木质素纤维类型对SMA混合料性能的影响

纤维的技术指标进行检测，检测结果见表 1。粗集料为山阴 县来远玄武岩加工有限公司生产的玄武岩粗集料，规格为 10~15mm、5~10mm；细集料为康明石料厂生产的石灰岩机 制砂；矿粉为康明石料厂生产的矿粉。沥青为山西宇通高 速路面材料有限公司生产的 SBS 改性沥青。
项目
表 1 两种纤维技术指标
技术指标
沥青混合料相关指标的检测依据《公路工程沥青及沥 青混合料试验规程》（JTG E20—2011）的规定进行。
3 结果及分析
3.1 纤维类型对混合料马歇尔试验结果的影响 采用 6.0%油石比，絮状木质素纤维及颗粒状木质素纤
维马歇尔试验结果见表 3。
表 3 不同类型木质素纤维 SMA 混合料的马歇尔试验结果
34
交通世界 TRANSPOWORLD
2.3 试验方法 按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）
“附录 C：SMA 混合料配合比设计方法”的规定确定了掺絮 状木质素纤维及颗粒状木质素纤维的 SMA 混合料最佳油石 比分别为 6.3%和 5.8%。为了准确评价纤维类型对混合料性 能的影响，油石比均采用 6.0%；矿料加热温度为 185℃，沥 青 加 热 温 度 为 160℃ ， 拌 和 温 度 为 180℃ ， 击 实 温 度 为 165℃；材料添加顺序为矿料、纤维干拌 90s，然后加入沥 青拌和 90s，最后加入矿粉拌和 90s；击实次数为双面各 75 次。
技术要求
絮状 颗粒状
长度（mm）
＜6.0
5.0
-
冲气筛分析
筛
分 析 （%）
普通筛 分析
0.015mm 筛通过率 0.850mm 筛通过率 0.425mm 筛通过率 0.106mm 筛通过率
70±10 85±10 65±10 30±10
72
-
-
86
-
67
-
34
灰分含量（%）
18±5
19
16
pH 值
7.5±1.0
0.02
0.12
飞散损失（%）
≤15
11.2
8.4
由表 3 可知：除了掺颗粒状木质素纤维 SMA 混合料的 析漏损失指标外，采用絮状木质素纤维和颗粒状木质素纤 维制备的 SMA 混合料马歇尔试件所有指标均满足《公路工 程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011）规定的 SMA 混合料马歇尔试验配合比技术要求。
SMA 混合料与普通沥青混凝土原材料的区别主要有以 下两方面：①SMA 属于间断级配、骨架密实型混合料，沥 青混凝土属于连续级配、悬浮密实型混合料；②SMA 需要 加纤维稳定剂，沥青混凝土不需要。
当前 SMA 中常用的纤维稳定剂有木质素纤维、矿物纤 维、聚酯纤维 3 类，但木质素纤维的应用最为普遍，并且交 通运输部已对木质素纤维提出了相关的技术指标。纤维在 SMA 混合料中起到以下 4 方面作用：①提高沥青混合料中沥 青用量，降低混合料运输过程沥青析漏问题；②为路面提 供加筋，防止路面开裂，提高路面耐久性；③提高填料用 量，降低空隙率，提高混合料抗疲劳强度从而提高道路耐 久性；④提高粗集料的使用比例，提高路面抗变形能力[2]。
由 2.3 可知，掺颗粒状木质素纤维的 SMA 混合料最佳油 石比为 5.8%，而在目标配合比阶段该油石比所对应的析漏 损失为 0.09%，而本文中采用的油石比为 6.0%，油石比的 增加导致析漏损失增大。从表 1 可知颗粒状木质素纤维的吸 油率为 361%，而絮状木质素纤维的吸油率为 526%。同样 油石比的 SMA 混合料，掺颗粒状木质素纤维的混合料自由 沥青多于掺絮状木质素纤维的混合料。这一特点从表 3 的其 他指标的实测结果均可反映出来。掺颗粒状木质素纤维的 SMA 沥青混合料自由沥青较多，同样条件下更容易击实， 导致毛体积密度偏大、空隙率偏小、矿料间隙率偏小、沥 青饱和度偏高，沥青用量较大同时导致马歇尔稳定度偏 低、析漏损失超过标准要求，多余的沥青更容易裹覆和黏 结集料。
掺颗粒状木质素纤维的 SMA 混合料。
关键词：木质素纤维；沥青混合料；沥青玛蹄脂
中图分类号：U414
文献标识码：B
1 SMA 混合料简介
沥青混合料路面相比水泥混凝土路面具有无接缝、行 车舒适、噪音低等优点，被广泛应用于高等级公路中。普 通的沥青混凝土由于原材料、级配方面的原因易导致车 辙、低温抗裂性较差，使很多沥青路面达不到设计使用年 限就出现损坏的情况。近年来公路工程建设更加注重沥青 路面的耐久性问题，在设计阶段就提高了沥青路面的标 准，逐步从采用悬浮密实结构的沥青混凝土向骨架密实结 构的沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA 混合料）过渡[1]。
项目
技术要求 絮状木质素纤维 颗粒状木质素纤维
理论密度（g/cm3）
-
2.614
2.614
毛体积密度（g/cm3）
-
2.517
2.533
空隙率（%）
3~4
3.7
3.1
矿料间隙率（%）
≥17
17.7
17.2
沥青饱和度（%）
75~85
79.1
82.0
稳定度（kN）
≥6.0
9.7
7.2
析漏损失（%）
≤0.1
本文以右玉—平鲁高速公路项目为依托，研究絮状及 颗粒状木质素纤维对 SMA 混合料性能的影响。
2 试验
2.1 试验原材料 絮状木质素纤维来自北京天成垦特莱科技有限公司，
颗粒状木质素纤维来自北京拓扑博大科技发展公司。为了 进行对比研究，两种纤维掺量均为 0.4%（沥青混合料总质 量）。依据《沥青路面用木质素纤维》（JT/T 533—2004）对
合成级配（%） 100 92.4 64.8 26.4 22.8 18.5 15.9 13.8 12.2 10.4
上限（%） 100 100 75 34 26 24 20 16 15 12
下限（%） 100 90 50 20 15 14 12 10 9 8
收稿日期：2019-03-19 作者简介：马丽霞（1964—），女，高级工程师，从事公路工程试验检测行业管理工作。
总 506 期 2019 年第 20 期 （7 月 中）
木质素纤维类型对 SMA 混合料性能的 影响
马丽霞
（山西省交通建设质量安全监督局，山西 太原 030006）
摘要：简要介绍了 SMA 混合料的特点，在油石比相同的条件下，研究了木质素纤维类型对 SMA—13 沥青混合料性能的影
响。结果表明：由于絮状木纤维具有易分散、吸油率高的特点，其混合料的马歇尔稳定度、高温稳定性、低温抗裂性均优于
7.31 7.03
吸油率（%）
≥纤维自身质量 的5倍
526
3Hale Waihona Puke 1含水率（%）＜5.0
4.1 3.2
2.2 试验配合比 本文主要研究不同类型木质素纤维在 SMA 混合料中的
效果，依据 《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40— 2004）要求均采用同一种 SMA—13 配合比，见表 2。
表 2 SMA—13 合成级配 筛孔（mm） 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075