摘要：近年來，我國大面積使用SMA改性瀝青混合料作為高等級公路路面表面層。而SMA改性瀝青混合料中必須加入纖維穩(wěn)定劑，其中木質(zhì)素纖維是最常用的纖維穩(wěn)定劑�，F(xiàn)就木質(zhì)素纖維在SMA中的作用及作用機(jī)理加以研究，以提高SMA的質(zhì)量控制。

關(guān)鍵詞：SMA瀝青瑪蹄脂碎石混合料;木質(zhì)素纖維;作用機(jī)理

SMA是20世紀(jì)60年代中期前聯(lián)邦德國開發(fā)的一種由瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉及少量細(xì)集料組成的新型瀝青混合料，其級配類型為間斷級配骨架型密實(shí)。SMA中由粗集料構(gòu)建的堅(jiān)固的骨架結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的抵抗永久變形能力，而充填粗集料骨架孔隙的豐富瀝青瑪蹄脂則賦予SMA高度的耐久性，其粗糙的表面構(gòu)造使路面具有優(yōu)良的抗滑性和較低的交通噪聲。

路用木質(zhì)素纖維是天然木材經(jīng)過化學(xué)處理得到的有機(jī)纖維，外觀為棉絮狀，呈白色或灰白色。由于處理溫度高達(dá)250℃以上，在通常條件下是化學(xué)上非常穩(wěn)定的物質(zhì)，不為一般的溶劑、酸、堿腐蝕，具有無毒、無味、無污染、無放射性的優(yōu)良品質(zhì)，不影響環(huán)境，對人體無害，屬綠色環(huán)保產(chǎn)品。

1 木質(zhì)素纖維的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)(圖1)

圖1 木質(zhì)素纖維分子式

木質(zhì)素纖維主要由C、H、O元素組成，其微觀結(jié)構(gòu)是帶狀彎曲的，凹凸不平的，多孔的，交叉處是扁平的，有良好的韌性、分散性和化學(xué)穩(wěn)定性，吸水能力強(qiáng)，有非常優(yōu)秀的增稠抗裂性能。

2 纖維在SMA中的作用

2.1加筋作用

在在SMA混合料中摻加木質(zhì)纖維，纖維在混合料中以一種三維的分散存在，像各種鋼纖維混凝土、土木格柵、土工布等加筋材料一樣，可以起到加筋作用。

2.2分散作用

如果沒有纖維，用量頗大的瀝青礦粉很可能成為膠團(tuán)，不能均勻地分散在集料之間，鋪筑在路面上將清楚地看到“油斑”存在，纖維可以使膠團(tuán)分散。

2.3吸附作用

在SMA混合料中加入纖維穩(wěn)定劑的作用在于充分吸附(表面)及吸收(內(nèi)部)瀝青，從而使瀝青用量增加，瀝青油膜變厚，提高混合料的耐久性。

2.4穩(wěn)定作用

纖維使瀝青膜處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)，尤其是在夏天高溫季節(jié)，瀝青受熱膨脹時(shí)，纖維內(nèi)部空隙還將成為一種緩沖的余地，不致成為自由瀝青而泛油，對高溫穩(wěn)定性也有好處。

2.5粘結(jié)作用

提高粘結(jié)力。纖維將增加瀝青與礦料的粘附性，通過油膜的粘結(jié)，提高集料之間的粘結(jié)力。

3 作用機(jī)理分析

3.1 加筋作用

纖維在SMA中三維隨機(jī)分布的，且由于數(shù)量眾多,故在混合料中廣為分布，這些纖維對混合料的開裂起到阻滯作用，從而提高瀝青路面裂紋的自愈能力，減少裂縫的出現(xiàn)，起到加筋的作用。

