不同比例木質素纖維對SBS改性瀝青路用性能影響研究

李 鋒

（海南路橋工程有限公司,海南 三亞 572000）

0 引言

SBS改性瀝青混合料作為我國高等級路面常用的主要材料之一，是推動新時代中國特色社會主義交通強國建設的基礎。交通基礎建設是一個國家的基建根本，也是一個國家的發展命脈。良好的公路交通規劃及建設現如今已經成為一個國家交通基礎設施的名片，更是一個國家基建領域的代名詞，在推動經濟、擴大民生、發展戰略意義起到了不可替代的作用[1]。

在當前復雜的交通環境條件下，如瀝青路面材料配置不科學，容易導致使用過程中出現各式各樣的問題，而這些問題，都存在造成不可逆結果的可能性。如何保證在復雜的使用環境下讓瀝青路面原有的各項性能維持穩定不變，是專家學者都在研究攻關的課題。瀝青路面在高溫、潮濕、長期降雨等條件下發生各種類型缺陷的案例十分常見。瀝青路面病害一旦出現問題，往往都較為棘手，嚴重的甚至可以使瀝青路面喪失原有的設計性能，對我國的交通戰略布局造成極大阻礙。文章研究的意義，旨在對比相同的室外環境條件下，SBS改性瀝青混合料在摻入0.2%、0.6%、1%、1.4%、2.0%的木質纖維素時各項性能檢驗對比分析[1]，從而達到推薦和指導對添加劑比例的使用建議。

1 試驗設計方法及原材料準備

1.1 試驗設計方法

該試驗設計方法旨在研究摻入5種不同比例（0.2%、0.6%、1%、1.4%、2.0%）的木質素纖維后，將制作完成的SBS改性瀝青混合料若干試件（見圖1）于同等條件下的戶外空曠環境中進行放置，任這批試驗件處于暴曬、雨林、低溫、高濕度等模擬路用環境中，待三個月后再檢測其各項性能，根據檢測結果推薦使用木質素纖維的最佳添加比例。其檢測指標包括：①馬歇爾穩定度；②流值；③動穩定度；④變形；⑤單軸蠕變等各項性能[2]。

圖1 SBS改性瀝青試塊

根據相關瀝青路面工程施工案例、相關經驗及瀝青路面施工技術規范標準等，此次試驗設計將統一采用4%SBS改性瀝青（90#石油瀝青為95%+5.5%改性劑），分別添加0.2%、0.6%、1%、1.4%、2.0%的木質纖維素，制成若干份滿足上述檢測的相同規格的試件，并設計其油石比為5.5%，設計方法詳見圖2。

圖2 設計試驗流程圖

1.2 SBS原材料準備

（1）該次設計試驗所采用的SBS改性瀝青原料技術指標及檢驗結果詳見表1。

表1 改性瀝青指標檢測結果

從表1的檢測結果數值可看出，其瀝青原材料數值符合相關檢測范圍，復查檢測環境條件及方法無誤，滿足該次試驗相關要求，各項檢測結果及采集到的數據真實有效，經相關試驗檢測員核實簽字后投入使用。

（2）該次試驗設計所采用的集料，經相關質量檢測，均滿足該次試驗要求，經試驗檢測員核實簽字后投入使用，詳見表2、表3。

表2 粗集料質量檢測結果

表3 細集料質量檢測結果

（3）該次試驗設計所采用的木質素纖維長度為4 mm，其檢測質量結果均滿足纖維穩定劑相關技術規范要求，經試驗檢測員核實簽字后投入使用，檢測結果見表4[3]。

表4 木質素纖維檢測結果

2 試驗性能及結果

2.1 馬歇爾穩定度

將放置三個月的5種規格（摻0.2%、0.6%、1%、1.4%、2.0%木質素纖維）的SBS改性瀝青混合料試件若干取出，對試件外觀進行初步檢查無誤，滿足試驗要求后，統一進行馬歇爾試驗（見圖3），檢測其馬歇爾穩定度、流值數據，其檢測結果記錄見表5。

