摻入木質(zhì)纖維及廢胎膠粉的SMA瀝青混合料性能研究

朱阿蘭

（廣州惠豐工程技術(shù)咨詢有限公司，廣州 510640）

摻入木質(zhì)纖維及廢胎膠粉的SMA瀝青混合料性能研究

朱阿蘭

（廣州惠豐工程技術(shù)咨詢有限公司，廣州 510640）

本文以木質(zhì)纖維和橡膠粉作為改性劑，將其應(yīng)用于瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA），通過成型試件，按規(guī)范進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)，研究結(jié)果表明：本文設(shè)計(jì)的SMA-13瀝青混合料具有良好的高溫穩(wěn)定性及水穩(wěn)定性，工程應(yīng)用前景廣闊。

SMA瀝青混合料；木質(zhì)纖維；廢胎膠粉

木質(zhì)纖維通常具有分散、吸附、加筋、穩(wěn)定等作用，有研究認(rèn)為將路用木質(zhì)纖維與廢胎膠粉按一定比例混合，可以增加廢胎膠粉在瀝青中分散的均勻性，不致形成膠團(tuán)，可以發(fā)揮兩種材料的特性，另外，纖維對廢胎膠粉具有一定的約束作用，可以有效減少瀝青混合料的回彈膨脹率。瀝青是一種黏彈塑性材料，在高溫時(shí)變軟、低溫時(shí)會變脆，木質(zhì)纖維和廢胎膠粉對瀝青有很好的改性作用，橡膠粉可以增加彈性，纖維也有類似的作用，但只在高溫時(shí)比較明顯，在低溫時(shí)則比較有限。

本文以木質(zhì)纖維和橡膠粉作為改性劑，將其應(yīng)用于瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）中，對其高溫及水穩(wěn)定性能進(jìn)行研究，探究該種新材料的路用性能。

1、原材料

瀝青采用茂名70號瀝青，木質(zhì)纖采用鹽城歐路華路用木質(zhì)纖維，摻量為0.3%，廢胎膠粉為60目斜交胎膠粉，廢胎膠粉的用量為基質(zhì)瀝青用量的18%。集料采用石灰石，礦粉則是由優(yōu)質(zhì)的石灰石磨成。瀝青及集料和礦粉都符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTGF40-2004)的相關(guān)規(guī)定。

2、級配設(shè)計(jì)

參照公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 032-2004）中關(guān)于SMA-13的級配范圍和VCADRC，控制混合料中4.75、2.36mm以上的粒徑集料，調(diào)整規(guī)格料用量，0～3：3～5：5～9.75：9.75～15：礦粉=12：5：27：46：10，見表1所示。

表1 SMA-13級配組成

最佳油石比采用謝倫堡析漏和肯塔堡飛散試驗(yàn)確定，SMA瀝青混合料的最佳油石比為6%。

3.性能試驗(yàn)

3.1馬歇爾試驗(yàn)

馬歇爾試驗(yàn)是以測定穩(wěn)定度、流值、馬歇爾模數(shù)等指標(biāo)，成型標(biāo)準(zhǔn)試件后，在規(guī)定溫度及規(guī)定加載速率下，試件在馬歇爾試驗(yàn)儀中出現(xiàn)的最大破壞值，流值反映的則是最大破壞荷載時(shí)的最大垂直變形值。

按公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（JTG E20-2011）規(guī)定成型馬歇爾試件，并進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度為60℃，試驗(yàn)結(jié)果則如表2所示。

表2 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

由規(guī)范可知，SMA路面的穩(wěn)定度不小于6kN，設(shè)計(jì)空隙率在3～4.5之間，飽和度應(yīng)在75%～85%。由表2可知，本文所設(shè)計(jì)的SMA-13完全滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。同時(shí)由于馬歇爾試驗(yàn)是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性試驗(yàn)，這種局限性的存在并不能很好的反映SMA瀝青混合料的強(qiáng)度性能，因此還需進(jìn)行車轍試驗(yàn)。

3.2 車轍及凍融劈裂試驗(yàn)

按規(guī)范成型車轍板試件，試驗(yàn)輪為橡膠制實(shí)心輪,外徑20cm，輪寬5cm，輪間接觸壓強(qiáng)為0.7MPa，試驗(yàn)溫度為60℃，碾壓速度42次/min。凍融劈裂試驗(yàn)則是取兩組試件，凍融和非凍融試件，凍融組的試件，先放入水中，抽真空15min，打開閥門后，在水中養(yǎng)生30min，裝入塑料袋后加10Ml水，放入低溫（-18℃）的水浴中放置16h,冰凍后撤去塑料袋，立即放入溫度為60℃的水浴中放置24h后，將凍融與未凍融試件放置25℃的恒溫水槽中保溫不少于2h后，取出后即進(jìn)行劈裂試驗(yàn)，加載速率為50mm/min。車轍及凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果見表3所示。

表3 車轍及凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

車轍試驗(yàn)的動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)可以很好的反映SMA瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，由上表可知，SMA-13瀝青混合料指標(biāo)遠(yuǎn)超過規(guī)范中規(guī)定的，夏炎熱區(qū)大于等于3000次/mm的要求。一般來說，瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性受混合料的骨架結(jié)構(gòu)及膠結(jié)料的用量類型等影響比較大，纖維與膠粉的結(jié)合，有效提高了瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能，本文設(shè)計(jì)的SMA-13瀝青混合料具有較好的高溫穩(wěn)定性。

凍融疲勞強(qiáng)度比可以很好的反映瀝青混合料的水穩(wěn)定性能，該值越高，說明混合料的水穩(wěn)定性越好，抗水損害能力越強(qiáng)。由于膠粉顆粒會因?yàn)闊崦浝淇s的不同步，而導(dǎo)致混合料的強(qiáng)度較低，但是由于木質(zhì)纖維的摻入，與膠粉顆粒結(jié)合后，會發(fā)揮出其穩(wěn)定、約束的作用，同時(shí)也有抗剝落的作用，由表中數(shù)據(jù)可知，本文設(shè)計(jì)的SMA-13具有很好的水穩(wěn)定性。

4.結(jié)論

本文將木質(zhì)纖維摻入廢胎橡膠粉瀝青中，以此為膠結(jié)料設(shè)計(jì)出SMA-13，通過成型試件，按公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（JTG E20-2011）規(guī)定進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

SMA-13瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性及水穩(wěn)定性等性能指標(biāo)均符合規(guī)范要求，木質(zhì)纖維和廢胎膠粉的摻入提高了材料的高溫性能，木質(zhì)纖維增加了材料的彈性，提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性。本文設(shè)計(jì)的SMA-13瀝青混合料具有良好的高溫穩(wěn)定性及水穩(wěn)定性，工程應(yīng)用前景廣闊。

[1]呂偉民,孫大權(quán).瀝青混合料設(shè)計(jì)手冊[M].北京：人民交通出版社，2007.

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

G322

B

1007-6344（2015）06-0044-01

朱阿蘭（1987-），女，甘肅人，大學(xué)本科，助理工程師，從事道路工程材料的檢測與研究