3.2 分散作用

瀝青只有在吸附在礦粉表面形成薄膜，才能對其他粗、細(xì)集料產(chǎn)生粘附作用，正是由于纖維對瀝青膠體的分散作用，在SMA中油石比普通瀝青混凝土高。

3.3 吸附作用

木質(zhì)素纖維的直徑一般<50μm，有相當(dāng)?shù)谋缺砻娣e，每克纖維的表面積可達(dá)數(shù)平方米以上。纖維分散到瀝青中，其巨大的表面積成為可使瀝青浸潤的界面，在此界面上纖維可以吸附大量的瀝青，形成有一定厚度的、一個(gè)新形成的相，稱為界面層。

木質(zhì)素纖維與瀝青之間的界面層是一個(gè)至少為幾個(gè)分子層厚的區(qū)域，其性質(zhì)取決于纖維的分子排列、化學(xué)性質(zhì)以及瀝青的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，故不同的纖維對應(yīng)著不同的界面層。

結(jié)構(gòu)瀝青比界面層以外的自由瀝青粘性大，溫度敏感性低，耐熱性好。同時(shí)，由于纖維直徑纖細(xì)，纖維及其周圍結(jié)構(gòu)瀝青一同裹覆于集料的表面，使集料表面瀝青膜厚度增大�；旌狭现杏捎诩尤肜w維，使瀝青的用量增加，從而導(dǎo)致瀝青膜較常規(guī)密集配混合料增厚65%～113%。較厚的瀝青膜與其形成的較小空隙，減慢了瀝青老化的速率，從而使瀝青較長時(shí)間地維持其粘彈性，降低了瀝青的溫度敏感性，改善了瀝青的高溫和低溫性能。

3.4 穩(wěn)定作用

纖維在瀝青基體內(nèi)的分布式三向隨機(jī)的。由于截面纖細(xì)，使得纖維摻量不大瀝青基體內(nèi)，纖維數(shù)目相當(dāng)大，形成縱橫交織的空間網(wǎng)絡(luò)。如纖維摻量0.2%,每1克瀝青約為5200根纖維�？v橫交錯(cuò)的纖維形成纖維骨架結(jié)構(gòu)網(wǎng)以及“結(jié)構(gòu)瀝青”網(wǎng)，增大了結(jié)構(gòu)瀝青的比例，減薄餓自由瀝青膜，使結(jié)合料粘性增大，軟化點(diǎn)上升，溫度穩(wěn)定性大幅度提高。同時(shí)纖維的加筋使瀝青混合料可使用稠度較低的瀝青，這樣也有助于減少低溫裂縫的出現(xiàn)。

3.5 增粘作用

纖維可以提高瀝青的粘結(jié)力，增加瀝青與礦料的粘附性，通過油膜的粘結(jié)，提高集料之間的粘結(jié)力。傳統(tǒng)混合料高溫下瀝青會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生集中，瀝青粘結(jié)強(qiáng)度下降，抗高溫變形能力差。而纖維加入后，可明顯阻止瀝青的流動(dòng)。纖維對瀝青的可持能力很強(qiáng)，一般要在130℃以上的高溫下，多余瀝青才會(huì)在纖維表面產(chǎn)生滴落。

4 結(jié) 語

現(xiàn)在木質(zhì)素纖維穩(wěn)定劑在SMA中得到了大量的應(yīng)用，利用纖維增強(qiáng)瀝青混合料，由于纖維的吸附、穩(wěn)定及多向加筋作用，可以較好的改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、提高抗車轍能及抗滑能力和耐久性，并且施工工藝和設(shè)備無特殊要求，混合料性能卻能得到較大幅度的改善。

參考文獻(xiàn)

[1] SHC F40-01-2002公路瀝青瑪蹄脂碎石路面技術(shù)指南[M]. 北京:人民交通出版社,2002

[2] JT-T-533-2004瀝青路面用木質(zhì)素纖維 [M]. 北京:人民交通出版社,2002

[3] 沈金安. SMA路面設(shè)計(jì)與鋪筑. 北京:人民交通出版社,2003

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