剑麻纤维改性再生混合料抗冲刷性能研究

研究掺入不同比例剑麻纤维的水泥稳定碎石材料的干缩性能和温缩性能,结果表明:水泥稳定碎石的干缩系数和温缩系数均随剑麻纤维掺量的增加逐渐降低。因此将剑麻纤维水泥稳定碎石用于公路路面基层,必将提高基层的收缩性能,减少塑性收缩开裂,达到延长路面使用寿命的目的。

将剑麻纤维掺入水泥稳定碎石材料中作为公路基层,其研究和利用均较少。本文研究了掺入不同比例剑麻纤维水泥稳定碎石材料的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度和抗冲击性能。结果表明:剑麻纤维对水泥稳定碎石的无侧限抗压强度略有改善,但提高幅度不大,对劈裂强度、抗弯拉强度和抗冲击性能的改善效果较明显。因此将剑麻纤维水泥稳定碎石用于公路路面基层,必将提高基层的综合力学性能,减少早期破坏,达到延长路面使用寿命的目的。

为改善我国公路过高的建养成本,提高公路的建设质量,延长路面的使用寿命,试验将剑麻纤维掺入到沥青混凝土中,验证其增强效果。针对ac-13沥青混合料,在已确定其矿料配合比及最佳油石比的基础上,主要进行了马歇尔试验及残留稳定度马歇尔试验,基本确定了剑麻纤维的最佳掺量及最佳长度。

采用动态保压注塑成型技术(dpim),通过在熔融共混体系中施加往复的剪切应力以改善剑麻纤维(sf)与聚丙烯(pp)复合材料的结构与性能。力学性能测试表明:动态保压获得的样品,拉伸强度与模量获得大幅度提高,但样品冲击性能有所下降。当剑麻纤维质量分数为30%时,动态复合材料的拉伸强度提高了23%。dsc结果表明:由于剑麻纤维充当了结晶成核点的作用,使得复合物的结晶温度提高。

文章以国道324线岑溪至容县一级公路(容县段)为依托工程,在分析水泥稳定碎石混合料冲刷机理的基础上,提出采用抗冲刷试验评价水泥稳定碎石冷再生混合料的抗冲刷性能,试验结果表明,冲刷量随水泥剂量的增加而减少,随累计冲刷时间的延长而增加;材料的冲刷与强度的关联性不大,冲刷后试件强度不下降。

针对冷再生混合料配合比设计不完善、高低温性能欠佳的问题,选用抽提前的rap,对sbs改性乳化沥青-水泥冷再生混合料进行配合比优化设计.通过冻融劈裂强度试验、高温车辙试验、低温弯曲梁试验,与传统乳化沥青-水泥冷再生混合料进行路用性能对比分析.试验结果显示,sbs改性乳化沥青再生混合料残留稳定度达到了85.5％,比传统再生混合料提高了10.9％,劈裂强度比tsr提高了10.2％;动稳定度提高了10.3％,达到10557次/mm;破坏应变增大了42％,达到了2545με.经过改性后的乳化沥青-水泥再生混合料具有更好的路用性能及推广应用价值.

为提高沥青路面表层抗滑性能,对路面抗滑的机理进行了分析,并对沥青混合料中的纤维添加剂进行了比选,通过往沥青混合料中掺加不同长度、不同掺量的剑麻纤维进行若干组对比试验,确定了沥青混合料中剑麻纤维的最佳长度及最佳掺量。结果表明:剑麻纤维是很适合提高路面表层抗滑性能的沥青混合料添加剂。

通过对不同掺量剑麻纤维混凝土在海洋环境下进行耐腐蚀性试验,得出了不同掺量剑麻纤维增强基剑麻纤维混凝土复合材料的耐腐蚀性的变化规律,在此基础上提出了不同剑麻掺量剑麻纤维混凝土的抗压强度耐蚀系数,并探索最佳剑麻纤维的掺量范围,为进一步研究剑麻纤维增强基复合材料的抗腐蚀性能及应用提供参考。

