混掺纤维SMA-13路用性能研究.pdf

第49 卷第9 期2023年9 月摘要：本研究采用玄武岩及SBS改性沥青，纤维采用矿物纤维和木质素纤维，其中矿料的级配设计试验和单掺木质素纤维试验、单掺矿物纤维试验都在相同条件下进行。SMA混合料的级配采用SMA-13级配，通过SMA的原材料选择、配合比设计以及沥青混合料的车辙试验、冻融劈裂试验、马歇尔试验等，重点研究混掺纤维在SMA中的路用性能特点。分析了混掺纤维SMA-13混合料的路用性能与单掺矿物纤维和单掺木质素纤维的区别，以及混掺纤维对SMA-13路用性能的影响。关键词：SMA；木质素纤维；矿物纤维；混掺纤维；路用性能中图分类号：U414文章编号：1 6 7 2-40 1 1(2 0 2 3)0 9-0 2 0 3-0 3D0I:10.3969/j.issn.1672 4011.2023.09.0780引言沥青玛蹄脂混合料（SMA)以其优良的抗车辙性能和抗滑性能闻名。在SMA中,纤维含量一般要求在0.4%左右，其对SMA高品质的路用性能有着重要的影响，本文对混掺木质素和矿物纤维SMA路用性能进行研究，对比单掺木质素纤维，单掺矿物纤维进行分析，为提高SMA路用性能选择何种纤维提供依据 1-3 。1原材料1.1 沥青试验采用SBS改性沥青，其指标测定结果如表1 所示。根据表1 中沥青测试结果可知,试验采用的SBS改性沥青满足SMA混合料对沥青的质量要求。表1 SSBS改性沥青试验结果试验项目单位技术要求 测试结果针人度0.1 mm(25 ,1 0 0 g 0.0 5 g,5 s)延度(5 cm/min,15)软化点闪点(COC)密度(1 5 )1.2粗集料试验采用的粗集料是玄武岩，质量指标如表2 所示。1.3细集料试验采用的细集料为机制砂，技术指标如表3 所示。1.4矿粉本研究室所采用的矿粉指标如表4所示。收稿日期：2 0 2 3-0 4-2 3作者简介：滕宇（1 9 8 2 一），男，四川安岳人，硕士，高级工程师，主要从事工程建设项目管理工作。5川建材Sichuan BuildingMaterials混掺纤维SMA1 3 路用性能研究滕宇，汤雄（四川省交通建设集团有限责任公司，四川成都610000)表2 粗集料试验结果技术指标要求玄武岩玄武岩10 15510石料压碎值/%25洛杉矶磨耗值/%30视密度/(tm-3)2.6002.899吸水率/%2.0与沥青的粘附性/级4针片状颗粒含量/%15水洗法 0.0 7 5 mm颗粒含量/%1文献标志码：A具有1 个破碎面具有一定数的颗粒量破碎面颗粒含量/%具有2 个或2 个100以上破碎面颗粒表3细集料试验结果项目试验结果表观密度/(gm=3)2.594水洗法(0.0 7 5 mm)/%0.34表4SMA用矿粉试验结果指标技术要求视密度/(t m-3)2.50含水率/%10.600 mm100粒度范围/%0.150 mm0.075 mm外观1.5矿物纤维和木质素纤维本研究选取的木质素纤维及矿物纤维（玄武岩纤维）的测试结果如表5 6 所示。40 6057.5cm2060230g:cm 3实测Vol.49,No.9September,2023测试结果91312.813.62.9080.60.7555.29.40.340.6410090100规范要求2.5002测试结果2.790.211009010092.575 10084.6无结团，不结块无结团，不结块表5 矿物纤维试验结果试验项目技术要求测试结果70.6纤维长度/mm80.82581.0310010064纤维厚度/mm0.005球状颗粒含量：通过0.2 5 mm筛/%(90 5)通过0.0 6 3 mm筛/%(70 10)表6 木质素纤维试验结果试验项目技术指标纤维长度/mm6灰分含量18%5%,无挥发物pH值7.5 1.0吸油量不小于纤维质量的5 倍含水率3 00080混掺纤维第49 卷第9 期2023年9 月4.752.262720性最好,其次是矿物纤维，最后是木质素纤维。