不同比例木质素纤维对SBS改性沥青路用性能影响研究

李 锋

（海南路桥工程有限公司,海南 三亚 572000）

0 引言

SBS改性沥青混合料作为我国高等级路面常用的主要材料之一，是推动新时代中国特色社会主义交通强国建设的基础。交通基础建设是一个国家的基建根本，也是一个国家的发展命脉。良好的公路交通规划及建设现如今已经成为一个国家交通基础设施的名片，更是一个国家基建领域的代名词，在推动经济、扩大民生、发展战略意义起到了不可替代的作用[1]。

在当前复杂的交通环境条件下，如沥青路面材料配置不科学，容易导致使用过程中出现各式各样的问题，而这些问题，都存在造成不可逆结果的可能性。如何保证在复杂的使用环境下让沥青路面原有的各项性能维持稳定不变，是专家学者都在研究攻关的课题。沥青路面在高温、潮湿、长期降雨等条件下发生各种类型缺陷的案例十分常见。沥青路面病害一旦出现问题，往往都较为棘手，严重的甚至可以使沥青路面丧失原有的设计性能，对我国的交通战略布局造成极大阻碍。文章研究的意义，旨在对比相同的室外环境条件下，SBS改性沥青混合料在掺入0.2%、0.6%、1%、1.4%、2.0%的木质纤维素时各项性能检验对比分析[1]，从而达到推荐和指导对添加剂比例的使用建议。

1 试验设计方法及原材料准备

1.1 试验设计方法

该试验设计方法旨在研究掺入5种不同比例（0.2%、0.6%、1%、1.4%、2.0%）的木质素纤维后，将制作完成的SBS改性沥青混合料若干试件（见图1）于同等条件下的户外空旷环境中进行放置，任这批试验件处于暴晒、雨林、低温、高湿度等模拟路用环境中，待三个月后再检测其各项性能，根据检测结果推荐使用木质素纤维的最佳添加比例。其检测指标包括：①马歇尔稳定度；②流值；③动稳定度；④变形；⑤单轴蠕变等各项性能[2]。

图1 SBS改性沥青试块

根据相关沥青路面工程施工案例、相关经验及沥青路面施工技术规范标准等，此次试验设计将统一采用4%SBS改性沥青（90#石油沥青为95%+5.5%改性剂），分别添加0.2%、0.6%、1%、1.4%、2.0%的木质纤维素，制成若干份满足上述检测的相同规格的试件，并设计其油石比为5.5%，设计方法详见图2。

图2 设计试验流程图

1.2 SBS原材料准备

（1）该次设计试验所采用的SBS改性沥青原料技术指标及检验结果详见表1。

表1 改性沥青指标检测结果

从表1的检测结果数值可看出，其沥青原材料数值符合相关检测范围，复查检测环境条件及方法无误，满足该次试验相关要求，各项检测结果及采集到的数据真实有效，经相关试验检测员核实签字后投入使用。

（2）该次试验设计所采用的集料，经相关质量检测，均满足该次试验要求，经试验检测员核实签字后投入使用，详见表2、表3。

表2 粗集料质量检测结果

表3 细集料质量检测结果

（3）该次试验设计所采用的木质素纤维长度为4 mm，其检测质量结果均满足纤维稳定剂相关技术规范要求，经试验检测员核实签字后投入使用，检测结果见表4[3]。

表4 木质素纤维检测结果

2 试验性能及结果

2.1 马歇尔稳定度

将放置三个月的5种规格（掺0.2%、0.6%、1%、1.4%、2.0%木质素纤维）的SBS改性沥青混合料试件若干取出，对试件外观进行初步检查无误，满足试验要求后，统一进行马歇尔试验（见图3），检测其马歇尔稳定度、流值数据，其检测结果记录见表5。

