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来源：职称驿站所属分类：材料科学论文 发布时间：2012-08-15浏览：27次
摘要：本文从SMA混合料组成及其技术特点，纤维材料基本形状出发，重点通过两个试验例子分析了纤维材料在沥青玛蹄脂碎石（SMA）中的应用分析。最终得出纤维材料在沥青玛蹄脂碎石(SMA)中的应用中，存在多方面的效果。
关键词：
一、SMA混合料组成及其技术特点
1、沥青混合料的组成
沥青碎石和沥青混凝土是公路干线和城市主干道上沥青面层上主要采用的成分。其分类和组成根据不同的分类方式各自不同，按照压实后的密实程度来划分的话，就可以分为密实型和孔隙型两种沥青混合料，其中密实型为孔隙率为3%—6%之间，孔隙型为孔隙率在6%—10%之间；另外，按照集料级配类型划分又可分为续级配沥青混合料和间断级配沥青混合料两种。根据组成材料的数量和质量的不同，便会形成不同的组成结构，为此也会表现出不同的力学性状。一般情况下根据组成结构不同，沥青—集料混合料由三种类型组成，包括：密实—悬浮结构；骨架—空隙结构和密实—骨架结构。
2、SMA混合料的技术特点
所谓SMA是一种混合料，是沥青玛蹄脂材料填充沥青碎石而形成的一种混合料。形成一种新的、有别于常规沥青混凝土的沥青层混合料，以便为了受现代交通运输的荷载作用，另外，它不能保持较优的服务能力，这些服务能力包括：强度、稳定性、耐磨、抗滑等。根据以上情况，SMA呈现出如下特性：
第一：集料组成为间断级配
在其组成中，60～75％是4.75mm以上的粗集料，与沥青碎石差不多。另外，包含少量细集料的沥青玛蹄脂中的矿粉达到7～13％，与常规沥青混凝土比较，矿粉用量大大增加。
第二：矿粉与沥青的比例达到1：5左右，希望能在集料骨架之间形成较厚的沥青膜。
由此可见上面的预期效果非常明显，为此，必须提出比较高的要求，以便达到需求效果，这些要求包括：
第一：对主集料的材质要求为高强，坚硬。另外，性状要求近立方体，并采用轧碎集料。此外，必须对压碎值，针片状的含量等等有比较明确的要求。通过这些明确的要求可以满足在夏季炎热气候条件下，沥青玛蹄脂填充料相对粘软，而仍表现出较好的抗变形能力。
第二：满足重交通道路使用要求的同时，必须达到温度敏感性低，温度稳定的要求。以便满足环境气候和交通荷载状况。举例说明：炎热的南方地区必须改善高温车辙能力，而在寒冷的北方，要提高低温抗裂能力。
第三：改善SMA混合料的“持油稳定性”
试验证明，添加纤维稳定剂是防止或减少SMA在贮存、运输和摊铺过程中的泄漏，增加沥青膜厚度和粘阻能力的成功关键之一。只有这样，才能有效的改善SMA混合料的“持油稳定性”。
二、纤维材料基本形状
通过化学物理方法处理，在加工成纸浆和纤维浆液过程中，植物中的大部分，惰性的纤维剩余出来，然后再经过淋洗、过滤、喷雾、干燥等工艺流程，形成了棉絮状木质素纤维。有时在路面工程应用中，也叫做纤维素或工程纤维素。它作为生产纸浆或纤维过程中一种副产品，料源丰富，价格低廉。另外，为了适应不同沥青混合料加工需要，进一步又开发加工成颗料状纤维，或者预拌沥青的颗粒状纤维。
不预拌沥青的木质素纤维多为灰色或者灰白色，75%左右的纤维含量。通过放大镜观察其形状，呈现三维网络微观构架，纤维凹凸不平，带状弯曲、多孔、扁平特点。
三、纤维材料在沥青玛蹄脂碎石（SMA）中的应用分析
首先对添加纤维材料和不参加纤维材料的SMA混合料进行试验，试验如下：
试件编组 试验条件 纤维用量% 实测密度g/cm3 孔隙率% 稳定度KN 流值dm
A—1 600C，30min 0.35 2.356 4.8 10.3 25
B—1 600C，30min 0 2.340 5.4 8.6 35
A—2 600C，48h 0.35 2.355 4.8 8.6 45
