木質(zhì)素纖維類型對SMA混合料性能的影響

穆徐淮

（中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210014）

1 SMA 瀝青混合料性能特點(diǎn)

以往公路建設(shè)中大部分采用懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)的瀝青混凝土，而現(xiàn)階段在向骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的瀝青瑪蹄脂碎石混合料轉(zhuǎn)型。SMA 瀝青混合料與普通瀝青混凝土的性能區(qū)別主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：1、兩種瀝青混凝土級配分別屬于間斷級配、連續(xù)級配，其類型分別屬于骨架密實(shí)型混合料、懸浮密實(shí)型混合料；2、SMA 混合料使用的過程中需使用纖維穩(wěn)定劑，普通瀝青混凝土使用的過程中不需要使用纖維穩(wěn)定劑。

2 木質(zhì)纖維素類型及作用

SMA 混合料使用的過程中所添加的纖維穩(wěn)定劑主要可分為三類，分別是木質(zhì)素纖維、聚酯纖維、礦物纖維。其中最常用的是木質(zhì)素纖維，在SMA 混合料中添加纖維有著許多的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾方面：1、在SMA 混合料中添加適量的纖維能夠有效避免混合料出現(xiàn)析漏現(xiàn)象；2、能夠起到混合料加筋作用，提升路面的抗開裂性能，可大大增加公路路面的使用年限。本文主要研究的是絮狀及顆粒狀木質(zhì)素纖維對SMA 混合料性能所產(chǎn)生的影響。

3 試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)原材料

本文主要將絮狀木質(zhì)素纖維和顆粒狀木質(zhì)素纖維作為主要研究對象，為了探究兩者對SMA 混合料的影響，并形成對比試驗(yàn)。因此，將這兩者分別摻合在等量的SMA 瀝青混合料中，并將這兩種纖維的含量分別控制在0.4%，并按照《瀝青路面用木質(zhì)素纖維》（JT/T 533-2004）對混合料纖維技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果主要如表1所示。

表1 兩種纖維技術(shù)指標(biāo)

3.2 試驗(yàn)配合比

在本次對比中所采用的配合比主要是按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）的規(guī)定，試驗(yàn)主要研究的是兩種纖維對SMA 所產(chǎn)生的影響，并且應(yīng)用同一種SMA-13 配合比級配。

3.3 試驗(yàn)方法

為了能夠有更好的研究兩種纖維對SMA 混合料的對比影響，則將這兩種SMA混合料的油石比都控制在6.0%。其次，在溫度控制方面，礦料和瀝青的加熱溫度應(yīng)當(dāng)分別控制在185℃和160℃，拌合和擊實(shí)的溫度分別控制在180℃和165℃。除此之外，在原材料添加方面，首先要對礦料和纖維進(jìn)行相應(yīng)的干攪拌，攪拌時(shí)間控制在90 秒，再添加瀝青，拌合90 秒，然后再添加礦粉，拌合時(shí)間仍控制在90 秒。

4 結(jié)果及分析

4.1 纖維類型對混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果的影響

在本次比對試驗(yàn)中油石比控制在6%，兩種纖維對SMA 混合料的影響試驗(yàn)結(jié)果主要如表2所示。從表2中可以看出除了顆粒狀木質(zhì)素纖維對SMA 混合料的析漏損失超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)0.02 外，其他指標(biāo)均達(dá)到了技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)，絮狀木質(zhì)素纖維的全部指標(biāo)也都達(dá)到了技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)，并符合《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）的相關(guān)規(guī)定。

表2 不同類型木質(zhì)素纖維SMA 混合料的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

從表1中可以看出，兩種纖維吸油率存在很大的差異，并且分別為361%、526%。在固定油石比的條件下，顆粒狀木質(zhì)素纖維混合料自有瀝青數(shù)量較多，這種特點(diǎn)可以通過表2中的相關(guān)數(shù)據(jù)直觀的反映出來。自由瀝青數(shù)量較多的SMA 混合料在條件相同的情況下?lián)魧?shí)效果較好，因此顆粒狀木質(zhì)素纖維SMA 混合料擊實(shí)效果比較好，其毛體積密度較大、礦料間隙率較小、空隙率較小、瀝青的飽和度較高。但是瀝青的用量不宜過多，如果數(shù)量過多會(huì)造成馬歇爾穩(wěn)定度降低，析漏損失難以達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，極可能造成瀝青裹覆或者是黏結(jié)集料的現(xiàn)象發(fā)生。

4.2 纖維類型對混合料高溫穩(wěn)定性及低溫抗裂性的影響

本次比對主要是采取低溫彎曲破壞和動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)的方式，以兩種纖維對SMA-13 瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性進(jìn)行了相應(yīng)的測試，結(jié)果如下；動(dòng)穩(wěn)定度（次/mm）絮狀木質(zhì)素纖維為8873，顆粒狀木質(zhì)素纖維為6774，低溫彎曲破壞應(yīng)變?chǔ)苔判鯛钅举|(zhì)素纖維為3816，顆粒狀木質(zhì)素纖維為2942。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，這兩種木質(zhì)素纖維動(dòng)穩(wěn)定度分別為8873（次/mm）、6774（次/mm），絮狀木質(zhì)素纖維的動(dòng)穩(wěn)定度明顯高于顆粒狀木質(zhì)素纖維的動(dòng)穩(wěn)定度，造成這種現(xiàn)象的原因是顆粒狀木質(zhì)素纖維的表面經(jīng)過預(yù)處理，其表面預(yù)先裹覆適應(yīng)量的瀝青。但是在瀝青使用量相同的情況下，絮狀木質(zhì)素纖維所吸附的瀝青數(shù)量較多，其動(dòng)穩(wěn)定度較高。這兩種纖維低溫彎曲破壞應(yīng)變存在著很大的差異，分別是3816、2942。使用絮狀木質(zhì)素纖維制備的SMA 混合料的低溫彎曲破壞應(yīng)變較大，這與木質(zhì)素纖維的不易分散的特性有著直接的關(guān)系，但是應(yīng)使木質(zhì)素纖維均勻分布，只有這樣才能夠真正的達(dá)到加筋的效果，提升混合料防開裂能力。

5 結(jié)束語

根據(jù)本項(xiàng)試驗(yàn)可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：1、如果使用顆粒狀木質(zhì)素纖維和絮狀木質(zhì)素纖維所制備的SMA 混合料油石比相同，則前者所含有的自由瀝青數(shù)量較多，在擊實(shí)條件相同的情況下，絮狀木質(zhì)素纖維SMA 混合材料的擊實(shí)效果更佳；2、在瀝青的使用量相同的情況下，與顆粒狀木質(zhì)素纖維所制備的SMA 混合料相比，絮狀木質(zhì)素纖維所制備的SMA 混合料動(dòng)穩(wěn)定度更高；3、顆粒狀木質(zhì)素纖維所制備的SMA 混合料效果比絮狀木質(zhì)素纖維的加筋效果差，并且比絮狀木質(zhì)素纖維所制備SMA 混合料的低溫抗裂性差。