竹纤维增强沥青混凝土的制备与性能

发布时间：2020-03-26 04:18

【摘要】：道路路面持久服役的关键因素之一在于路面材料的质量。以纤维作为沥青混凝土的增强材料可有效阻止路面裂纹的形成,避免坑槽、剥落等形成的早期路面病害。竹纤维具有抗拉强度高,热稳定性好,表面粗糙的特点,其生产过程环境友好且廉价,因此,竹纤维作为沥青混凝土的增强材料具有明显优势。本文采用不同规格和不同掺量的竹纤维作为沥青混合料增强体,制备沥青混凝土复合材料。为克服竹纤维与沥青由于化学特性差异所导致界面结合强度小的缺点,本研究采用价格低廉的三聚氰胺与甲醛共聚物对竹纤维表面进行化学改性,以改善竹纤维与沥青混凝土之间相容性。采用傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、核磁共振(NMR)技术对纤维表面化学特性进行表征。分别采用静态间接拉伸试验、直接拉伸试验测试竹纤维增强沥青混凝土抗裂性能。此外,从力学性能、路用性能、微观结构层面对竹纤维沥青混凝土进行了进一步的分析,为竹纤维沥青混凝土的制备及其在道路工程中的应用提供理论依据。论文主要研究结果如下:(1)竹纤维表面化学分析表明:三聚氰胺-甲醛共聚物改变了竹纤维表面结构,且沥青较好的包覆于竹纤维表面,被包覆的竹纤维在沥青混凝土中体现出良好的应力传递作用,竹纤维经改性后与沥青的界面结合得到改善。(2)采用0.2 wt%,长度为20mm的竹纤维制备得到的沥青混凝土复合材料具有较高的稳定度。三聚氰胺-甲醛共聚物改性竹纤维可提高纤维的模量和刚度,从而显著提高竹纤维沥青混凝土复合材料的稳定度。在混合料拌和时,改性竹纤维表现出更好的分散效果。(3)纤维的掺入提高了沥青混凝土的抗拉强度。改性竹纤维增强沥青混凝土的静态间接抗拉强度显著提高,直接拉伸强度和拉伸应变能增大。(4)竹纤维沥青混凝土车辙板的动稳定度与对照相比有所提高,掺入0.2 wt%竹纤维的沥青混凝土获得较好的高温稳定性。改性竹纤维增强的沥青混凝土抵抗低温破坏和水损害能力增强。总体而言,改性竹纤维增强沥青混凝土的路用性能得到改善。
【图文】：

技术路线图,竹纤维,三聚氰胺,小梁

竹纤维增强沥青混凝土的制备与性能逡逑掺量和最佳纤维长度。逡逑（２）确定竹纤维改性方法，优化改性工艺参数，包括三聚氰胺－甲醛的比、加热温度及时间等。逡逑（３）通过稳定度试验、静态间接拉伸试验、小梁直接拉伸试验、高温性试验、低温小梁弯曲试验以及水稳定性试验，综合评价三聚氰胺－甲酸改纤维增强的沥青混凝土的力学性能和路用性能。逡逑（４）通过ＦＴＩＲ、ＸＰＳ、ＮＭＲ和ＳＥＭ等表征方法，分析纤维改性前后而结合强度的改善效果。逡逑技术路线图如下：逡逑

竹纤维,占比,长度,扫描仪

单根长度２０ｍｍ邋（机械剪裁）的竹纤维，，共１３ｇ分批次平均分摊到扫描仪平板上，逡逑确保竹纤维之间没有堆积，利用扫描仪将竹纤维扫成．ＩＰＧ图片。采用植物根系逡逑分析软件ＷｉｎＲＨＩＺＯ统计出不同直径纤维的总长度，分析结果如图２－１、图２逡逑—２邋0逡逑８０－ｉ逡逑２邋７０－逦逡逑§＞６０－逡逑0邋５０－逡逑0逡逑0邋４０－逡逑｜邋３０－逡逑２邋２０－逡逑0邋１０－逡逑Ｑ逦ｊ逦ｊ逦Ｉ邋＾邋Ｉ逦｜逦（■逡逑ｊ逦，逡逑Ｄｉａｍｅｔｅｒ邋（ｐｍ）逡逑图２—丨竹纤维长度占比逡逑１０逡逑
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U414

【参考文献】