摻入木質纖維及廢胎膠粉的SMA瀝青混合料性能研究

朱阿蘭

（廣州惠豐工程技術咨詢有限公司，廣州 510640）

摻入木質纖維及廢胎膠粉的SMA瀝青混合料性能研究

朱阿蘭

（廣州惠豐工程技術咨詢有限公司，廣州 510640）

本文以木質纖維和橡膠粉作為改性劑，將其應用于瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA），通過成型試件，按規范進行馬歇爾穩定度試驗、車轍試驗、凍融劈裂試驗，研究結果表明：本文設計的SMA-13瀝青混合料具有良好的高溫穩定性及水穩定性，工程應用前景廣闊。

SMA瀝青混合料；木質纖維；廢胎膠粉

木質纖維通常具有分散、吸附、加筋、穩定等作用，有研究認為將路用木質纖維與廢胎膠粉按一定比例混合，可以增加廢胎膠粉在瀝青中分散的均勻性，不致形成膠團，可以發揮兩種材料的特性，另外，纖維對廢胎膠粉具有一定的約束作用，可以有效減少瀝青混合料的回彈膨脹率。瀝青是一種黏彈塑性材料，在高溫時變軟、低溫時會變脆，木質纖維和廢胎膠粉對瀝青有很好的改性作用，橡膠粉可以增加彈性，纖維也有類似的作用，但只在高溫時比較明顯，在低溫時則比較有限。

本文以木質纖維和橡膠粉作為改性劑，將其應用于瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）中，對其高溫及水穩定性能進行研究，探究該種新材料的路用性能。

1、原材料

瀝青采用茂名70號瀝青，木質纖采用鹽城歐路華路用木質纖維，摻量為0.3%，廢胎膠粉為60目斜交胎膠粉，廢胎膠粉的用量為基質瀝青用量的18%。集料采用石灰石，礦粉則是由優質的石灰石磨成。瀝青及集料和礦粉都符合公路瀝青路面施工技術規范(JTGF40-2004)的相關規定。

2、級配設計

參照公路瀝青路面施工技術規范（JTJ 032-2004）中關于SMA-13的級配范圍和VCADRC，控制混合料中4.75、2.36mm以上的粒徑集料，調整規格料用量，0～3：3～5：5～9.75：9.75～15：礦粉=12：5：27：46：10，見表1所示。

表1 SMA-13級配組成

最佳油石比采用謝倫堡析漏和肯塔堡飛散試驗確定，SMA瀝青混合料的最佳油石比為6%。

3.性能試驗

3.1馬歇爾試驗

馬歇爾試驗是以測定穩定度、流值、馬歇爾模數等指標，成型標準試件后，在規定溫度及規定加載速率下，試件在馬歇爾試驗儀中出現的最大破壞值，流值反映的則是最大破壞荷載時的最大垂直變形值。

按公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程（JTG E20-2011）規定成型馬歇爾試件，并進行試驗，試驗溫度為60℃，試驗結果則如表2所示。

表2 馬歇爾試驗結果

由規范可知，SMA路面的穩定度不小于6kN，設計空隙率在3～4.5之間，飽和度應在75%～85%。由表2可知，本文所設計的SMA-13完全滿足設計規范要求。同時由于馬歇爾試驗是一個經驗性試驗，這種局限性的存在并不能很好的反映SMA瀝青混合料的強度性能，因此還需進行車轍試驗。

3.2 車轍及凍融劈裂試驗

按規范成型車轍板試件，試驗輪為橡膠制實心輪,外徑20cm，輪寬5cm，輪間接觸壓強為0.7MPa，試驗溫度為60℃，碾壓速度42次/min。凍融劈裂試驗則是取兩組試件，凍融和非凍融試件，凍融組的試件，先放入水中，抽真空15min，打開閥門后，在水中養生30min，裝入塑料袋后加10Ml水，放入低溫（-18℃）的水浴中放置16h,冰凍后撤去塑料袋，立即放入溫度為60℃的水浴中放置24h后，將凍融與未凍融試件放置25℃的恒溫水槽中保溫不少于2h后，取出后即進行劈裂試驗，加載速率為50mm/min。車轍及凍融劈裂試驗結果見表3所示。

表3 車轍及凍融劈裂試驗結果

車轍試驗的動穩定度指標可以很好的反映SMA瀝青混合料的高溫穩定性，由上表可知，SMA-13瀝青混合料指標遠超過規范中規定的，夏炎熱區大于等于3000次/mm的要求。一般來說，瀝青混合料的高溫穩定性受混合料的骨架結構及膠結料的用量類型等影響比較大，纖維與膠粉的結合，有效提高了瀝青混合料的高溫穩定性能，本文設計的SMA-13瀝青混合料具有較好的高溫穩定性。

凍融疲勞強度比可以很好的反映瀝青混合料的水穩定性能，該值越高，說明混合料的水穩定性越好，抗水損害能力越強。由于膠粉顆粒會因為熱脹冷縮的不同步，而導致混合料的強度較低，但是由于木質纖維的摻入，與膠粉顆粒結合后，會發揮出其穩定、約束的作用，同時也有抗剝落的作用，由表中數據可知，本文設計的SMA-13具有很好的水穩定性。

4.結論

本文將木質纖維摻入廢胎橡膠粉瀝青中，以此為膠結料設計出SMA-13，通過成型試件，按公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程（JTG E20-2011）規定進行馬歇爾穩定度試驗、車轍試驗、凍融劈裂試驗，得出以下結論：

SMA-13瀝青混合料的高溫穩定性及水穩定性等性能指標均符合規范要求，木質纖維和廢胎膠粉的摻入提高了材料的高溫性能，木質纖維增加了材料的彈性，提高瀝青混合料的水穩定性。本文設計的SMA-13瀝青混合料具有良好的高溫穩定性及水穩定性，工程應用前景廣闊。

[1]呂偉民,孫大權.瀝青混合料設計手冊[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2]沈金安.瀝青及瀝青混合料的路用性能[M].北京：人民交通出版社，2001.

G322

B

1007-6344（2015）06-0044-01

朱阿蘭（1987-），女，甘肅人，大學本科，助理工程師，從事道路工程材料的檢測與研究