应用于应力吸收层的纤维表面改性及性能优化研究
发布时间：2021-09-05 12:43
纤维增强乳化沥青应力吸收层作为沥青路面抗反射裂缝的方法之一,以良好的防水性和抗裂特性,施工便捷等优点被广泛应用。纤维增强乳化沥青属于复合材料,除纤维和乳化沥青本身性能外,界面形态也是影响抗反射裂缝性能的一个关键性因素。目前,复合材料界面粘结的研究较少,对纤维增强乳化沥青应力吸收层的纤维表面改性的研究更少,通过比较现有纤维表面改性的研究,其形貌特征及复合材料性能存在的差异性较大。本文首先选用酸溶液、碱溶液和偶联剂溶液对玻璃纤维与玄武岩纤维进行表面改性,采用SEM观察微观形貌;通过FTIR表征改性纤维吸附后的乳化沥青分子结构,分析其含氧官能团种类及数量变化。实验结果表明,经刻蚀后的纤维表面粗糙度均增加,其中1mol/L酸溶液处理的纤维刻蚀更均匀,结构更完整。改性纤维加入乳化沥青中未产生新官能团,只是物理粘结,其中1mol/L酸溶液处理的玻璃纤维与乳化沥青吸附效果好,饱和分特征峰面积增加11.5%,芳香分特征峰面积下降2%;玄武岩纤维中,2mol/L酸溶液处理加入乳化沥青饱和分特征峰面积增加15%,芳香分特征峰面积下降5.6%,吸附明显。其次研究了改性纤维与乳化沥青的粘附性。在接触角试验中,...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
应力吸收层结构示意图
第一章绪论3青粘结料洒布完，然后洒布碎石并采用碾压设备进行碾压，最终形成新的应力吸收中间层。应力吸收层结构示意图见图1.1，施工见图1.2。图1.1应力吸收层结构示意图图1.2应力吸收层的施工①国外研究现状纤维封层技术是20世纪八十年代末英国开发的，因具有良好的应力分散作用和阻裂效果，在多个国家得到广泛的认可及应用（例如英国、法国、澳大利亚、美国等国家）。1987年英国对纤维封层进行的第一次研究，模拟在实际中基底裂缝出现在新表面的情况。试验表明[9]，任何纤维增强夹层都可做裂纹基底的应力衰减膜，其效果比雾封层和砂封层更有效。法国在1991年对纤维封层进行的研究，将纤维、土工格栅、富含粘合剂的砂混合物的HMA和传统的HMA进行比较，其中纤维增强夹层抑制反射裂缝的效果最好，是唯一在试验结束时未完全破裂的试样。澳大利亚是在90年代的中期，进行的现场试验评估研究表明[10]，纤维增强能有效地控制各种路面条件下的反射裂缝，其效果与初始条件和承受的荷载状态有关。在20世纪90年代，美国德州A&M大学开始对纤维沥青封层材料进行了研究，并且在美国东北部的宾夕法尼亚州修筑了相应的试验路段，同时将4个不同国家的纤维封层性能作为试验对象，进行了相应的跟踪试验，历时长达15年，通过结
重庆交通大学硕士学位论文4果分析表明：与未加入纤维的封层沥青路面的性能对比，加入纤维封层沥青路面的质量得到了明显改善，其中抗拉强度与抗疲劳性能都提升30%以上，抗车辙性能增大300%以上，延长了原路面的使用寿命，同时减缓裂缝延伸，总体经济效益较好[11]。北美对纤维封层技术的引进的很迅速。在2003年的秋天修筑了施工路段，位于纽约州的奥尔良穆雷德镇，并且将纤维封层和传统的碎石封层的性能进行了对比研究。2005年启动了两项重要研究，分别由德克萨斯交通研究所和宾夕法尼亚交通研究所开展。其中Groad路是北美第一个纤维增强路面系统项目之一[12]。图1.3为三年中两铺筑方案的车道效果观测。2004年3月2005年1月2006年1月图1.3纤维封层与传统碎石封层应用效果对比Jean-Wartincroteau等[12]人介绍了纤维封层技术概况，由聚合物改性沥青乳液组成，其中沥青用量是1.4L/m2至2.4L/m2，短切玻璃纤维（长度通常为60mm）用量为30g/m2至60g/m2。并且此技术安装速度快，具有成本效益。②国内研究现状图1.4辽宁营口纤维封层施工我国对纤维封层技术的引进较晚，引进这一技术的公司是北京埃盟泰公司，首次应用是在2007年6月底。在辽宁营口公路处，其公司的技术员通过法国专家的指导，完成了法国SECMAIR纤维封层设备的调试，并且修筑了大量的试验路段，施工现场图见1.4。其中在辽宁营口岫水线的试验路段中，施工面积达到15000m2，抚顺沈通线与沈环线的试验路段，施工面积约26000m2，随后在营口、锦州、大连、阜新等多处修筑了纤维封层[13]。设备施工层次是按照沥青－纤维－
