礦粉復(fù)合木質(zhì)纖維的制備及其改性瀝青與混合料研究.pdf

1、道路交通是人類文明發(fā)展進(jìn)步的顯性標(biāo)志，而道路結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代化進(jìn)程與路用材料的使用是息息相關(guān)的，自十九世紀(jì)上半葉瀝青材料被應(yīng)用于道路建設(shè)以來，瀝青結(jié)構(gòu)路面已經(jīng)發(fā)展成為當(dāng)今世界上最為普遍的路面結(jié)構(gòu)形式，全球85％以上的高等級路面結(jié)構(gòu)均為瀝青混凝土路面。盡管如此，瀝青也因其材料自身固有缺陷而導(dǎo)致了多種類型路面病害的發(fā)生，這就為大量瀝青增強(qiáng)改性材料的研制與應(yīng)用提供了廣闊的發(fā)展空間，礦物粉體復(fù)合木質(zhì)纖維便是其中一例。
　　礦物粉體復(fù)合木質(zhì)纖維是

2、一種以木質(zhì)素纖維為基體、非金屬礦物粉體為表層涂覆材料的新型復(fù)合材料。本文從不同種類礦物粉體改性瀝青的性能研究入手，詳細(xì)考察了硅藻土、高嶺土、鈣基膨潤土、鈉基膨潤土對重交通道路瀝青路用性能的影響規(guī)律，評價其作為瀝青改性材料的優(yōu)劣，研究最終選定硅藻土作為復(fù)合纖維表層涂覆材料。
　　本文研制成功了硅藻土復(fù)合木質(zhì)纖維的制備方法，并在自主設(shè)計、搭建的復(fù)合纖維半工業(yè)生產(chǎn)線上完成其制備試驗研究，以復(fù)合纖維灰分含量作為控制指標(biāo)，詳細(xì)考察了礦粉與纖

3、維復(fù)合時間、漿體濃度和礦粉摻量各工藝條件對硅藻土復(fù)合纖維產(chǎn)品特性的影響規(guī)律，并確定了適宜的制備工藝條件。對該工藝制備的最終產(chǎn)品采用國家道路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及方法進(jìn)行了相關(guān)測試，所得結(jié)果均滿足其筑路添加的應(yīng)用要求。
　　本研究繼而開展了硅藻土復(fù)合木質(zhì)纖維改性瀝青及混合料的路用性能室內(nèi)試驗研究，采用針入度指數(shù)、當(dāng)量軟化點(diǎn)、當(dāng)量脆點(diǎn)指標(biāo)評價了復(fù)合纖維改性瀝青的高溫特性、低溫特性及感溫性能，結(jié)果表明改性瀝青的上述性能均得到一定程度的改善，本研究還

4、對比分析了復(fù)合纖維與其他不同類型的瀝青改性材料對改性瀝青性能的影響效果。在隨后進(jìn)行的馬歇爾試驗和車轍動穩(wěn)定度試驗中，硅藻土復(fù)合木質(zhì)纖維增強(qiáng)SMA結(jié)構(gòu)瀝青混合料的性能也得到了證明，本文還通過纖維摻量試驗確定了復(fù)合纖維在改性瀝青及其混合料中的適宜摻加量。
　　本文按照“由里及表、由微觀進(jìn)入宏觀”的研究思路，從瀝青的化學(xué)組成和膠體結(jié)構(gòu)特性出發(fā)，運(yùn)用紅外光譜儀、掃描電鏡、差示掃描量熱儀、動態(tài)剪切流變儀及足尺路面加速加載試驗機(jī)等技術(shù)手段，通

5、過纖維-瀝青界面作用過程分析、復(fù)合纖維在瀝青中微觀形態(tài)分析、改性瀝青熱分析、改性瀝青流變學(xué)分析以及改性瀝青混合料穩(wěn)定性分析方法，重點(diǎn)深入探究復(fù)合纖維增強(qiáng)瀝青及混合料的機(jī)理成因。研究結(jié)果表明復(fù)合纖維通過吸持輕質(zhì)油分和吸附重質(zhì)組分而改善瀝青的膠體結(jié)構(gòu)、緩釋瀝青中輕質(zhì)組分而保持其富油特性、與瀝青形成結(jié)合牢固的兩相界面、在空間形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而增強(qiáng)了瀝青的宏觀力學(xué)性能，改善其熱學(xué)特性，通過對瀝青性能的改善繼而傳導(dǎo)至瀝青混合料，進(jìn)而增強(qiáng)瀝青混合料