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【盐城欧路华知识贴】木质素纤维在沥青混合料中的应用!

浏览: 发表时间:2023-12-16 09:05:14

【盐城欧路华知识贴】木质素纤维在沥青混合料中的应用!

自20世纪80年代以来,为适应现代重载交通对路面材料性能要求提高的特点,欧美一些***就广泛开始了纤维加强沥青材料的应用研究,并从而形成了一些专利产品。德国通过对沥青混合料掺加纤维的研究和观测表明,掺加纤维可以改善沥青混合料的高温稳定性,疲劳耐久性,并且具有低温抗裂和防止反射裂缝的性能[1]。正是由于具有以上优良品质,纤维也被用在机场道面、桥面铺装、收费站等铺面中。美国、加拿大、德国等国采用木质素纤维混凝土修筑了大量高速公路及其它重交通公路。美国、加拿大、德国等国采用木质素纤维混凝土修筑了大量高速公路及其它重的交通公路。 

1、纤维吸湿、吸油性: 

纤维的吸湿性主要取决于纤维的材质。若纤维的吸湿性很大,外界的水分较容易侵入,会使纤维沥青界面产生侵蚀与湿胀,降低混合料的水稳性,所以纤维吸湿性不易过大。木质素纤维和矿物纤维吸湿性体积膨胀明显,可以捏出水分,纤维颜色加深,说明木质素纤维和矿物纤维易吸收水份,使用前应保管好避免雨淋。 

吸油性指标反映了纤维对沥青的吸附能力[2]。作了浸润时间为5min与60min的吸油率对比试验。结果表明,浸润时间对吸油率几乎没有影响,这说明除界面的吸附等作用外,纤维对矿物油的吸收作用不明显。纤维对矿物油的吸收作用不明显。 

2、纤维与沥青粘附性: 

粘附性反映了纤维沥青胶浆的水稳定性及纤维约束裂纹扩展、约束材料松散的能力。测定在沸水中煮30min[3]后纤维上的残留沥青百分率,木质素为99%,矿物纤维约93%,而石灰石只有约85%,由此看出,纤维具有较强的粘附沥青能力,增强沥青混合料的水稳定性和抗剥离能力。增强沥青混合料的水稳定性和抗剥离能力。 

3、网蓝析出滴漏:

各种纤维的吸持沥青效果与环境温度有关。温度高时,沥青膜薄,粘度降低,纤维材料的吸持效果明显降低。若以140℃时纤维对沥青的吸持量为100%计,160℃时降至75%,170℃时仅70%。木质素纤维吸持沥青的能力表现出良好的效果,在140℃时,1g木质素纤维可以吸持10g沥青,在温度升高至170℃仍可吸持9g沥青,矿物纤维比木质素纤维稍差;在140℃时,矿粉沥青胶浆全部滴落,表明矿粉虽然表面积也较大,常温下可以粘附沥青,但是当沥青处于热熔流淌状态时,还是不能吸持沥青,表明纤维因其化学成分、构造和很大的比表面积,对沥青的吸附能力是很强的,纤维对沥青的吸持作用明显优于矿粉。 

4、水稳定性: 

木质素纤维质地疏松,表面粗糙,成多孔性,多侧向分枝;沥青中酸性树脂组分是一种表面活性物质,它在木质素纤维表面产生的物理浸润、吸附甚至化学键作用,使沥青呈单分子状排列在木质素纤维表面,形成结合力牢固的“结构沥青”膜,它比薄膜以外的自由沥青粘性大,耐热性好;同时,由于木质素纤维的吸附及吸收作用,混和料沥青用量增加,能使结构沥青膜增厚65%~113%[4];木质素纤维及其周围结构沥青一起裹覆于集料表面,使沥青膜厚度及性质都发生变比。较厚的沥青膜减慢了沥青老化速率,从而可长时间地维持其粘附性,降低了水对沥青与集料的浸蚀破坏作用,增强了沥青混和料抵抗水损害的能力,使混合料水稳定性增强。

5、高温稳定性: 

木质素纤维在沥青基体内的分布是三维随机的。由于截面纤细,使得木质素纤维掺量不大的沥青基体内木质素纤维数目却相当大,形成纵横交织的空间网络。一方面,裹覆在木质素纤维上的“结构沥青”网,增大了结构沥青比例,减薄了自由沥青膜,使木质素纤维沥青胶浆粘性增大,软化点上升,高温稳定性大幅提高;另一方面,纵横交织的木质素纤维在混合料中无定向分布且互相搭接,形成的木质素纤维骨架结构网,起到“链桥”作用,使混合料具有较高强度与劲度,增强了弹性恢复,减缓了车辙的加深速度,极大的改善了混合料的高温抗车辙性能。 

6、低温抗裂性:

采用低温弯曲破坏评价低温抗裂性。0℃弯曲应变越大,反应出混合料破坏时所需能量越大,则低温时混合料抵抗收缩拉应变的能力越强,低温抗裂性越好[3]。先,木质素纤维的加入使混合料的佳沥青用量增加,这本身就增加了混合料的延展性,改善了混合料的劲度模量;其次,与木质素纤维良好的物化性能有关,木质素纤维在低温[5]并不变硬、变脆,故加筋作用使混合料具有了较好的柔韧性,提高了混和料低温应变值;三,互相搭接的木质素纤维又提高了混合料的抗拉强度;因此,混合料的低温抗裂性得到改善。 

7、疲劳耐久性:

疲劳破坏的过程,先是在结构的某个部位开始产生微小裂纹,裂纹起点为疲劳源,对沥青混合料,荷载、温度及内部不均匀结点的存在是其产生疲劳源的主要因素。当材料受荷载作用时,裂纹***发生应力集中,裂纹扩展;当裂纹尺寸达到临界值时,就出现失稳扩展,材料出现较大的裂纹直至断裂破坏。一方面,由于三维随机各向木质素纤维阻滞了裂纹的扩展,吸收和消耗了部分混合料断裂所需要的能量,减缓了亚临界扩展,增加了弹性恢复;另一方面,裂纹发展时,木质素纤维会使裂纹转向或岐化,减慢裂缝产生的速率,延长材料失稳扩展、断裂出现的时间;因此,木质素纤维可以减少裂缝的出现,提高路面的疲劳耐久性。


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