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于表面能的沥青黏附机理与评价[J]. 张旭,袁峻,杨雨婷. 中外公路. 2017(06)
[2]碱侵蚀对玄武岩纤维/沥青流变性能的影响[J]. 李理,刘朝晖,柳力,李盛,刘靖宇. 复合材料学报. 2018(08)
[3]硅烷偶联剂改性玄武岩纤维的机理及其路用性能[J]. 柳力,刘朝晖,向宇,曹前. 建筑材料学报. 2017(04)
[4]基于界面理论纤维改性沥青与集料粘附性研究[J]. 赵庆权. 公路工程. 2014(06)
[5]超高分子量聚乙烯纤维复合表面改性及其橡胶基复合材料的力学性能[J]. 李春阳,李微微,李瑞培,徐文静,陈忠仁. 复合材料学报. 2015(02)
[6]连续玄武岩纤维冷等离子改性处理性能研究[J]. 储长流,周敏东,方第超,张振兴,洪钧. 化工新型材料. 2013(08)
[7]硅烷偶联剂在玻纤增强复合材料领域中的应用[J]. 张志坚,花蕾,李焕兴,崔丽荣. 玻璃纤维. 2013(03)
[8]沥青纤维碎石封层在路面预防性养护中的应用[J]. 刘军收,范晓燕. 公路. 2010(07)
[9]纤维同步封层在路面工程中的应用[J]. 张宏波. 筑路机械与施工机械化. 2010(05)
[10]硅烷偶联剂处理对玄武岩单丝拉伸性能的影响[J]. 宋秋霞,刘华武,钟智丽,徐萍. 天津工业大学学报. 2010(01)
博士论文
[1]非连续短纤维增强乳化沥青碎石应力吸收层性能研究[D]. 刘燕燕.重庆交通大学 2013
[2]玄武岩纤维及其改性沥青的性能研究[D]. 王宁.中国地质大学 2013
[3]应力吸收层结合料性能及其关键评价指标研究[D]. 周燕.长安大学 2010
[4]交通荷载下沥青类路面疲劳损伤开裂研究[D]. 周志刚.中南大学 2003
硕士论文
[1]路面封层—纤维封层技术的研究[D]. 布亚芳.石家庄铁道大学 2014
[2]玻璃纤维—树脂接触角及润湿特性研究[D]. 杨浩邈.重庆大学 2012
[3]纤维沥青碎石应力吸收层配合比设计及作用机理研究[D]. 陆飞.长安大学 2011
[4]纤维封层力学性能试验研究[D]. 李坤.大连理工大学 2008
[5]半刚性基层沥青路面反射裂缝的产生机理及其防治措施[D]. 杨涛.武汉理工大学 2005
本文编号：3385371
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
应力吸收层结构示意图
第一章绪论3青粘结料洒布完，然后洒布碎石并采用碾压设备进行碾压，最终形成新的应力吸收中间层。应力吸收层结构示意图见图1.1，施工见图1.2。图1.1应力吸收层结构示意图图1.2应力吸收层的施工①国外研究现状纤维封层技术是20世纪八十年代末英国开发的，因具有良好的应力分散作用和阻裂效果，在多个国家得到广泛的认可及应用（例如英国、法国、澳大利亚、美国等国家）。1987年英国对纤维封层进行的第一次研究，模拟在实际中基底裂缝出现在新表面的情况。试验表明[9]，任何纤维增强夹层都可做裂纹基底的应力衰减膜，其效果比雾封层和砂封层更有效。法国在1991年对纤维封层进行的研究，将纤维、土工格栅、富含粘合剂的砂混合物的HMA和传统的HMA进行比较，其中纤维增强夹层抑制反射裂缝的效果最好，是唯一在试验结束时未完全破裂的试样。澳大利亚是在90年代的中期，进行的现场试验评估研究表明[10]，纤维增强能有效地控制各种路面条件下的反射裂缝，其效果与初始条件和承受的荷载状态有关。在20世纪90年代，美国德州A&M大学开始对纤维沥青封层材料进行了研究，并且在美国东北部的宾夕法尼亚州修筑了相应的试验路段，同时将4个不同国家的纤维封层性能作为试验对象，进行了相应的跟踪试验，历时长达15年，通过结
