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(fā)展命脈。良好的公路交通規(guī)劃及建設現(xiàn)如今已經(jīng)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(jīng)濟、擴大民生、發(fā)展戰(zhàn)略意義起到了不可替代的作用[1]。

在當前復雜的交通環(huán)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(xiàn)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(huán)境下讓瀝青路面原有的各項性能維持穩(wěn)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(fā)生各種類型缺陷的案例十分常見。瀝青路面病害一旦出現(xiàn)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(zhàn)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(huán)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(huán)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(huán)境中，待三個月后再檢測其各項性能，根據(jù)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(wěn)定度；②流值；③動穩(wěn)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(jù)相關瀝青路面工程施工案例、相關經(jīng)驗及瀝青路面施工技術規(guī)范標準等，此次試驗設計將統(tǒng)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(guī)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(shù)值可看出，其瀝青原材料數(shù)值符合相關檢測范圍，復查檢測環(huán)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(shù)據(jù)真實有效，經(jīng)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(jīng)相關質量檢測，均滿足該次試驗要求，經(jīng)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(wěn)定劑相關技術規(guī)范要求，經(jīng)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(wěn)定度

將放置三個月的5種規(guī)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(tǒng)一進行馬歇爾試驗（見圖3），檢測其馬歇爾穩(wěn)定度、流值數(shù)據(jù)，其檢測結果記錄見表5。

圖3 馬歇爾穩(wěn)定度試驗

表5 馬歇爾穩(wěn)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(wěn)定度范圍在7.8~8.6 kN，不滿足馬歇爾穩(wěn)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(wěn)定度≥8 kN的技術標準，以摻入比例為0.6%時，數(shù)值最優(yōu)，且最為穩(wěn)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(shù)據(jù)最優(yōu)，且較為穩(wěn)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(wěn)定度在數(shù)值上均比其他四組摻入比例試驗性能更優(yōu)；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(guī)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(wěn)定后進行車轍試驗（見圖4），檢測其動穩(wěn)定度及變形數(shù)據(jù)，試驗檢測結果見表7、表8。

圖4 車轍試驗

表7 車轍動穩(wěn)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(wěn)定度的范圍在788~1 200次/mm之間，不滿足技術規(guī)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(wěn)定度要求的測定數(shù)值，其中，以摻入0.6%木質素纖維組數(shù)值變化最小，且最為穩(wěn)定，其余組別雖然滿足要求，但數(shù)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(wěn)的數(shù)值，其余比例變形穩(wěn)定情況要優(yōu)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(wěn)定度、變形在規(guī)定的數(shù)值上均比其他摻入比例組別性能更優(yōu)。[1]

2.4 單軸蠕變

將放置三個月的5種規(guī)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(wěn)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(shù)值均滿足試驗要求。其中，以摻入0.6%木質素纖維組數(shù)值最大，且最為穩(wěn)定。

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

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(yōu)[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(yōu)，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。