对沥青混合料SMA中添加玄武岩纤维和纤维木质素纤维作用的简单分析

合成材料老化与应用2023年第52卷第6期95玄武岩纤维对沥青混合料的路用性能影响分析洪 渊1，陈国伟1，唐建亚2，王金生1，张韩帅2὇1浙江省交通投资集团有限公司Ὃ浙江杭州310020὚2江苏中路工程技术研究院有限公司Ὃ江苏南京211800Ὀ摘要：沥青混合料路用性能差异会直接影响路面工程使用寿命、行车舒适度等方面，掺入不同种类纤维能够对沥青混合料路用性能产生不同改良效果。

为探究掺入玄武岩纤维后的沥青混合料路用性能变化，通过室内试验与配合比设计，分析掺入不同掺量玄武岩纤维后SMA-13沥青玛蹄脂混合料的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂能力。

试验结果显示：最佳纤维掺量条件下，玄武岩纤维沥青混合料的高温稳定性显著优于掺入木质素纤维的沥青混合料；沥青混合料的低温抗裂能力以及抗水损破坏性能在玄武岩纤维掺入后均得到了有效增强；玄武岩纤维掺入的最佳长度为6mm 、最佳掺量为0.3%。

关键词：玄武岩纤维；沥青路面；路用性能；沥青玛蹄脂中图分类号：U 414Analysis of the Infl uence of Basalt Fiber on the Road Performance of Asphalt MixtureHONG Yuan 1, CHEN Guo-wei 1, TANG Jian-ya 2, WANG Jin-sheng 1, ZHANG Han-shuai 2(1 Zhejiang Communications Investment Group Co., Ltd., Hangzhou 310020, Zhejiang, China;2 Jiangsu Zhonglu Engineering Technology Research Institute Co., Ltd., Nanjing 211800, Jiangsu, China)Abstract: The diff erence in road performance of asphalt mixture directly aff ects the service life and driving comfort of pavement engineering. Adding diff erent types of fi bers can have diff erent improvement eff ects on the road performance of asphalt mixture. To explore the changes in road performance of asphalt mixture after adding basalt fi bers, indoor experiments and mix design were conducted to analyze the high-temperature stability, water stability, and low-temperature crack resistance of SMA-13 asphalt mastic mixture after adding diff erent amounts of basalt fi ber. The experimental results show that under the optimal fi ber content, the high-temperature stability of basalt fi ber asphalt mixture is signifi cantly better than that of asphalt mixture mixed with lignin fi ber; The low-temperature crack resistance and water damage resistance of asphalt mixtures have been eff ectively enhanced after the addition of basalt fi ber; The optimal length and dosage of basalt fi ber addition are 6 mm and 0.3%, respectively.Key words: basalt fi ber; asphalt pavement; road performance; asphalt mastic作者简介：洪渊，硕士，高级工程师，主要从事高速公路投资建设管理方面的研究工作。

技术应用
图1 纤维成团现象照片
与混合料完全均匀的拌合，在将延长时间提高至10秒后成团现象基本消失，但还需现场施工人员仔细观察将偶尔出现的成团纤维及时挑出并补料。

五、结语
1.拉动经济发展
玄武岩纤维沥青混凝土路面全寿命病害少，路面服务水平高，可有效吸引交通流量，增加公路经济效益，使公路固有资产升值。

尽管玄武岩纤维沥青混凝土初期投资相对增大，完全可以通过减少用户费用、降低养护成本、提高公路经营效益等方法得以回报，具有良好的社会效益，值得大面积推广。

此外，玄武岩原料遍布全国，纤维产量高，掺量小，为玄武岩纤维的广泛运用提供了材料基础，在全国范围内推广使用玄武岩纤维沥青混凝土修筑路面，可带动玄武岩纤维生产，拉动经济的增长。

2.环境保护
玄武岩纤维自身对环境无任何污染，加入玄武岩纤维后，沥青路面舒适度提高，从而降低汽车燃油消耗量，降低车辆的损伤速度。

3.施工工艺
从施工设备准备来看，玄武岩纤维沥青混凝土路面施。

0引言随着我国高速公路的蓬勃发展，沥青路面作为主要的铺装形式得到大面积推广。

由于我国交通运输量不断增加，在环境因素和持续重交通荷载量的作用下，沥青路面往往过早出现松散脱粒、车辙、水损害、开裂等病害现象，而沥青混合料掺入纤维材料后可有效提升其各项性能、防止路面病害的发生，该结论已得到相关文献的证实［1-3］。

纤维材料主要应用于SMA 沥青混合料中，起到减少路面破坏、延长道路使用年限的作用。

目前，纤维材料在SMA 沥青混合料中应用较多的主要是木质素纤维和玄武岩纤维。

刘福军［4］对比分析玄武岩纤维、木质素纤维、聚酯纤维改善AC-16C 、SMA-13两种沥青混合料性能的效果，得出结论：玄武岩纤维改善沥青混合料性能方面优于木质素纤维和聚酯纤维。

