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关于掺入纤维沥青混合料适用性能分析
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关于掺入纤维沥青混合料适用性能分析
2022年03月09日    阅读量:20750    新闻来源:沥青网 sinoasphalt.com  |  投稿

摘 要

为了探析纤维掺入沥青混合料的适用性方面的难题,选用两种典型纤维-木质素纤维与玄武岩纤维为例展开研究。依次从吸附油脂类物质、吸附水分子能力、耐高温性能、在混合料中分布情况等4方面通过可重复性试验进行探讨,并取得如下结论:①木质素纤维由于自身形状及表面覆盖情况特殊,吸附油脂及水分子能力均远远强于玄武岩纤维。②木质素纤维与玄武岩纤维均具有良好的耐高温性能,且其物理性状与化学性能相对稳定,受温度影响不大,两者在沥青混合料中可分布均匀,混合料密度保持一致有效提升改善沥青混合料的路用能沥青网sinoasphalt.com。


关键词 纤维 | 沥青混合料 | 吸附油脂 | 吸附水分子 | 耐高温 | 化学性能


随着国内道路基础设施的建设,沥青混合料需求量大,且对其性能需求日趋多样严格。掺入纤维沥青混合料是一种新型有机物与无机物混合的复合型材料。在道路施工中,该混合料的路用性能备受关注,多种纤维对混合料是否能有效掺入并未作出相应研究。研究各种纤维是否适宜掺入混合料性,有利于提升混合料的路用性能,提升施工效果。


关于掺入纤维沥青混合料的路用性能研究取得很大成果。彭波等人从纤维沥青混合料的马歇尔稳定度、水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性、耐疲劳性能等方面与纯沥青混合料性能对比分析,研究纤维沥青混合路用性能。张争奇等人首先分析纤维的耐热性、吸湿性,通过一系列试验分析纤维沥青混合料的稳定性、吸附性是否有所增长。房媛媛等人以聚酯纤维与聚丙烯腈纶纤维为实验对象,研究纤维掺入沥青混合料,对其高温性能、水稳定性能的促进作用。范兆博、曹海波等人研究玄武岩纤维的表面特征、高温性、吸水能力等,设计与沥青其它配料混合比,提升纤维沥青混合料路用性能。王文奇等人主要针对玄武岩矿物纤维沥青混合料的施工工艺及关键把控点进行介绍,提升施工质量。


本文为了探析纤维掺入沥青混合料的适用性,选用两种典型纤维-木质素纤维与玄武岩纤维,依次从吸附油脂类物质、吸附水分子能力、耐高温性能、在混合料中分布情况等4个方面进行深入分析探讨,力求为纤维掺入沥青混合料提供理论基础。


纤维性能研究

常用纤维分为两种,分别是木质纤维和玄武岩纤维,为探究两种纤维掺入沥青混合料的适用性,本文以木质素纤维与玄武岩纤维作为研究变量,依次掺入沥青混合料并进行对比分析。在研究实验前,对木质素纤维与玄武岩纤维各指标进行分析,依次见表1、表2。

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掺入纤维沥青混合料性能分析

(1)吸附油类性能

纤维与沥青混合料只有能够很好的容和在一起,才能有效改善混合料的相关性能。沥青属于有机胶凝材料,含有大量的油脂分子,纤维与沥青若能很好的相容,则其吸附油脂类物质必然较强。所以通过试验分析两种不同纤维吸附油脂类物质的能力,来判断能否与沥青混合料具有很好的相容性,具体试验结果见表3。

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分析表3中数据不难看出,木质素纤维的额吸附油脂类物质的倍率是8.61,远远高于玄武岩纤维吸附油脂倍率的5.19,但从两者吸附油类倍率来看两者均属于很高的吸附油脂类无机物。


(2)吸附水分子性能

在纤维与沥青混合料能否很好相容和的研究中,发现水分子在两者中具有很好的连接作用,即探究纤维吸附水分子能力也是一项不可或缺的部分。吸附水分子能力过强,不利于纤维在混合料中均匀分布,极易形成分子团聚现象,造成沥青混合料整体稳定性差;吸附水分子能力过低,纤维无法与沥青混合料有效相容,无法改良沥青混合料的相关性能。通过试验测定,两种纤维的吸附水分子能力见表4中数据。

