矿粉复合木质纤维的制备及其改性沥青与混合料研究

发布时间：2018-04-17 12:16

本文选题：硅藻土复合木质纤维 + 改性沥青　；参考：《东北大学》2014年博士论文

【摘要】：道路交通是人类文明发展进步的显性标志,而道路结构的现代化进程与路用材料的使用是息息相关的,自十九世纪上半叶沥青材料被应用于道路建设以来,沥青结构路面已经发展成为当今世界上最为普遍的路面结构形式,全球85%以上的高等级路面结构均为沥青混凝土路面。尽管如此,沥青也因其材料自身固有缺陷而导致了多种类型路面病害的发生,这就为大量沥青增强改性材料的研制与应用提供了广阔的发展空间,矿物粉体复合木质纤维便是其中一例。矿物粉体复合木质纤维是一种以木质素纤维为基体、非金属矿物粉体为表层涂覆材料的新型复合材料。本文从不同种类矿物粉体改性沥青的性能研究入手,详细考察了硅藻土、高岭土、钙基膨润土、钠基膨润土对重交通道路沥青路用性能的影响规律,评价其作为沥青改性材料的优劣,研究最终选定硅藻土作为复合纤维表层涂覆材料。本文研制成功了硅藻土复合木质纤维的制备方法,并在自主设计、搭建的复合纤维半工业生产线上完成其制备试验研究,以复合纤维灰分含量作为控制指标,详细考察了矿粉与纤维复合时间、浆体浓度和矿粉掺量各工艺条件对硅藻土复合纤维产品特性的影响规律,并确定了适宜的制备工艺条件。对该工艺制备的最终产品采用国家道路行业标准及方法进行了相关测试,所得结果均满足其筑路添加的应用要求。本研究继而开展了硅藻土复合木质纤维改性沥青及混合料的路用性能室内试验研究,采用针入度指数、当量软化点、当量脆点指标评价了复合纤维改性沥青的高温特性、低温特性及感温性能,结果表明改性沥青的上述性能均得到一定程度的改善,本研究还对比分析了复合纤维与其他不同类型的沥青改性材料对改性沥青性能的影响效果。在随后进行的马歇尔试验和车辙动稳定度试验中,硅藻土复合木质纤维增强SMA结构沥青混合料的性能也得到了证明,本文还通过纤维掺量试验确定了复合纤维在改性沥青及其混合料中的适宜掺加量。本文按照“由里及表、由微观进入宏观”的研究思路,从沥青的化学组成和胶体结构特性出发,运用红外光谱仪、扫描电镜、差示扫描量热仪、动态剪切流变仪及足尺路面加速加载试验机等技术手段,通过纤维-沥青界面作用过程分析、复合纤维在沥青中微观形态分析、改性沥青热分析、改性沥青流变学分析以及改性沥青混合料稳定性分析方法,重点深入探究复合纤维增强沥青及混合料的机理成因。研究结果表明复合纤维通过吸持轻质油分和吸附重质组分而改善沥青的胶体结构、缓释沥青中轻质组分而保持其富油特性、与沥青形成结合牢固的两相界面、在空间形成三维网络结构而增强了沥青的宏观力学性能,改善其热学特性,通过对沥青性能的改善继而传导至沥青混合料,进而增强沥青混合料的抗高温变形能力,使混合料表现出较高的稳定性和抗车辙能力。本文研制了一种新型沥青增强改性材料并完成了其半工业化制备,评价了产品的应用性能,分析了其增强机理,上述研究内容为矿物复合纤维的制备及在道路交通中的应用奠定了理论与实践基础。
[Abstract]:In this paper , the influence of different technological conditions on the properties of composite fiber modified asphalt ( SMA ) is studied . This paper develops a new asphalt - reinforced modified material and completes its semi - industrial preparation , evaluates the application performance of the product , analyzes its enhancement mechanism , and lays a theoretical and practical basis for the preparation of mineral composite fiber and its application in road traffic .

【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U414

【参考文献】