对于聚合物化学纤维的研究，也有大量的结论可供参考［5］。

矿物纤维和聚合物化学纤维造价成本较高，木质素纤维大部分取自原木，生长周期慢，并且为积极响应国家退耕还林及绿色生态环境环保的政策，应尽量采用绿色环保材料。

我国具有丰富的竹资源［6］，竹纤维是一种天然环保的有机纤维，具有良好的强度、韧性［7］、较高的耐磨性和良好的染色性。

鉴于竹纤维SMA 沥青混合料路用性能的研究较少，本文以包括竹纤维在内的3种纤维对SMA-13沥青混合料综合性能的影响进行对比分析，优选纤维种类，为工程实践的选择提供参考依据。

1原材料及配合比1.1沥青本文采用SBS 改性沥青作为胶结料，沥青为国产品牌，相关技术指标见表1。

表1SBS 改性沥青技术指标项目指标针入度（25℃，100g ，5s ）/（0.1mm ）软化点（℃）5℃延度（cm ）135℃运动黏度/（Pa·s ）25℃弹性恢复（%）闪点（℃）溶解度（%）密度/（g/cm³）TFOT 加热试验后质量损失（%）针入度比（%）5℃延度（cm ）试验结果5169281.58326099.61.0300.26920规范要求40~60≥60≥20≤3≥75≥230≥99实测±1≥65≥151.2矿料采用的集料来自广西来宾市某石场，粗集料为辉绿岩、细集料为石灰石石屑，矿粉为磨细石灰石粉，性能均满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40—2004）的要求。

玄武岩纤维与木质素纤维复合SMA路用性能试验研究
许庆祥;刘朝晖;柳力;张允宝
【期刊名称】《公路与汽运》
【年(卷),期】2017(000)002
【摘要】为进一步提高SMA(沥青玛蹄脂碎石)路面的耐久性和使用品质,在SMA 沥青混合料中掺入不同比例复配的玄武岩纤维和木质素纤维,采用马歇尔试验方法确定不同复配比例下SMA的最佳油石比,通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和低温弯曲试验研究复合纤维SMA沥青混合料的路用性能.结果表明,与单一纤维SMA相比,复合纤维SMA的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性均有提升;木质素纤维和玄武岩纤维的复配比为1∶1时复合SMA的综合路用性能最佳.【总页数】5页(P88-92)
【作者】许庆祥;刘朝晖;柳力;张允宝
【作者单位】长沙理工大学交通运输工程学院, 湖南长沙 410004;长沙理工大学交通运输工程学院, 湖南长沙 410004;长沙理工大学交通运输工程学院, 湖南长沙 410004;长沙理工大学交通运输工程学院, 湖南长沙 410004
【正文语种】中文
【中图分类】U416.217
【相关文献】
1.涤纶长纤维与木质素纤维对SMA混合料路用性能影响的对比试验
2.浅谈木质素纤维与聚酯纤维对SMA路用性能影响的试验
3.聚酯纤维、聚丙烯腈纤维与木质素
纤维SMA路用性能研究4.玄武岩纤维SMA-13沥青混合料路用性能试验研究5.季冻区玄武岩纤维复合改性透水沥青混合料路用性能研究
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研究探讨 Research246 木质素纤维类型对SMA 混合料性能的影响穆徐淮（中设设计集团股份有限公司， 江苏 南京 210014）中图分类号：G322 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2019）09-0246-01摘要：本文对SMA 沥青混合料的特点进行了介绍，并且在保证SMA 沥青混合料具有相同的油石比的前提下，分析了木质纤维类型对SMA 沥青混合料性能所产生的影响并进行了相关的研究。

关键词：SMA 沥青混合料性能特点；木质素纤维；比对分析1 SMA 沥青混合料性能特点以往公路建设中大部分采用悬浮密实结构的沥青混凝土，而现阶段在向骨架密实结构的沥青玛蹄脂碎石混合料转型。

SMA 沥青混合料与普通沥青混凝土的性能区别主要体现在以下两点：1、两种沥青混凝土级配分别属于间断级配、连续级配，其类型分别属于骨架密实型混合料、悬浮密实型混合料；2、SMA 混合料使用的过程中需使用纤维稳定剂，普通沥青混凝土使用的过程中不需要使用纤维稳定剂。

2 木质纤维素类型及作用SMA 混合料使用的过程中所添加的纤维稳定剂主要可分为三类，分别是木质素纤维、聚酯纤维、矿物纤维。

其中最常用的是木质素纤维，在SMA 混合料中添加纤维有着许多的优势，主要体现在以下几方面：1、在SMA 混合料中添加适量的纤维能够有效避免混合料出现析漏现象；2、能够起到混合料加筋作用，提升路面的抗开裂性能，可大大增加公路路面的使用年限。

本文主要研究的是絮状及颗粒状木质素纤维对SMA 混合料性能所产生的影响。

3 试验3.1试验原材料本文主要将絮状木质素纤维和颗粒状木质素纤维作为主要研究对象，为了探究两者对SMA 混合料的影响，并形成对比试验。

因此，将这两者分别掺合在等量的SMA 沥青混合料中，并将这两种纤维的含量分别控制在0.4%，并按照《沥青路面用木质素纤维》（JT/T 533-2004）对混合料纤维技术指标进行检测，检测结果主要如表1所示。