为了研究动水冲刷作用对沥青混合料性能的影响,利用自研的动水冲刷装置,针对不同空隙率的sma-13沥青混合料进行动水冲刷试验,比较动水冲刷前后试件渗水系数、抗压强度、劈裂强度和质量等参数的变化;参照《公路沥青路面施工技术规范》中沥青混合料水稳定性评价标准,提出了基于动水冲刷前后抗压强度比和劈裂强度比的沥青混合料抗冲刷评价指标及标准建议值。研究结果表明:动水冲刷作用对沥青混合料性能有不利影响,空隙率不同,影响程度不同;抗压强度和劈裂强度均随空隙率增大而减小,空隙率8%左右的沥青混合料受动水冲刷后其衰减程度最大;动水冲刷后,渗水系数略有增大,质量损失随空隙率的增大而增加,但增加速率逐渐放缓。

目前绿色发展已经成为一个重要趋势,如何在工程中提高资源的利用率是解决目前发展过程中资源与环境的严峻形势的重要之路。泡沫沥青冷再生技术采用泡沫沥青作为粘结剂对洗刨、破碎后的沥青混合料进行再次拌合的技术。泡沫沥青冷再生技术一方面能够降低道路修建成本,另一方面能够提高资源的利用率,是公路养护、旧路改造的绿色方案。本文主要从设计到施工进行阐述泡沫沥青的冷再生技术的关键技术。

伴随着我国公路快速发展,创造大量社会和经济效益的同时,公路养护维修改建等方面问题已经凸显出来.泡沫沥青因此应运而生,它是把在高温沥青中注入定量的冷水,热沥青和冷水接触后就会发生剧烈的体积膨胀变化,从而产生无数的沥青泡沫.由于极大地降低了建设成本,所以这种材料在很多领域有广阔的应用空间.

目的研究温拌—再生改性沥青sma混合料的路用性能和疲劳性能,为温拌—再生技术在工程中的应用提供有价值的数据和理论依据.方法采用马歇尔配合比设计方法进行设计.对旧路沥青混合料和既添加再生剂又添加温拌剂的温拌—再生沥青混合料的各项性能指标进行对比研究.结果确定了温拌—再生改性沥青sma混合料的最佳拌合温度为140℃.温拌—再生改性沥青sma混合料的动稳定度为7450次/mm,残留稳定度为87.3%,冻融劈裂强度比为84.7%,都高于规范要求.在4种应力比下温拌—再生改性沥青sma混合料的疲劳寿命都高于旧沥青混合料.结论在降低拌合温度的情况下,温拌—再生沥青混合料的力学性能和路用性能可以满足规范要求.抗水损害和抗疲劳性能都得到了提高,冬季现场热再生施工期得到了延长.改性沥青sma混合料的温拌—再生技术具有很广阔的应用前景.

为改善我国公路过高的建养成本,提高公路的建设质量,延长路面的使用寿命,尝试将剑麻纤维掺入到沥青混凝土中,验证其增强效果,试验针对ac-13沥青混合料,主要进行了原材料的检测、矿料的配合比设计以及混合料的最佳油石比确定。为进一步进行的马歇尔试验、车辙试验及冻融劈裂试验奠定基础。

针对sbs改性沥青厂拌热再生混合料,通过测量不同rap用量及旧料加热温度下的抗压强度、劈裂强度,对再生混合料的力学性能变化规律进行了分析.试验结果表明:rap含量在20%以内时,再生混合料性能与新料性能并无明显差别;随着rap比例增加,再生混合料强度逐渐提高.当温度条件满足要求时,可以适当提高rap用量.

