碳纤维改性沥青及沥青混合料路用性能研究

发布时间：2020-11-03 22:05

　　 沥青路面在使用过程中易发生车辙、开裂、表面破损等病害问题,严重影响其耐久性。纤维类材料作为沥青及沥青混合料中常用的外掺改性剂,掺入沥青胶浆中能显著改善其路用性能。碳纤维物理力学性能优异,但目前仍鲜见其应用于路面工程中的研究成果。鉴于此,本文将系统开展碳纤维改性沥青及沥青混合料路用性能研究,以期为碳纤维在沥青路面工程中的应用提供依据。为研究碳纤维沥青胶浆的路用性能,将不同长度碳纤维按不同掺量掺加至沥青中制备碳纤维沥青胶浆试样。采用锥入度试验测定其抗剪切性能;采用延度试验评价其低温性能;采用动态剪切流变试验(DSR)评价其抗车辙变形能力;采用布氏旋转粘度试验分析沥青胶浆高温流变性能,得出纤维掺量、纤维长度、温度、粉胶比等因素对沥青胶浆性能的影响规律。选择AC-13型级配,将不同掺量、不同长度的碳纤维掺入至沥青混合料中,通过马歇尔试验,分析不同掺量、不同长度碳纤维对沥青混合料马歇尔物理-力学指标的影响,并确定各组碳纤维沥青混合料的最佳油石比。在此基础上,采用车辙试验、小梁低温弯曲试验和冻融劈裂试验,分别研究碳纤维沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性。研究表明,随碳纤维掺量增大和纤维长度增加,沥青胶浆锥入度数值明显增大,抗剪切性能明显提高,碳纤维能改善沥青胶浆的流变性;掺入碳纤维后,沥青胶浆剪切模量和车辙因子均增大,表明其抵抗车辙变形能力提高;在低温条件下,碳纤维沥青胶浆延度有一定程度下降,脆性增大。AC-13碳纤维沥青混合料中最佳碳纤维长度为3mm、掺量为1.0%。碳纤维在沥青胶浆内部呈多向分布,相互搭接形成三维空间网络结构,并在沥青混合料中形成增粘、增韧和加筋效应。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U414
【部分图文】：

Ω·㎝ 1 2.1 1mm、3mm、5mm（从左到右）短切碳纤维宏观形（SEM）是利用二次电子成像来观察样品表面形采用 JSM-6460LV 扫描电子显微镜来对碳纤维的丝直径及表面结构特征。图 2.2 为 JSM-6460LV 数下的扫描电镜图像如图 2.3 所示。

图 2.1 1mm、3mm、5mm（从左到右）短切碳纤维宏观形貌扫描电子显微镜（SEM）是利用二次电子成像来观察样品表面形貌的一种材料分析方法。本文中采用 JSM-6460LV 扫描电子显微镜来对碳纤维的微观形貌进行，分析碳纤维的单丝直径及表面结构特征。图 2.2 为 JSM-6460LV 扫描电子显微纤维在不同放大倍数下的扫描电镜图像如图 2.3 所示。

图 2.3 碳纤维微观形貌（SEM）由图 2.3 可以看出，碳纤维由粗细均匀、纵横交错的丝束构成，碳纤维呈规则的柱状，粗细均匀，直径在 5-10μm 之间，其表面较光滑，但有少量微孔或突起，易粘其他物质，说明该碳纤维材料强度高，能在沥青或沥青混合料中起到良好的加筋、增韧作用，同时与沥青具有良好的黏附性。2.5 本章小结本章主要对试验研究所用的原材料基本性能指标进行测试，主要结论如下：（1）试验用沥青、粗、细集料与矿粉的技术指标均满足现行《公路沥青路面施技术规范》（JTG T40-2004）要求。（2）碳纤维由粗细均匀、纵横交错的丝束构成，纤维在掺量及长度较大时易发缠绕结团；碳纤维呈规则的圆柱状，直径在 5-10μm 之间，表面较为光滑，但有少许
【参考文献】

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1 丁海波;;不同纤维对SMA及PA胶浆特性的影响[J];公路;2015年10期

2 吴萌萌;李睿;张玉贞;魏建明;樊亮;;纤维沥青胶浆高低温性能研究[J];中国石油大学学报(自然科学版);2015年01期

3 袁玉卿;张永健;蔚旭灿;;沥青混凝土预埋碳纤维绳发热升温试验[J];长安大学学报(自然科学版);2015年01期

4 马煜缨;;纤维沥青胶浆流变性能的试验研究[J];公路工程;2014年05期

5 陈明星;张俊;郝培文;兰建丽;郑瑞红;白爱明;;复合纤维沥青胶浆性能与混合料高温性能研究[J];公路工程;2014年03期

6 祁显宽;孙明清;李红;张谢东;孙文明;;铺设碳纤维-玻璃纤维格栅的沥青混凝土路面融雪试验研究[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2014年01期

7 俞红光;熊锐;陈建荣;童庆;;玄武岩纤维沥青胶浆路用性能研究[J];公路;2013年10期

8 叶中辰;张恒亮;;纤维沥青胶浆的性能研究[J];公路;2013年06期

9 姚立阳;姚丽红;马勤;;纤维沥青胶浆动态剪切流变参数与温度相关性研究[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2012年04期

10 宋云祥;韦佑坡;李玉梅;汪德才;张建龙;;玄武岩纤维沥青胶浆的路用性能[J];公路交通科技;2012年08期

本文编号：2869167