对沥青混合料SMA中添加玄武岩纤维和木质素纤维作用的简单分析前言SMA混合料可以认为由两部分组成：一是由粗细料构成的空间骨架结构；二是由沥青、矿粉、纤维构成的玛蹄脂。

玛蹄脂填充骨架的空隙，形成密实结构的沥青混合料。

因此，SMA必须使用纤维材料作为沥青稳定剂。

相对SMA来说，普通沥青混合料（AC）对沥青稳定剂无要求，但随着路面的荷载持续增大，改性沥青逐步形成路面的标准配备，相应的沥青稳定剂——纤维也被赋予更多的作用特点。

1、纤维的分类纤维种类很多，有天然纤维和人造纤维，有无机纤维和有机纤维。

SMA应用初期主要使用石棉纤维，出于对人体健康的考虑，石棉纤维在许多国家已经禁止使用。

现在许多新型的纤维材料代替了石棉纤维，在各种路面上应用广泛。

1.1木质素纤维木质素纤维是植物纤维，植物在加工成纸浆和纤维浆液过程中，通过物理、化学处理，形成棉絮状木质素纤维。

颗粒状纤维是将木质素纤维与沥青按2：1或4：1质量比拌制而成。

木质素纤维原料丰富，价格低廉，在我国使用广泛。

其缺点是：易吸水腐烂、耐热耐磨性较差。

典型的国产絮状木质素纤维技术性质如表1.1。

表1.1 絮状木质素纤维技术性质1.2聚酯纤维在聚合物化学纤维中，聚酯纤维(涤纶)和聚丙烯腈纤维(腈纶)是最通用的纤维品种。

一般而言，聚酯纤维是人工有机合成纤维，按生产厂家介绍：其分子链长、强度高、在溶剂中不溶胀、吸油率高、耐温性强、分散性好、强度高，能有效改善沥青胶体结构，形成三维分散状态，起到加筋作用，并且能使沥青、矿粉等组分在沥青混合料中均匀分散，可有效地防止胶团和泛油。

国内聚酯纤维生产厂家较多，典型的技术性质如表1.2。

表1.2 聚酯纤维技术性质1.3聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维和聚酯纤维一样，同属于人工有机合成聚合物纤维。

国内很多文献均指出：它拥有高抗拉强度、良好的吸油性、耐高温、不溶胀、吸附性强、化学性质稳定等特点。

在沥青混合料中，不仅能充当稳定添加剂，更能改善胶体的结构，起到加筋的作用。

论文THESIS1102018.15为揭示玄武岩纤维对SMA 沥青混合料温度稳定性的影响，试验首先确定级配优化后的SMA 沥青混合料最佳纤维用量，设计三种对比试验：不掺加纤维，掺加木质素纤维，掺加玄武岩纤维，依托小梁弯曲试验及车辙试验，评价SMA 沥青混合料的高低温稳定性。

试验结果显示：掺加0.15%的纤维可以有效地改善SMA 沥青混合料的高低温稳定性，其中：掺加0.15%的玄武岩纤维对SMA 沥青混合料的低温抗裂性能及高温抗车辙性能提高更显著。

本文依托2017年湛徐高速公路路面病害处置工程项目，通过两种不同纤维的SMA-13的沥青混合料试验，研究玄武岩纤维对级配优化后的SMA 沥青混合料温度稳定性的影响程度。

SMA沥青混合料设计原材料选择依据《沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的性能指标要求，以及广东地区所在气候分区的气候特点与气候条件对路面的要求，综合考虑沥青选择为SBS 改性沥青：PG76-22。

石料品质是SMA 沥青路面品质的关键因素之一。

石玄武岩纤维SMA的温度稳定性分析文/广东能达高等级公路维护有限公司 黄伟 林利聪表1 辉绿岩性能指标表2 纤维的技术指标实习编辑/齐彬彬 美术编辑/王德本料选择品质优良的辉绿岩，其各方面性能指标均满足规范要求，具体性能指标如表1所示。

纤维是SMA 原材料中重要的组成部分，本文以两种常用的纤维做对比，试验中采用的纤维是长度为6mm 的短切丝玄武岩矿物纤维和路用木质素纤维。

两种纤维的技术指标如表2所示。

SMA-13级配优化设计良好的级配是SMA 沥青混合料优良性能的前提，目前SMA 混合料多推荐采用骨架密实型级配，一方面要兼顾级配的骨架，另一方面要满足密实型原理，最大程度发挥粗集料的嵌挤作用，发挥细集料及粘结料的密实作用。

文本SMA 级配优化设计方面通过间断2.36mm 档的粗集料，增大4.75mm 或9.75mm 档粒料的含量，来实现SMA-13的骨架密实及路用耐久性能，优化设计后SMA-13级配如表3所示。