提出采用纤维增强sbs改性沥青ac-13混合料作为加铺层的上面层。通过一系列室内试验研究,介绍了纤维增强sbs改性沥青ac-13混合料的原材料的选择、配合比设计要点,提出适合于旧水泥路面加铺的配合比方案。试验结果表明,纤维增强sbs改性沥青ac-13混合料具有比普通sbs沥青混合料更好的路用性能,能够满足旧水泥路面加铺层的使用要求。

分别用碱处理和甲基丙烯酸甲酯接枝聚合的方法对sf进行表面改性。研究了sf表面处理对pp/sf复合材料的热性能、动态力学性能、晶态结构、微观结构和力学性能的影响。结果表明sf表面处理改善了pp与sf间的界面相容性,提高了pp/sf共混物的热稳定性和复合材料的损耗因子强度,增加了β晶型pp的含量,降低了pp相的结晶度,同时提高了pp/sf复合材料的强度和韧性。sf表面接枝pmma比表面碱处理对pp/sf复合材料结构和性能的影响更为显著。

目前,我国很多地区都在针对水泥混凝土损坏路面展开大量的改造工程,然而反射裂缝是改造后沥青面层后出现的常见问题,由于半柔性道路材料兼有高强度和高韧性的特点,可用作加铺中的应力吸收层,用来解决出现反射裂缝的问题,因此,本文在泡沫沥青冷再生技术研究成果的基础上,研发了水泥-泡沫沥青半柔性冷再生混合料,并通过与两种冷再生工程中常用的泡沫沥青混合料进行对比试验研究,发现其具有良好的物理力学性能,能够获得较好的密实性、理想的高承载性与高韧性以及较高的抗剪强度,希望能为解决旧水泥路面加铺沥青面层发生反射裂缝问题,提供一种新的方法。

剑麻纤维乳化沥青混凝土是一种新型的乳化沥青混合料,对不同掺量、不同长度的剑麻纤维乳化沥青混凝土进行了路用性能研究,主要包括力学性能、高温性能和水稳定性。通过对比试验,确定剑麻纤维的最佳掺量与最佳长度。

通过设置对比试验组,主要对比分析了不同长度及掺量下的剑麻纤维对普通水泥砂浆的流动度值、抗折强度及抗渗性能的影响,并深入研究了其作用机理。试验结果表明:剑麻纤维的长度与掺入量对普通水泥砂浆的物理性能有显著影响,掺量为4.5kg/m3且长度为10mm的剑麻纤维能使水泥砂浆具有更好的流动度,28d剑麻纤维水泥砂浆的抗折强度提高了29.5%,抗渗性能提高了45.9%,可满足实际工程的需要。

剑麻纤维是生产和生活过程中不可缺少的天然纤维之一,其机械提取具有环保且不破坏其特性的优点。目前,剑麻纤维大多依靠化学或生物提取,尚没有专业提取器具。为此,设计了一种纵卧喂料式滚筒剑麻纤维提取机。该机主要由输送装置、夹持装置以及刮杂装置等主要的关键部件构成。确定了本机的输送装置、夹持装置和刮杂装置的主要结构和工作原理,并计算出了刮杂刀辊所需的转速。该机的设计为剑麻纤维提取机的设计开发提供了参考,对促进中国剑麻生产区剑麻产业的发展具有重要意义。

本文以剑麻纤维为原料,采用湿法抄纸工艺抄造剑麻纤维无纺布。实验结果表明:与常压下用krk磨浆机处理后直接得浆相比,剑麻化学浆的撕裂度、耐破度和耐折度更佳,更适宜作为湿法抄造无纺布的原料;在剑麻化学浆中添加聚酯纤维与添加pva纤维相比,后者在增强剑麻无纺布的紧度、挺度、抗张和耐破方面优于前者;当pva纤维添加量为10%时,剑麻纤维无纺布的耐破指数为2.37kpa·m2/g,抗张指数为173.65n·m/g,伸长率4.69%,cobb值217.7g/m2,紧度0.989g/cm3,挺度1.589m·n·m。

泡沫沥青冷再生混合料属于半柔性材料,它对于公路的路面有很好的保护作用,能够预防反射性的裂缝,从而使公路的使用年限增加,使工程项目使用寿命延长。泡沫沥青在经过处理之后,能够对肥料进行回收,避免了资源的浪费,也间接的保护了环境。就针对于泡沫沥青冷再生混合料的性能进行相关的探讨,为泡沫沥青的回收提供数据支持。