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沥青公路混凝土增强用 聚酯纤维开发前景看好
2005年14期 发行日期:2005-09-01
作者:袁宝庆
沥青公路混凝土增强用 聚酯纤维开发前景看好
袁宝庆

性能优异 应用空间巨大
  随着我国公路交通基础设施建设的大规模展开,对高速公路沥青
路面的工程质量和耐久性提出了更高的要求。为避免高速公路沥青路
面出现早期破损(如车辙、开裂、坑槽等)而影响其使用寿命,近年
来逐渐在高速沥青混凝土公路用聚酯(PET)纤维增强。沥青公路混凝
土增强用聚酯纤维主要用于新建沥青混凝土高等级公路的路面层、旧
沥青混凝土路面薄层罩面、高等级公路路面的缺陷修补、冷补、灌缝
材料、机场跑道与停机坪加强材料等。
  沥青公路混凝土用聚酯纤维实际上是1种单丝长度为6±1 mm的
聚酯短纤维,具有强度高、耐腐蚀、耐高温、化学性能稳定、与沥青
相容性好等性能;对高速公路沥青路面的裂缝、松散有很强的抑制作
用,并能够有效抵抗反射裂缝和温度裂缝的产生;加入沥青混凝土中
搅拌后,可形成数量巨大的纤维单丝的立体分布,可起到加筋和桥接
的作用,并能够有效提高沥青路面质量,从根本上解决了沥青路面使
用寿命不足的问题。
    沥青公路混凝土增强用聚酯纤维主要通过采用加有抗老化剂的聚
酯熔体,经纺丝、表面涂覆、切断等工序制成。因所用原料的不同,
纤维的生产过程通常分为切片纺丝和直接纺丝2种工艺,其中切片纺
丝工艺灵活性大,便于控制操作和进行品种的变换,因而目前已得到
普遍使用。在切片纺丝中, 生产工艺的控制和选择通常对产品质量有
着很大的影响,因此应对其生产工艺进行优化选择。
  该纤维具有以下功能:
  改善高温稳定性
  沥青公路混凝土增强用聚酯纤维单丝呈三维立体分布,同时产生
纵横交错的加筋和桥接作用,从而降低了沥青的流动性能,并使沥青
混凝土在高温环境下的稳定性得到了很大提高。此外,纤维与沥青不
缠绕,有着很强的吸附性,并能够增加与沥青混凝土的粘聚力和粘稠
度。
  改善低温抗裂性
  一般沥青路面在气温骤降和低温环境下,通常发生收缩或因来不
及应力松弛而产生开裂。若将纤维加入到沥青混凝土中,混合料内部
具有大量均匀分布纵横交错的纤维单丝,使混合料的弹性提高,从而
具有良好的抗变形能力,在低温下仍保持柔韧性和较高的抗拉强度,
有效的抵抗收缩应力,减少温缩裂缝,改善了沥青混凝土的低温抗裂
性能。
  改善抗疲劳性能
  在混合料中均匀分布的纤维单丝所产生的加筋作用,致使沥青混
凝土路面强度提高了1.3~1.4倍,极大地改善了沥青混凝土的疲劳
性,并有效的防止了沥青路面产生的车辙和路面渠裂化。
  改善水稳性、抗剥落性、耐磨性、耐久性、热稳定性和低温抗裂
性
  沥青公路混凝土增强用聚酯纤维具有高强度、吸油粘结、耐高温
等性能,能够有效改善沥青混凝土的水稳性、抗剥落性、耐磨性、耐
久性、热稳定性和低温抗裂性,对沥青路面的裂缝、松、散有着很强
的抑制作用,并能够有效的抵抗反射裂缝和温度裂缝的产生,极大的
提高了沥青路面的质量及使用寿命。
  提高沥青混凝土的抗拉、抗压、抗剪切以及抗冲击强度
  据相关实验测试表明:沥青混凝土的抗拉、抗压强度可提高15%~
18%,可防止由于碾压造成沥青路面出现坑洼的损害。

