木质素纤维类型对SMA混合料性能的影响

穆徐淮

（中设设计集团股份有限公司，江苏 南京 210014）

1 SMA 沥青混合料性能特点

以往公路建设中大部分采用悬浮密实结构的沥青混凝土，而现阶段在向骨架密实结构的沥青玛蹄脂碎石混合料转型。SMA 沥青混合料与普通沥青混凝土的性能区别主要体现在以下两点：1、两种沥青混凝土级配分别属于间断级配、连续级配，其类型分别属于骨架密实型混合料、悬浮密实型混合料；2、SMA 混合料使用的过程中需使用纤维稳定剂，普通沥青混凝土使用的过程中不需要使用纤维稳定剂。

2 木质纤维素类型及作用

SMA 混合料使用的过程中所添加的纤维稳定剂主要可分为三类，分别是木质素纤维、聚酯纤维、矿物纤维。其中最常用的是木质素纤维，在SMA 混合料中添加纤维有着许多的优势，主要体现在以下几方面：1、在SMA 混合料中添加适量的纤维能够有效避免混合料出现析漏现象；2、能够起到混合料加筋作用，提升路面的抗开裂性能，可大大增加公路路面的使用年限。本文主要研究的是絮状及颗粒状木质素纤维对SMA 混合料性能所产生的影响。

3 试验

3.1 试验原材料

本文主要将絮状木质素纤维和颗粒状木质素纤维作为主要研究对象，为了探究两者对SMA 混合料的影响，并形成对比试验。因此，将这两者分别掺合在等量的SMA 沥青混合料中，并将这两种纤维的含量分别控制在0.4%，并按照《沥青路面用木质素纤维》（JT/T 533-2004）对混合料纤维技术指标进行检测，检测结果主要如表1所示。

表1 两种纤维技术指标

3.2 试验配合比

在本次对比中所采用的配合比主要是按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的规定，试验主要研究的是两种纤维对SMA 所产生的影响，并且应用同一种SMA-13 配合比级配。

3.3 试验方法

为了能够有更好的研究两种纤维对SMA 混合料的对比影响，则将这两种SMA混合料的油石比都控制在6.0%。其次，在温度控制方面，矿料和沥青的加热温度应当分别控制在185℃和160℃，拌合和击实的温度分别控制在180℃和165℃。除此之外，在原材料添加方面，首先要对矿料和纤维进行相应的干搅拌，搅拌时间控制在90 秒，再添加沥青，拌合90 秒，然后再添加矿粉，拌合时间仍控制在90 秒。

4 结果及分析

4.1 纤维类型对混合料马歇尔试验结果的影响

在本次比对试验中油石比控制在6%，两种纤维对SMA 混合料的影响试验结果主要如表2所示。从表2中可以看出除了颗粒状木质素纤维对SMA 混合料的析漏损失超出规定标准0.02 外，其他指标均达到了技术要求标准，絮状木质素纤维的全部指标也都达到了技术要求标准，并符合《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）的相关规定。

表2 不同类型木质素纤维SMA 混合料的马歇尔试验结果

从表1中可以看出，两种纤维吸油率存在很大的差异，并且分别为361%、526%。在固定油石比的条件下，颗粒状木质素纤维混合料自有沥青数量较多，这种特点可以通过表2中的相关数据直观的反映出来。自由沥青数量较多的SMA 混合料在条件相同的情况下击实效果较好，因此颗粒状木质素纤维SMA 混合料击实效果比较好，其毛体积密度较大、矿料间隙率较小、空隙率较小、沥青的饱和度较高。但是沥青的用量不宜过多，如果数量过多会造成马歇尔稳定度降低，析漏损失难以达到技术标准，极可能造成沥青裹覆或者是黏结集料的现象发生。

4.2 纤维类型对混合料高温稳定性及低温抗裂性的影响

本次比对主要是采取低温弯曲破坏和动稳定度试验的方式，以两种纤维对SMA-13 沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性进行了相应的测试，结果如下；动稳定度（次/mm）絮状木质素纤维为8873，颗粒状木质素纤维为6774，低温弯曲破坏应变με絮状木质素纤维为3816，颗粒状木质素纤维为2942。

从以上数据可以看出，这两种木质素纤维动稳定度分别为8873（次/mm）、6774（次/mm），絮状木质素纤维的动稳定度明显高于颗粒状木质素纤维的动稳定度，造成这种现象的原因是颗粒状木质素纤维的表面经过预处理，其表面预先裹覆适应量的沥青。但是在沥青使用量相同的情况下，絮状木质素纤维所吸附的沥青数量较多，其动稳定度较高。这两种纤维低温弯曲破坏应变存在着很大的差异，分别是3816、2942。使用絮状木质素纤维制备的SMA 混合料的低温弯曲破坏应变较大，这与木质素纤维的不易分散的特性有着直接的关系，但是应使木质素纤维均匀分布，只有这样才能够真正的达到加筋的效果，提升混合料防开裂能力。

5 结束语

根据本项试验可以得出以下几点结论：1、如果使用颗粒状木质素纤维和絮状木质素纤维所制备的SMA 混合料油石比相同，则前者所含有的自由沥青数量较多，在击实条件相同的情况下，絮状木质素纤维SMA 混合材料的击实效果更佳；2、在沥青的使用量相同的情况下，与颗粒状木质素纤维所制备的SMA 混合料相比，絮状木质素纤维所制备的SMA 混合料动稳定度更高；3、颗粒状木质素纤维所制备的SMA 混合料效果比絮状木质素纤维的加筋效果差，并且比絮状木质素纤维所制备SMA 混合料的低温抗裂性差。