基于不同纤维素掺加剂的SMA路面路用性能对比分析

刘威　张治强　李涛

纤维素掺加剂能够提高SMA路面的路用性能。通过对同种级配SMA分别掺加矿物纤维和木质素纤维，得到了二者性能的对比关系。研究发现，掺木质素纤维比掺玄武岩矿物纤维SMA路面能力更好。同等体积条件下，掺木质素纤维的SMA混合料密度更低，有利于降低工程造价，具有良好的经济效益

引言

SMA路面混合料具有“三多一少”的特点，即粗集料多、沥青用量多、矿粉多及细骨料少，是一种具有间断级配的紧密嵌挤骨架密实结构的沥青路面面层，在高速路及城市主干道多有应用。使用性能优点在于具有强度高、耐磨耗、抗车辙能力强、抗疲劳开裂及良好的高低温稳定性。由碎石骨架和沥青玛蹄脂结合料组成，但造价较高。试验中采用纤维稳定剂对SMA路面的使用性能进行研究，以验证两种纤维稳定剂对SMA路面路用性能的影响。

SMA混合料试验及测试

1.试验准备

SMA路面必须采用纤维稳定剂，因为SMA使用较多的矿粉和沥青结合料，纤维具有加筋、分散、吸附及稳定和增粘等作用，可以防止沥青析漏目前，通常采用的纤维掺用量一般为沥青混合料总质量的0.3%，不高于1%，本次掺加量定位0.4%，并采用玄武岩矿物纤维和木质素纤维作对比。其中木质素纤维易受潮成团，应控制其含水率小于5%，试验测试其含水率为2%，并将其保持在干燥环境中，基本符合试验条件的要求。试验采用改性沥青，温度控制在150℃～160℃，控制油石比5.5%，采用石灰岩粗集料及石灰岩矿粉，按照标准马歇尔试验制作马歇尔试件。

2.试验数据及分析

经过室内系列实验，两种纤维分别采用做两组试件，每组做10个标准马歇尔试件，其中车辙为每组2个试件作对比，得到的试验数据取均值结果如表1所示。

由表1可知，各项测试指标均符合规范要求，掺纤维索后，SMA路面的使用性能均有所提高。掺木质素纤维的路面密度更小，但二者在性能方面却并不呈完全向一方的倾向优势。掺木质素纤维的SMA路面在干燥路面条件下，强度明显优于掺玄武岩矿物纤维的路面，以马歇尔稳定度来衡量；路面在湿润条件下，掺木质素纤维的SMA路面强度虽然仍旧比掺玄武岩矿物纤维效果好，但优势已经不够明显。在有水损害条件下，掺木质素纤维的SMA路面强度降低，而掺玄武岩矿物纤维的SMA路面强度却有所升高；掺木质素纤维的SMA材料抗剪切变形的能力远远低于掺玄武岩矿物纤维的SMA路面，二者相差达46.6%。对SMA沥青混合料轮碾成型后，进行车辙试验，结果发现车辙结果远高于规范要求，说明掺纤维素后确实对SMA路面的使用性能有较大影响，掺木质素纤维的SMA路面抗车辙能力比掺玄武岩矿物纤维效果差，二者相差高达52.4%。

含纤维素SMA混合料的施工建议

1.SMA混合料的结构特点

SMA组成结构比较特殊，具有以下特点：

（1）由于SMA粗集料较多，粗集料形成嵌挤作用，使得SMA路面具有高温抗变形能力、抗车辙的能力，能够适应重载交通

（2）SMA路面表面粗糙，构造深度大，抗滑性能好

3.矿粉含量高，增强了集料间沥青的粘结裹覆能力，为结构强度的稳定起到重要作用

（3）SMA混合料加入纤维稳定剂后，SMA路面抗低温、抗疲劳开裂性能得到提高，抗老化、抗水损害以及耐久性能均得到加强：

2.含纤维素SMA混合料的施工补充建议

（1）沥青混合料的拌制

沥青混合料的拌制以沥吉均匀裹覆集料为准，一般拌制不低于45s，本次施工对象为掺纤维的改性沥青SMA沥青混合料，拌合时间应延长5s以上，以保证纤维在混合料中充分分散、拌匀，SMA混合料限拌合后应当天使用。

（2）沥青混合料的运输

对于SMA混合料的运输，除正常运输外，如发现沥吉混合料沿车厢板滴漏时，应立即采取措施予以避免。

（3）沥青混合料的摊铺

摊铺机摊铺速度应缓慢均匀，速度放慢至1～3m/min，如发现混合料出现离析、波浪、裂缝、拖痕时，应予以消除。特别是本次油较多，应注意泛油现象。

（4）沥青混合料的压实成型

由于本次油石比较高，达到5.5%，应采用钢筒式压路机碾压。如发现SMA混合料高温碾压有拥推现象，应复查其级配是否合适。