重庆交通大学硕士学位论文4果分析表明：与未加入纤维的封层沥青路面的性能对比，加入纤维封层沥青路面的质量得到了明显改善，其中抗拉强度与抗疲劳性能都提升30%以上，抗车辙性能增大300%以上，延长了原路面的使用寿命，同时减缓裂缝延伸，总体经济效益较好[11]。北美对纤维封层技术的引进的很迅速。在2003年的秋天修筑了施工路段，位于纽约州的奥尔良穆雷德镇，并且将纤维封层和传统的碎石封层的性能进行了对比研究。2005年启动了两项重要研究，分别由德克萨斯交通研究所和宾夕法尼亚交通研究所开展。其中Groad路是北美第一个纤维增强路面系统项目之一[12]。图1.3为三年中两铺筑方案的车道效果观测。2004年3月2005年1月2006年1月图1.3纤维封层与传统碎石封层应用效果对比Jean-Wartincroteau等[12]人介绍了纤维封层技术概况，由聚合物改性沥青乳液组成，其中沥青用量是1.4L/m2至2.4L/m2，短切玻璃纤维（长度通常为60mm）用量为30g/m2至60g/m2。并且此技术安装速度快，具有成本效益。②国内研究现状图1.4辽宁营口纤维封层施工我国对纤维封层技术的引进较晚，引进这一技术的公司是北京埃盟泰公司，首次应用是在2007年6月底。在辽宁营口公路处，其公司的技术员通过法国专家的指导，完成了法国SECMAIR纤维封层设备的调试，并且修筑了大量的试验路段，施工现场图见1.4。其中在辽宁营口岫水线的试验路段中，施工面积达到15000m2，抚顺沈通线与沈环线的试验路段，施工面积约26000m2，随后在营口、锦州、大连、阜新等多处修筑了纤维封层[13]。设备施工层次是按照沥青－纤维－
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于表面能的沥青黏附机理与评价[J]. 张旭,袁峻,杨雨婷. 中外公路. 2017(06)
[2]碱侵蚀对玄武岩纤维/沥青流变性能的影响[J]. 李理,刘朝晖,柳力,李盛,刘靖宇. 复合材料学报. 2018(08)
[3]硅烷偶联剂改性玄武岩纤维的机理及其路用性能[J]. 柳力,刘朝晖,向宇,曹前. 建筑材料学报. 2017(04)
[4]基于界面理论纤维改性沥青与集料粘附性研究[J]. 赵庆权. 公路工程. 2014(06)
[5]超高分子量聚乙烯纤维复合表面改性及其橡胶基复合材料的力学性能[J]. 李春阳,李微微,李瑞培,徐文静,陈忠仁. 复合材料学报. 2015(02)
[6]连续玄武岩纤维冷等离子改性处理性能研究[J]. 储长流,周敏东,方第超,张振兴,洪钧. 化工新型材料. 2013(08)
[7]硅烷偶联剂在玻纤增强复合材料领域中的应用[J]. 张志坚,花蕾,李焕兴,崔丽荣. 玻璃纤维. 2013(03)
[8]沥青纤维碎石封层在路面预防性养护中的应用[J]. 刘军收,范晓燕. 公路. 2010(07)
[9]纤维同步封层在路面工程中的应用[J]. 张宏波. 筑路机械与施工机械化. 2010(05)
[10]硅烷偶联剂处理对玄武岩单丝拉伸性能的影响[J]. 宋秋霞,刘华武,钟智丽,徐萍. 天津工业大学学报. 2010(01)
博士论文
[1]非连续短纤维增强乳化沥青碎石应力吸收层性能研究[D]. 刘燕燕.重庆交通大学 2013
[2]玄武岩纤维及其改性沥青的性能研究[D]. 王宁.中国地质大学 2013
[3]应力吸收层结合料性能及其关键评价指标研究[D]. 周燕.长安大学 2010
[4]交通荷载下沥青类路面疲劳损伤开裂研究[D]. 周志刚.中南大学 2003
硕士论文
[1]路面封层—纤维封层技术的研究[D]. 布亚芳.石家庄铁道大学 2014
[2]玻璃纤维—树脂接触角及润湿特性研究[D]. 杨浩邈.重庆大学 2012
[3]纤维沥青碎石应力吸收层配合比设计及作用机理研究[D]. 陆飞.长安大学 2011
[4]纤维封层力学性能试验研究[D]. 李坤.大连理工大学 2008
[5]半刚性基层沥青路面反射裂缝的产生机理及其防治措施[D]. 杨涛.武汉理工大学 2005
本文编号：3385371
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