）： 48-53.
[16]	SASAKI T， HIGASHIYAMA H， MIZUKOSHI M. Flexural behavior and benefits of polypropylene fiber-reinforced concrete for concrete pavement［J］. ACI Mater J， 2023， 120（1）： 219-230.