B—2 600C，48h 0 2.324 6.1 7.7 散体
通过试验可以得出如下结论：
SMA混合料在不掺加纤维的时候，采用较高分量的沥青和矿粉，然后经过600C，48h恒温，试验件非常酥软，其骨料骨架根本无法支立，非常小的受力，就会散体。
而在SMA混合料搀和纤维后，试验数据表明，马氏稳定度高，残留稳定度也达到了75%。
通过两者的比较，明显的能够看出纤维材料对SMA混合料性能作用有非常明显的效果。
目前大都采用混合料析漏试验进行评价木质素纤维在沥青混合料中的稳定剂作用，这不能说明纤维对沥青的吸附作用。针对这一点，相关专家专门设计了一种纤维材料对沥青吸持作用的试验。
其试验方法为：试验采用90mm的圆形铜质网筛，其高度不小于30mm，筛孔直径为0.3mm。在网筛上口，伸出四只支杆，可以将网筛支放在容器为800ml的玻璃烧杯上。网筛的容积均为190cm3。试验前称10g纤维与热沥青100g拌和。拌匀后的纤维沥青混合物呈半流动粘稠状，其温度为700C—800C。试验过程与结果如下表：
试样编号 被测材料 纤维对沥青的吸持量
试验前 140℃ 160℃ 170℃
1 纯沥青 10.0 0 0 0
2 沥青+矿粉 10.0 0 0 0
3 沥青+矿质纤维 10.0 7.94 6.66 5.58
4 沥青+絮状木质素纤维 10.0 10.0 9.35 9.05
5 沥青+粒状木质素纤维 10.0 10.0 7.46 6.96
6 沥青+工程腈纶纤维 10.0 8.93 5.83 5.50
7 沥青+预拌沥青粒状纤维 10.0 7.44 6.09 5.70
表中列示了各种纤维材料在不同温度环境下对沥青材料的吸持量，通过以上数据可以得出如下结论：
1、环境温度对于纤维的吸附沥青能力有明显的影响
环境温度对其影响主要表现在：度高时，沥青膜薄，粘度降低，纤维材料的吸持效果明显降低。若以140℃时纤维对沥青的吸持量为100％计，160℃时降至75％，170℃时仅70％。因此要根据实际情况选择适宜的环境温度。
2、木质素纤维材料吸附沥青能力最佳
通过表格可以看出，在140℃时，1g木质素纤维可以吸持10g沥青，在温度升高至170℃仍可吸持9g沥青。其他纤维，如预拌沥青的球粒状纤维，可能是受到预拌沥青粘连以及分散程度的影响，使得其组分(同样的木质素纤维)的吸持效果稍有下降。
四、总结
通过试验的归纳总结，便于沥青混合料组配设计和分析沥青、矿粉等组成材料的功效，可以对纤维对沥青的吸持能力提出以下初步建议值：温度条件为：
在140℃情况下，纤维的沥青吸持量为7.0(g／g)
在160℃情况下，纤维的沥青吸持量为6.0(g／g)
在170℃情况下，纤维的沥青吸持量为5.0(g／g)
另外，不同的沥青材料，包括改性沥青，均会影响纤维对沥青的吸持能力，这将在进一步的实验分析中探讨。
参考文献：
[1]宋勇.沥青路面新型抗滑表层路用性能研究[J].交通标准化，2009，(01)
[2]张波，王余鹏.SBS与橡胶粉改性沥青排水性沥青路面的对比[J].山西建筑，2009，(34)
[3]胡松，谷莉，彭红卫.适用于高温多雨地区AC—13沥青混合料级配优化设计[J].公路工程，2010，(04)
[4]欧祖敏，何兆益,钟科.RA抗车辙剂沥青混合料试验研究[J].西部交通科技，2010，(11)
[5]祖加辉，肖田.细集料对沥青混合料路用性能的影响研究[J].山西建筑，2010，(36)
《纤维材料在沥青玛蹄脂碎石(SMA)中的应用》
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文章名称： 纤维材料在沥青玛蹄脂碎石(SMA)中的应用
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