企业成为开发主体
  沥青公路混凝土增强用聚酯纤维附加值较高,因而得到了许多企
业的关注。近年来国内已有一些企业加入了该产品的研发行列,并先
后推出了一批性能与进口产品接近的高性能聚酯纤维。
▲ 宁波大成新材料公司
  该公司是国家科技部认定的国家新材料产业化基地之一,开发的
改善高速公路质量的路用聚酯纤维目前已通过相关部门的技术鉴定并
投入使用。
▲ 杭州賽樂博工程材料有限公司
  该公司开发的高性能沥青混凝土专用聚酯纤维“赛博”,是一种以
聚酯为主要原料,添加一定的功能母料,通过高速喷丝、高倍率拉伸
后,经特殊表面工艺处理,切断而成,其外观为束状单丝。该纤维主
要用于热拌合沥青混凝土工程,也可应用于高强混凝土的增强抗裂及
新建沥青混凝土路面面层、机场跑道及桥面铺装。
▲ 常州利尔德通新材料科技有限公司
  该公司研制的沥青混凝土增强用聚酯纤维,主要用于沥青混凝土
路面面层、旧沥青混凝土路面的薄层、钢结构桥铺设沥青混凝土面层、
机场跑道与停机坪加强于桥面铺装。
▲ 中国纺织科学研究院北京中纺纤建科技有限公司
  该公司开发的沥青混凝土增强用聚酯纤维“凯泰”(CTA),具有初
始模量大、抗拉强度高、化学稳定性好,与沥青吸附力强、分散性好、
耐高温、抗低温等特点,该纤维在加入沥青混合料中,可极大地提高
沥青混凝土的综合性能,延长工程使用寿命。
▲ 泰安市现代塑料有限公司
  该公司开发的“傲峰-聚酯纤维”,采用聚酯及功能性母料,通过
高速喷丝、高倍率拉伸、特殊表面处理工艺,并利用专用切断机切断
而成,其纤维外观为多根纤维单丝交聚而成的束状结构。当纤维加入
到沥青混凝土中,不但对沥青具有改性的效果,同时还会显著的影响
沥青混合料的韧性和破坏过程,可广泛应用于热拌合沥青混凝土工程,
也可应用于高强混凝土的增强防裂。
▲ 泰安市同伴工程塑料有限公司
  该公司开发的 “TB-Fiber”是专为沥青混凝土增强用聚酯纤维。
主要用于新建沥青混凝土高等级公路的路面层、旧沥青混凝土路面罩
面、旧水泥混凝土路面罩面、路面缺陷的修补、冷补、灌缝,钢结构
桥梁铺装沥青面层及桥面铺装防水层。

大量进口 需求较大
  近年来,国内公路交通建设快速发展,先后建设了数百条高速沥
青公路。在新建的许多高等级高速沥青公路中,已普遍采用了混凝土
增强用聚酯纤维,其中有很大一部分混凝土增强用聚酯纤维是直接从
国外进口(主要从美国进口),只有很少一部分是国内生产,且质量与
进口产品存在一定的差异,因而在价格上也有差异。进口混凝土增强
用聚酯纤维一般在10万元/t左右(约为国内市场常规棉型PET短纤
维价格的8倍),国产混凝土增强用聚酯纤维一般在8万元/t以下。
由于进口混凝土增强用聚酯纤维价格居高不下,增加了高速沥青公路
的建设成本,因而许多公路建设施工单位一方面在积极寻求货源,另
一方面则希望国内聚酯纤维厂家能够生产出质量与国外产品相媲美
的、产品价格低于8万元/t以下(最好在6万元/t)的混凝土增强用
聚酯纤维。据了解,目前国内沥青公路混凝土增强用聚酯纤维大多为
进口产品,市场价格为110元/kg,每吨沥青混合料纤维成本约385
元(按每吨沥青混合料掺加3.5kg纤维计算)。假设路面设计为20m宽、
40mm厚路面层,那么每公里路面共用纤维约6t,成本约60万元,平
均每平方米路面增加纤维的成本约30元。
  在高速沥青公路建设中,采用混凝土增强用聚酯纤维无疑将会增
加一些公路建设成本,但从长远利益来考虑,由于采用了增强材料,
不仅会有效地提高高速沥青公路的抗拉强度、抗压强度、抗冲击强度
和抗裂能力,使沥青混凝土的热稳定性、泛油性提高,而且还能够致
使沥青路面的粘接性、稳定性、流变性、耐磨性等明显改善;进一步
减少路面反射裂纹及温差收缩应力,并有效地提高路面质量和使用寿
命。
  由此可见,在高速沥青公路建设中可广泛采用混凝土增强用聚酯
纤维。由于一次性投入成本费用不多,且可长期受益,特别是能够节
约大量的公路维修成本,因此,有着十分明显的经济和社会效益。
  随着公路建设项目的不断增多,今后国内沥青公路混凝土增强用
聚酯纤维市场需求量将会进一步扩大,并将给许多企业带来发展商机。
此外,作为高附加值的聚酯纤维产品,沥青公路混凝土增强用聚酯纤
维今后必将得到更广泛的应用,并将产生良好的经济和社会效益。
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