不同纤维对SMA高温性能的影响研究

摘要 对掺有不同纤维（木质素纤维，合成纤维，矿物纤维）的SMA进行高温性能评价，结果表明掺有矿物纤维的SMA高温性能最好。

关键词 纤维 SMA 高温性能

引言

沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量细集料组成的沥青玛蹄脂填充的间断级配的粗集料骨架间隙的沥青混合料。以其优良的抗车辙性能和抗滑性能闻名于世。纤维作为一种传统的纺织材料，从形状上说，是一种比较柔韧的细而长的物质。一般的说，纤维的长度与直径之比一般大于1000：10。SMA中纤维的加入，有效地改善沥青路面的高温稳定性、疲劳耐久性，并且具有低温抗拉和防止反射裂缝的作用。目前，公路工程中常用的纤维有三类：天然木质素纤维、合成纤维（聚酯纤维，聚丙烯腈纤维）、矿物纤维。文章采用动稳定度指标和高温抗剪指标来评价不同纤维对SMA高温性能的影响。

1 原材料

1.1沥青

本研究所用沥青采用壳牌 SBS I-C聚合物改性沥青，依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000），沥青相关试验结果如表1-1。

1.3 纤维

本文选用天然木质素纤维、合成纤维、矿物纤维进行试验研究，其中合成纤维采用常用的聚酯纤维，矿物纤维采用水镁石纤维。

3 纤维SMA的高温性能

本文采用马歇尔设计方法确定SMA-10的最佳油石比为6.5%，根据以往纤维应用实例，木质素纤维和聚酯纤维的掺量为沥青混合料质量的0.3%，矿物纤维的掺量为0.4%。本文除了采用传统的动稳定度指标来评价混合料的高温稳定性外，还通过对不同纤维SMA在高温条件下进行剪切试验来测试SMA高温抗剪强度。

3.1高温稳定性

高温稳定性采用车辙试验进行评价，试件是在最佳油石比6.5%的条件下碾压成型的300mm×300mm×50mm车辙试件，每种纤维SMA成型三个车辙试件，试验温度为60℃，轮压为0.7MPa，试验结果见表3-1。

从表3-1的数据可知，矿物纤维（水镁石纤维）SMA-10的动稳定度要明显大于其他两种纤维SMA，说明矿物纤维SMA比其他两种纤维SMA的抗车辙性能要好。

3.2高温抗变形能力

本文采用室内剪切实验来评价三种纤维SMA-10的高温抗变形能力，按规范方法制成掺有不同纤维的马歇尔试件，在60℃烘箱中保温3h之后，采用自制的剪切仪器进行剪切实验，自制剪切仪可以将试件在一定正应力的条件下进行水平剪切实验，本试验试件的竖向压力为0.7MPa，其试验结果如表3-2。

从上表数据可知，矿物纤维（水镁石纤维）SMA-10的高温抗变形能力要明显大于其他两种纤维SMA。

4 小结

通过对不同纤维SMA-10的高温性能的试验研究结果可知，矿物纤维SMA的高温性能最好，合成纤维的次之，木质素纤维的最差，在实际应用中，应根据实际工程的要求合理的选择纤维种类。

参考文献

[1]王辉，不同纤维对SMA路用性能影响研究[D]，长沙理工大学道路与铁道工程硕士学位论文，2007

[2]谢晶，掺加不同纤维对SMA高温性能的影响 [J]，建筑材料学报，2008（6）

[3]《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）