说明纤维的混掺有效地对改性沥青进行了吸收、粘结和加筋。3.2.2不同品种纤维对SMA-13残留稳定度的影响3种不同类型纤维在最佳油石比下的浸水马歇尔试验结果，如表1 1 和图3 所示。表1 1 浸水马歇尔残留稳定度纤维0.4%木质素纤维0.4%矿物纤维0.1%木质素纤维+0.3%矿物纤维97.0f95.093.0杰质素矿物纤维纤维纤维种类图3 不同纤维种类下的残留稳定度从表1 1 可知,3 种类型纤维的SMA沥青混合料的残留稳定度都充分满足规范要求的8 0%，说明纤维对沥青混合料的水稳定性起重要作用，由图3 可以看出，混掺纤维水稳定性最好，混掺纤维居中，木质素纤维次之，这说明混掺纤维对沥青的吸附增粘作用最优。3.3不同类型纤维对SMA-13析漏损失的影响在最佳油石比条件下，分别对0.4%木质素纤维、0.4%矿物纤维、木质素和矿物纤维混掺（木质素纤维0.1%，矿物纤维0.3%）进行析漏分析，如表1 2 和图4所示。表1 2 析漏对比试验结果纤维析漏结果/%0.4%木质素纤维0.080.4%矿物纤维0.070.1%木质素纤维+0.3%矿物纤维0.0760.07250.0680.064杰质素矿物纤维纤维纤维种类图4不同类型纤维下的析漏损失从图4可以看出，对于SMA改性沥青，析漏损失结果是矿物纤维 混掺纤维 木质素纤维。说明矿物纤维的析漏损失最小，吸附沥青效果最佳。（下转第2 0 7 页）1.1818从图2 可以看出，混掺纤维的劈裂强度比最优，水稳定残留稳定度/%94.797.197.3混掺纤维混擦纤维0.616.20.315.10.15130.0759.9要求/%0.1第49 卷第9 期2023年9 月200mm左右。用此方式可在压力室内放置橡皮膜,完成后续的安装操作。另外，可运用微机软件实现对各区域的控制，在控制界面上执行卸载操作，使压力室能够及时进水，使水能够在装满后打开排气阀，执行一系列的出水活动。由此，使排气工作执行完毕后，排气阀能够被打开。此时可关闭围压并保证此区域不会进水。在电脑中增加相关参数的设置，利用微机软件实现对位移、轴向压力、孔隙水压力以及围压等参数的确认，将上述数据全部清零。完成此工作后，方可开展预压操作，确认各区域内的接触点并保证其可以二次清零。最后，在确认围压目标值后，可施加围压并在达到目标值后，在微机软件中点击开始按钮，执行剪切操作并避免对试件进行破坏，从而保留重要的数据信息，通过系统的运行将此部分内容在Excel 表格中进行存储,使围压能够卸到底，按照顺序打开围压、排气阀进行排水，直到水排尽后将压力卸去。根据上述内容，可得出当前的围压目标值分别为2 0 0、400,600,800 kPa。由此可得出结论：围压若呈现出增大的趋势，它所受的剪力破坏应力也会增大。所以，当“全废四渣”原材料应用于工程中时，在屈服阶段之后,应力会呈现出降低的趋势,因此,需要增加外加剂辅助混合料的应用，使其内摩擦角控制在3 4.9 8，内聚力控制在1 2 7.1 5kPa,方可激发出废石膏的路用性能。3.6合理应用“全废四渣”混合料在“全废四渣”混合料应用期间，应该将煤研石作为骨料,粉煤灰是掺合料，而电石灰是粘结料,废石膏主要起到激发作用。通过混合料的应用，可为公路工程创建出碱性环境，使“全废四渣”相互之间进行反应，促使Al,O3、Si O,在反应后形成酸水化铝胶体,提高其在基层路用环节的强度。