木纖維穩定劑對SMA路面性能影響研究

摘要 SMA瀝青混合料廣泛應用于我國高等級及主要城鎮交通要道路面，在國家白改黑公路網布局中占有很大比例，其施工過程中應注重后期使用舒適性及耐久性。文章旨在通過對SMA瀝青混合料添加木質素纖維后，進行各項路面強度研究比較，發現在摻入0.5%木質素纖維后，SMA瀝青混合料的各項路用性能有所提高，對實際施工具有指導意義。

關鍵詞 瀝青路面；木質素纖維；SMA瀝青混合料；路用性能

中圖分類號 U414 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）13-0045-03

0 引言

SMA瀝青混合料作為我國廣泛用于高質量路面的最重要材料之一，是推進建設具有鮮明特色的社會主義交通強國新時期的基礎。交通基礎設施建設是國家基礎設施建設的基礎，也是國家發展的生命線。在高溫、潮濕和長時間降雨的條件下，各種類型的瀝青缺陷在行業中非常普遍。如果瀝青路面發生疾病和損壞，往往難以解決，嚴重時可能導致瀝青路面原有設計性能的喪失，這對中國戰略運輸規劃構成嚴重障礙。該文研究的重要性在于比較分析了在相同的室外環境條件下，木質素纖維0.3%、0.5%、0.7%、0.9%和1.5%的SMA瀝青混合物的不同運行試驗，以推薦和控制添加劑比例的使用[1]。

1 試驗設計方法及原材料準備

1.1 試驗設計方法

準備已摻入0.3%、0.5%、0.7%、0.9%和1.5% 5種木質素纖維比例的樣品放置在室外環境中，在相同的條件下，使他們能夠體驗模擬的道路條件，任期經歷如陽光、熱帶雨林、風沙、雷暴、低溫和高濕度。半年后，根據測試結果，建議木材纖維的最佳添加和使用比例，以測試其不同的性能。檢測方式選取以下5種，進行衡量添加木質素纖維后路用性能的各項指標，試驗方法詳見圖1～2。

根據瀝青路面施工的相關經驗和技術標準，該試點方案統一使用SMA瀝青混合物詳見圖2，油石比為5.3%。在測試各種材料指標的適用性后，按0.3%、0.5%、0.7%、0.9%和1.5%的比例摻入木材纖維，樣品試驗驗證詳見圖3。

1.2 SMA瀝青混合料準備

（1）該次設計試驗所采用的SMA瀝青混合料技術指標及檢驗結果詳見表1。

表1中的試驗結果表明，瀝青原材料的值與相關試驗區域相對應，環境條件和復檢方法正確，符合該試驗的相關要求。所收集的所有測試結果和數據都是真實有效的，并在投入使用前經過相關測試檢查員的驗證和簽字。

該試驗概念中使用的試驗組已通過相關質量測試滿足該試驗要求，并在調試前由試驗檢查員驗證和簽字，詳見表2～3。

該試驗中采用的木質素纖維穩定劑規格為5.5 mm，其規格符合纖維穩定劑的相關技術規范。檢查人員核實簽名后即可投入使用。試驗結果見表4[2]。

2 試驗性能及結果

2.1 馬歇爾穩定度

準備已放置在特定環境中滿六個月的已摻入0.3%、0.5%、0.7%、0.9%和1.5%的木纖素纖維的SMA瀝青混合料試塊若干，經外觀檢查合格并對其多次校驗，樣品的各項檢查正確無誤，符合試驗要求。然后，對其進行馬歇爾試驗檢測，以驗證其樣品的馬歇爾穩定性和流值性能結果。試驗結果如圖4所示。

試驗結束后從圖4馬歇爾試驗折線圖可得出，當SMA瀝青試塊摻入木質素纖維含量為0.3%時，馬歇爾穩定度取中值為7.5 kN，不滿足馬歇爾穩定度試驗標準應≥8 kN的要求。當SMA瀝青試塊摻入含量為0.5%木質素纖維時，馬歇爾穩定度為8.1 kN，滿足技術標準，摻入木質素纖維比例為0.7%、0.9%時，馬歇爾穩定度數值中值9.2 kN、9.5 kN偏高，當摻入木質素纖維比例為1.5%時，馬歇爾穩定度為7.5 kN，不滿足≥8 kN技術標準。此試驗結果為SMA瀝青混合料在摻入比例為0.5%時，馬歇爾穩定度數值最好，各項性能效果最佳，且最為穩定。

2.2 流值

根據圖5流值試驗檢測結果可得出，當SMA瀝青試塊摻入木質素纖維含量為0.3%時，測得流值的中值為2.4 mm，不滿足流值技術標準為2.5～4.5 mm的要求。當SMA瀝青試塊摻入木質素纖維含量為0.5%、0.7%、0.9%時，測得流值中值分別為3.6 mm、4.2 mm、4.4 mm均滿足流值技術標準為2.5～4.5 mm的要求。當SMA瀝青試塊摻入木質素纖維含量為1.5%時，測得流值中值為5.1 mm，不滿足流值技術標準為2.5～4.5 mm的要求。此試驗可得出，當SMA瀝青試塊摻入木質素纖維含量為0.3%、1.5%時，試塊流值技術指標不滿足規范要求，當摻入木質素纖維含量為0.5%、0.7%、0.9%時，試塊流值技術指標均滿足規范要求，且以摻入0.5%含量為最佳選擇。

