掺入木质纤维及废胎胶粉的SMA沥青混合料性能研究

朱阿兰

（广州惠丰工程技术咨询有限公司，广州 510640）

掺入木质纤维及废胎胶粉的SMA沥青混合料性能研究

朱阿兰

（广州惠丰工程技术咨询有限公司，广州 510640）

本文以木质纤维和橡胶粉作为改性剂，将其应用于沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA），通过成型试件，按规范进行马歇尔稳定度试验、车辙试验、冻融劈裂试验，研究结果表明：本文设计的SMA-13沥青混合料具有良好的高温稳定性及水稳定性，工程应用前景广阔。

SMA沥青混合料；木质纤维；废胎胶粉

木质纤维通常具有分散、吸附、加筋、稳定等作用，有研究认为将路用木质纤维与废胎胶粉按一定比例混合，可以增加废胎胶粉在沥青中分散的均匀性，不致形成胶团，可以发挥两种材料的特性，另外，纤维对废胎胶粉具有一定的约束作用，可以有效减少沥青混合料的回弹膨胀率。沥青是一种黏弹塑性材料，在高温时变软、低温时会变脆，木质纤维和废胎胶粉对沥青有很好的改性作用，橡胶粉可以增加弹性，纤维也有类似的作用，但只在高温时比较明显，在低温时则比较有限。

本文以木质纤维和橡胶粉作为改性剂，将其应用于沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）中，对其高温及水稳定性能进行研究，探究该种新材料的路用性能。

1、原材料

沥青采用茂名70号沥青，木质纤采用盐城欧路华路用木质纤维，掺量为0.3%，废胎胶粉为60目斜交胎胶粉，废胎胶粉的用量为基质沥青用量的18%。集料采用石灰石，矿粉则是由优质的石灰石磨成。沥青及集料和矿粉都符合公路沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004)的相关规定。

2、级配设计

参照公路沥青路面施工技术规范（JTJ 032-2004）中关于SMA-13的级配范围和VCADRC，控制混合料中4.75、2.36mm以上的粒径集料，调整规格料用量，0～3：3～5：5～9.75：9.75～15：矿粉=12：5：27：46：10，见表1所示。

表1 SMA-13级配组成

最佳油石比采用谢伦堡析漏和肯塔堡飞散试验确定，SMA沥青混合料的最佳油石比为6%。

3.性能试验

3.1马歇尔试验

马歇尔试验是以测定稳定度、流值、马歇尔模数等指标，成型标准试件后，在规定温度及规定加载速率下，试件在马歇尔试验仪中出现的最大破坏值，流值反映的则是最大破坏荷载时的最大垂直变形值。

按公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTG E20-2011）规定成型马歇尔试件，并进行试验，试验温度为60℃，试验结果则如表2所示。

表2 马歇尔试验结果

由规范可知，SMA路面的稳定度不小于6kN，设计空隙率在3～4.5之间，饱和度应在75%～85%。由表2可知，本文所设计的SMA-13完全满足设计规范要求。同时由于马歇尔试验是一个经验性试验，这种局限性的存在并不能很好的反映SMA沥青混合料的强度性能，因此还需进行车辙试验。

3.2 车辙及冻融劈裂试验

按规范成型车辙板试件，试验轮为橡胶制实心轮,外径20cm，轮宽5cm，轮间接触压强为0.7MPa，试验温度为60℃，碾压速度42次/min。冻融劈裂试验则是取两组试件，冻融和非冻融试件，冻融组的试件，先放入水中，抽真空15min，打开阀门后，在水中养生30min，装入塑料袋后加10Ml水，放入低温（-18℃）的水浴中放置16h,冰冻后撤去塑料袋，立即放入温度为60℃的水浴中放置24h后，将冻融与未冻融试件放置25℃的恒温水槽中保温不少于2h后，取出后即进行劈裂试验，加载速率为50mm/min。车辙及冻融劈裂试验结果见表3所示。

表3 车辙及冻融劈裂试验结果

车辙试验的动稳定度指标可以很好的反映SMA沥青混合料的高温稳定性，由上表可知，SMA-13沥青混合料指标远超过规范中规定的，夏炎热区大于等于3000次/mm的要求。一般来说，沥青混合料的高温稳定性受混合料的骨架结构及胶结料的用量类型等影响比较大，纤维与胶粉的结合，有效提高了沥青混合料的高温稳定性能，本文设计的SMA-13沥青混合料具有较好的高温稳定性。

冻融疲劳强度比可以很好的反映沥青混合料的水稳定性能，该值越高，说明混合料的水稳定性越好，抗水损害能力越强。由于胶粉颗粒会因为热胀冷缩的不同步，而导致混合料的强度较低，但是由于木质纤维的掺入，与胶粉颗粒结合后，会发挥出其稳定、约束的作用，同时也有抗剥落的作用，由表中数据可知，本文设计的SMA-13具有很好的水稳定性。

4.结论

本文将木质纤维掺入废胎橡胶粉沥青中，以此为胶结料设计出SMA-13，通过成型试件，按公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTG E20-2011）规定进行马歇尔稳定度试验、车辙试验、冻融劈裂试验，得出以下结论：

SMA-13沥青混合料的高温稳定性及水稳定性等性能指标均符合规范要求，木质纤维和废胎胶粉的掺入提高了材料的高温性能，木质纤维增加了材料的弹性，提高沥青混合料的水稳定性。本文设计的SMA-13沥青混合料具有良好的高温稳定性及水稳定性，工程应用前景广阔。

[1]吕伟民,孙大权.沥青混合料设计手册[M].北京：人民交通出版社，2007.

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

G322

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1007-6344（2015）06-0044-01

朱阿兰（1987-），女，甘肃人，大学本科，助理工程师，从事道路工程材料的检测与研究