同5川建材SichuanBuildingMaterials时，合理应用废石膏，确保可以激发出粉煤灰以及煤石的活性，使基层路用项目的骨架更加密实，并且为提高工程的强度及稳定性，只需要外掺1.5%的水泥则可以实现 6 。4结语通过对废石膏改性“全废四渣”基层路用性能的分析可知,粉煤灰和煤研石都是人工创造的灰质材料，二者的活性相同,其中分别含有Al,0，和SiO2。在基层路用环节,碎石的强度会高于煤研石，但若结合粒度分布进行分析，属于碎石类土。所以,其比较适合应用于公路工程中,且当前的应用已经较为广泛。电石灰进行消解后，与石灰的路用性能大致相同，若将电石灰进行路用，需要将其分解后使用。而粉煤灰和废石膏作为“全废四渣”中的一种，可在后期提高路基的强度，强化其基础刚度,保证路基的稳定性。由此可知，“全废四渣”可以广泛使用在农业、建材、环境治理以及化工等领域内，而且可用作工程回填、路基填筑及软基处理工作。ID:015592参考文献：1李强.磷石膏稳定土变形特性及裂缝扩展规律研究 D.贵阳：贵州大学,2 0 2 1.2张巍，陈建春.加筋纤维全废渣混合料的试验研究 J.土工基础,2 0 2 0,3 4(6):7 5 7 7.3赵旭.水泥稳定煤研石混合料路用性能分析 D.郑州：华北水利水电大学，2 0 1 9.4董胤喆.常压醇盐体系由脱硫石膏制备一半水石膏的工艺条件研究 D.合肥：合肥工业大学，2 0 1 9.5陈阳.废石膏气泡土静动力学特性试验研究 D.沈阳：沈阳建筑大学,2 0 1 9.6彭怀志.磷石膏一二灰混合料材料性能试验研究 D.长沙：长沙理工大学,2 0 1 5.Vol.49,No.9September,2023（上接第2 0 4页）3.4不同种类纤维对SMA-13飞散试验的影响在最佳油石比条件下，分别对4%木质素纤维、4%矿物纤维、木质素和矿物纤维混掺（木质素纤维0.1%，矿物纤维0.3%）进行飞散损失分析，结果如表1 3 和图5所示。表1 3 飞散损失结果平均飞散纤维损失率/%0.4%木质素纤维2.150.4%矿物纤维3.680.1%木质素纤维+0.3%矿物纤维3.504320木质素矿物混掺纤维纤维纤维纤维种类图5飞散损失结果从图5可以看出，在最佳油石比下，木质素纤维的飞散损失最小，说明在飞散试验中，木质素纤维吸附沥青能力最佳，沥青的粘结力最好。4结论本文采用木质素纤维和矿物纤维两种路用纤维进行了常规的SMA混合料路用性能试验，检测了混掺纤维SMA路用纤维的路用性能指标、木质素纤维的路用性能指标以及矿物纤维的路用性能指标，得出以下结论。1通过对SMA-13路用性能的测定，可以得出SMA具备优越的高温稳定性、抗车辙能力、优良的水稳定性、良好的析漏、飞散耐性等路用性能。2)对3 类纤维条件下的SMA-13路用性能进行对比分要求/%析，通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、谢伦堡析漏试验、肯塔堡飞散试验对SMA的高温稳定性、水稳定15性、析漏值和飞散损失率等方面进行对比分析。得出混掺纤维SMA-13在抗水稳定性方面优于木质素纤维SMA-13、矿物纤维SMA-13,其他路用性能指标都处于中间位置，考虑到经济因素，纤维混掺可以降低一定的成本。ID:015587参考文献：1沈金安，李福普.SMA路面设计与铺筑M.北京：人民交通出版社,2 0 0 3.2袁启东.路用木质纤维在SMA混合料中作用研究 D.沈阳：东北大学，2 0 0 5.3雷俊，汤雄，刘丽.不同击实温度下温拌沥青混合料性能分析J.西部交通科技,2 0 2 2,1 7（1 2）9 7-9 9.207.