圖3 馬歇爾穩定度試驗

表5 馬歇爾穩定度檢測結果

試驗結束后從表5記錄結果可看出，當試件木質素纖維摻入比例為0.2%時，馬歇爾穩定度范圍在7.8~8.6 kN，不滿足馬歇爾穩定度≥8 kN的技術標準。當試件木質素纖維摻入比例為0.6%~2.0%時，均滿足馬歇爾穩定度≥8 kN的技術標準，以摻入比例為0.6%時，數值最優，且最為穩定。

2.2 流值

試驗結束后從表6記錄結果可看出，當試件木質素纖維摻入比例為0.2%時，流值的范圍在2.3~4.4 mm之間，不滿足流值2.5~4.5 mm變化速率的技術要求。當試件木質素纖維摻入比例為0.6%~2.0%時，均滿足流值2.5~4.5 mm變化速率的技術要求，以摻入0.6%、1%兩組為數據最優，且較為穩定。

表6 流值檢測結果

該次試驗可得出，在摻入0.6%的木質素纖維后，馬歇爾穩定度在數值上均比其他四組摻入比例試驗性能更優；在摻入0.6%、1%的木質素纖維后，測得流值變化性能最為可靠[1]。

2.3 車轍及變形

將放置三個月的5種規格（摻0.2%、0.6%、1%、1.4%、2.0%木質素纖維）的SBS改性瀝青混合料試件若干取出，制成滿足試驗要求的試件，待相關檢測合格并且穩定后進行車轍試驗（見圖4），檢測其動穩定度及變形數據，試驗檢測結果見表7、表8。

圖4 車轍試驗

表7 車轍動穩定度試驗表

表8 車轍變形試驗表

試驗結束后從表7記錄結果可看出，當試件木質素纖維摻入比例為0.2%時，動穩定度的范圍在788~1 200次/mm之間，不滿足技術規范≥800次/mm的要求。當試件木質素纖維摻入比例為0.6%~2.0%時，均滿足動穩定度要求的測定數值，其中，以摻入0.6%木質素纖維組數值變化最小，且最為穩定，其余組別雖然滿足要求，但數值波動較大。

試驗結束后從表8記錄結果可看出，摻入5種比例木質素纖維，均滿足變形要求。當試件木質素纖維摻入比例為0.2%時，變形差值為4 mm，變形最大。當試件木質素纖維摻入比例為0.6%時，變形差值為0.5 mm，為變形量最為平穩的數值，其余比例變形穩定情況要優于摻入0.2%比例組，但稍差于摻入0.6%比例組。

該次試驗可得出，在摻入0.6%的木質素纖維后，動穩定度、變形在規定的數值上均比其他摻入比例組別性能更優。[1]

2.4 單軸蠕變

將放置三個月的5種規格（摻0.2%、0.6%、1%、1.4%、2.0%木質素纖維）的SBS改性瀝青混合料試件若干取出，制成滿足試驗要求的圓柱體試件，待相關檢測合格并且穩定后進行單軸蠕變試驗（見圖5），檢測其黏性勁度模量試驗。試驗檢測結果見表9。

圖5 蠕變試驗

表9 黏性勁度模量試驗表

試驗結束后從表9記錄結果可看出，當試件木質素纖維摻入比例為0.2%時，黏性勁度模量的范圍在600~650之間，為摻入比例中最小。當試件木質素纖維摻入比例為0.6%時，黏性勁度模量的范圍在620~680之間，為摻入比例中最大。其余比例組別數值均滿足試驗要求。其中，以摻入0.6%木質素纖維組數值最大，且最為穩定。

根據單軸蠕變試驗得知，無論在何種摻入比例下，數值均滿足試驗要求，但從總體變化數值上看，以摻入0.6%木質素纖維比例變形最小、最為穩定、數值最優。

該次試驗可得出，在摻入0.6%的木質素纖維后，SBS改性瀝青混合料性能均比其他摻入比例性能上更優[1]。

3 結論

綜上所述，SBS改性瀝青混合料在摻入5種不同比例（0.2%、0.6%、1%、1.4%、2.0%）的木質素纖維后，在提高其性能上均有較好的試驗效果，其中，以摻入0.6%比例組性能最優，因此，推薦在SBS改性瀝青混合料路面施工時摻入該比例木質素纖維，從而達到提高瀝青路面通車性能、耐久性能、舒適性能，延長路面使用壽命。