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分析表4中数据不难看出,木质素纤维吸附水分子能力值高达1.148,远远高于玄武岩纤维吸附水分子能力值1.042,但两者吸附水分子能力值在相关规范中仅处于适中水平。


(3)耐高温性能

耐高温性能反映的是纤维的化学性能及物理性能在高温条件下是否与常温条件下化学性能、物理性能保持一致,探究的是纤维的稳定性。


①物理性能

纤维在高温条件下,其外观形状变化程度是检测其耐高温性能的一项重要指标。将木质素纤维与玄武岩纤维分别依次放置在常温25℃与高温225℃条件下,利用相关仪器扫描其照片依次见图1、图2。

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分析图1中常温25℃、高温225℃木质素纤维扫描图片,不难看出木质素纤维常温25℃下分布松散且纤维以大小不一的条带状弯曲分布,表面不平整,分枝数量多,覆盖有大量细小的绒毛,这些均可以有效升高纤维吸附油脂与水分子的能力;在高温225℃条件下,纤维表面的大量细小绒毛以灰质无残留外,其他物质及形状并没有发生任何变化,基本维持了原来性能及形状不变。

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分析图1中常温25℃、高温225℃玄武岩纤维扫描图片,不难看出在常温25℃条件下玄武岩纤维是以单根形式分布,绝大部分形状为半径不同的圆柱体,且表面光滑无覆盖物。在高温225℃条件下,其纤维形状及性能保持不变。


②化学稳定性能分析。

实验借助红外线光谱分析仪器探析两种不同纤维在各种温度条件下的化学成分稳定特性,红外线光谱仪的分辨率达到0.2cm^-1,共扫描40次以保证测量精准度。两种不同纤维在各种温度下的红外线光谱分别见图3、图4。

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分析图3波长与温度值变化曲线图,可以得到木质素纤维在常温25℃、高温225℃、高温250℃的条件下,各元素及分子的峰位、波形基本保持一致,变化趋势一致,表明木质素纤维的化学成分不受温度值变化影响,其化学性质稳定不变。

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分析图4波长与温度值变化曲线图,可以得到玄武岩纤维在常温25℃、高温225℃、高温250℃的条件下,各元素及分子的峰位、波形基本保持一致,变化趋势一致,表明玄武岩素纤维的化学成分同样不受温度值变化影响,其化学性质稳定不变。


综合对两种不同纤维分别常温、高温条件下物理性状与化学性能对比分析,可以得到木质素纤维与玄武岩纤维两者均具有较好的耐高温性能。


(4)在混合料分布特性

纤维在沥青混合料中分布是否均匀,密度是否一致,严重影响着纤维沥青混合料整体稳定性能。

设计实验,确定借助溶剂抽提法检测纤维在沥青混合料中分布状况,具体监测结果见图5。

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分析图5不难发现,木质素纤维与玄武岩纤维在沥青混合料中均能够十分均匀的分布,并且多呈现三维网络状,使得沥青沥青混合料密度保持一致,保证了纤维沥青混合料整体稳定性。


结论

本文为了探析纤维掺入沥青混合料的适用性,以两种典型纤维-木质素纤维与玄武岩纤维为例,依次从吸附油脂类物质能力、吸附水分子能力、耐高温性能、在混合料中分布情况等4方面展开分析研究。取得如下结论:


(1)木质素纤维由于自身形状及表面覆盖情况特殊,其吸附油脂及水分子能力均远远强于玄武岩纤维。

(2)木质素纤维与玄武岩纤维均具有良好的耐高温性能,其物理性状与化学性能相对稳定,受温度影响不大,两者在沥青混合料中可分布均匀,保证了纤维沥青混合料整体密度保持一致性,有效提升改善沥青混合料的路用性能。

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标签:综合论文,技术中心,沥青混凝土
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