結合上述兩項實驗結果得出，SMA瀝青試塊在摻入0.5%的木質素纖維后，馬歇爾穩定度與流值的試驗檢測結果最佳，試塊優化程度高，且性能方面最為可靠。

2.3 車轍及變形

準備已放置在特定環境中滿六個月的已摻入0.3%、0.5%、0.7%、0.9%和1.5%的木纖素纖維的SMA瀝青混合料試塊若干，經外觀檢查合格并對其多次校驗，樣品的各項檢查正確無誤，符合試驗要求。然后，對其進行車轍試驗檢測，以驗證其樣品的動穩定度和變形性能技術指標，試驗結果如圖6所示。

試驗結束后從圖6動穩定度試驗折線圖可得出，當SMA瀝青試塊摻入木質素纖維含量為0.3%時，試塊動穩定度的檢測中值為750次/mm，不滿足技術規范標準的動穩定度需≥800次/mm的要求。當SMA瀝青試件木質素纖維摻入含量為0.5%、0.7%、0.9%、1.5%時，測得動穩定度分別為810次/mm、900次/mm、1 500次/mm、

2 350次/mm，均滿足動穩定度≥800次/mm的技術規范標準。但從動穩定度折線圖可看出，當木質素纖維摻入含量＞0.5%后，動穩定度中值較大且極不穩定，在摻入木質素纖維含量為0.5%時數值中值為最佳，且最為穩定。摻入量為0.7%、0.9%、1.5%數組雖然滿足試驗動穩定度要求，但數值變化曲線較大，應選取以摻入0.5%木質素纖維為最優組別。

試驗結束后從表5記錄結果可得出，在SMA試塊摻入上述5種含量的木質素纖維后，試驗結果均滿足變形要求。當SMA瀝青試件摻入木質素纖維含量為0.3%時，測得變形最小值為2.0 mm，最大值為7.0 mm，差值為5 mm，為5組試驗組別中變形量最大的。當SMA瀝青試件摻入木質素纖維含量為0.5%時，測得變形最小值為2.2 mm，最大值為2.5 mm，差值為0.3 mm，為5組試驗組別中變形量最小的。其他摻入木質素纖維含量為0.7%、0.9%、1.5%含量的組別變形量要優于摻入含量為0.3%組別，但對比摻入含量為0.5%組別稍差。

由該次試驗可得出，當SMA瀝青試塊摻入木質素纖維含量為0.5%時，其所測得動穩定度和變形值的數值為最優選擇。

2.4 單軸蠕變

準備放置在特定環境中滿六個月已摻入0.3%、0.5%、0.7%、0.9%和1.5%的木纖素纖維的SMA瀝青混合料試塊若干，經外觀檢查合格并對其多次校驗，樣品的各項檢查正確無誤，符合試驗要求，將試件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，檢測其黏性勁度模量試驗，試驗檢測結果見表6。

試驗結束后從表6記錄結果可看出，當SMA瀝青試件摻入木質素纖維含量為0.3%時，黏性勁度模量的范圍在610～640之間，為5組規格數值中黏性勁度模量波動變化范圍最小。當SMA瀝青試塊摻入木質素纖維含量為0.5%時，黏性勁度模量的范圍在630～700之間，為5組規格數值中黏性勁度模量波動變化范圍最大，其余摻入木質素纖維含量組別黏性勁度模量試驗均滿足試驗規范要求。其中，以摻入含量為0.5%的木質素纖維組別的黏性勁度模量波動變化范圍最大，性能最優，且最為穩定，是最佳的摻入含量選擇[3]。

單軸蠕變試驗結果表明，無論摻入何種含量木質素纖維，這些值都符合試驗要求。然而，就總變異值而言，在摻入含量為0.5%木質纖維的變形比例為最小的、最穩定的最佳值。

試驗表明，添加0.5%的木質素纖維后，SMA瀝青混合物的性能優于其他摻入比例。

3 結論

綜上所述，在歷經各項性能試驗后，SMA瀝青混合料試塊在摻入木質素纖維后，大比例上均獲得良好的試驗效果。試驗發現，在摻入含量為0.5%的木質素纖維后，SMA瀝青試塊所獲得的各項性能為最優，因此摻入含量為0.5%的木質素纖維為最優選擇。在今后的瀝青路面施工活動中，推薦摻入該含量的纖維穩定劑，能獲得更好的效果，達到提高瀝青路面綜合路用性能、耐久性、行車舒適性、經濟性的最終目的，提高路用壽命，節約成本，獲取更大的施工利潤。

參考文獻

[1]李鋒. 纖維穩定劑對提高SMA改性瀝青路用性能影響研究[J]. 價值工程， 2022（21）： 119-121.

[2]婁夢雷. 植物基復合改性溫拌再生瀝青混合料性能研究[D]. 長沙：長沙理工大學， 2019.

[3]解振龍. 絮狀、顆粒狀木質素纖維SMA瀝青混合料性能對比分析[J]. 公路交通科技（應用技術版）， 2016（4）： 104-106.