图3 马歇尔稳定度试验

表5 马歇尔稳定度检测结果

试验结束后从表5记录结果可看出，当试件木质素纤维掺入比例为0.2%时，马歇尔稳定度范围在7.8~8.6 kN，不满足马歇尔稳定度≥8 kN的技术标准。当试件木质素纤维掺入比例为0.6%~2.0%时，均满足马歇尔稳定度≥8 kN的技术标准，以掺入比例为0.6%时，数值最优，且最为稳定。

2.2 流值

试验结束后从表6记录结果可看出，当试件木质素纤维掺入比例为0.2%时，流值的范围在2.3~4.4 mm之间，不满足流值2.5~4.5 mm变化速率的技术要求。当试件木质素纤维掺入比例为0.6%~2.0%时，均满足流值2.5~4.5 mm变化速率的技术要求，以掺入0.6%、1%两组为数据最优，且较为稳定。

表6 流值检测结果

该次试验可得出，在掺入0.6%的木质素纤维后，马歇尔稳定度在数值上均比其他四组掺入比例试验性能更优；在掺入0.6%、1%的木质素纤维后，测得流值变化性能最为可靠[1]。

2.3 车辙及变形

将放置三个月的5种规格（掺0.2%、0.6%、1%、1.4%、2.0%木质素纤维）的SBS改性沥青混合料试件若干取出，制成满足试验要求的试件，待相关检测合格并且稳定后进行车辙试验（见图4），检测其动稳定度及变形数据，试验检测结果见表7、表8。

图4 车辙试验

表7 车辙动稳定度试验表

表8 车辙变形试验表

试验结束后从表7记录结果可看出，当试件木质素纤维掺入比例为0.2%时，动稳定度的范围在788~1 200次/mm之间，不满足技术规范≥800次/mm的要求。当试件木质素纤维掺入比例为0.6%~2.0%时，均满足动稳定度要求的测定数值，其中，以掺入0.6%木质素纤维组数值变化最小，且最为稳定，其余组别虽然满足要求，但数值波动较大。

试验结束后从表8记录结果可看出，掺入5种比例木质素纤维，均满足变形要求。当试件木质素纤维掺入比例为0.2%时，变形差值为4 mm，变形最大。当试件木质素纤维掺入比例为0.6%时，变形差值为0.5 mm，为变形量最为平稳的数值，其余比例变形稳定情况要优于掺入0.2%比例组，但稍差于掺入0.6%比例组。

该次试验可得出，在掺入0.6%的木质素纤维后，动稳定度、变形在规定的数值上均比其他掺入比例组别性能更优。[1]

2.4 单轴蠕变

将放置三个月的5种规格（掺0.2%、0.6%、1%、1.4%、2.0%木质素纤维）的SBS改性沥青混合料试件若干取出，制成满足试验要求的圆柱体试件，待相关检测合格并且稳定后进行单轴蠕变试验（见图5），检测其黏性劲度模量试验。试验检测结果见表9。

图5 蠕变试验

表9 黏性劲度模量试验表

试验结束后从表9记录结果可看出，当试件木质素纤维掺入比例为0.2%时，黏性劲度模量的范围在600~650之间，为掺入比例中最小。当试件木质素纤维掺入比例为0.6%时，黏性劲度模量的范围在620~680之间，为掺入比例中最大。其余比例组别数值均满足试验要求。其中，以掺入0.6%木质素纤维组数值最大，且最为稳定。

根据单轴蠕变试验得知，无论在何种掺入比例下，数值均满足试验要求，但从总体变化数值上看，以掺入0.6%木质素纤维比例变形最小、最为稳定、数值最优。

该次试验可得出，在掺入0.6%的木质素纤维后，SBS改性沥青混合料性能均比其他掺入比例性能上更优[1]。

3 结论

综上所述，SBS改性沥青混合料在掺入5种不同比例（0.2%、0.6%、1%、1.4%、2.0%）的木质素纤维后，在提高其性能上均有较好的试验效果，其中，以掺入0.6%比例组性能最优，因此，推荐在SBS改性沥青混合料路面施工时掺入该比例木质素纤维，从而达到提高沥青路面通车性能、耐久性能、舒适性能，延长路面使用寿命。