沥青路面用棉秸秆纤维的制备及性能研究

【摘要】：纤维沥青混合料因其优良的高温稳定性、低温抗裂性及抗水损害性能被广泛应用于沥青路面工程。目前,可用于沥青混合料的纤维类型众多,制备工艺复杂,制造成本高。棉花为锦葵科草木类植物,其秸秆富含植物纤维。为了解决棉秸秆资源浪费和环境污染问题,挖掘棉秸秆潜在的可利用价值,进一步拓展棉秸秆的应用范围,探索新型路用棉秸秆纤维的制备与性能评价具有重要的现实意义。基于棉秸秆成分和技术特性,提出将棉秸秆加工成一种可掺入沥青混合料的纤维材料,并对其路用性能进行评价。首先,根据棉秸秆的结构构造和纤维束的分离原理,分析已有纤维加工设备的适应性,选用水平磨盘研磨机、垂直磨盘研磨机、立盘爪式粉碎机、刀片式剪切机、锤式粉碎机,进行棉秸秆纤维制备,评价制备后纤维的技术性能,确定棉秸秆加工设备为刀片式剪切机;随后,在不同工艺条件下,制备棉秸秆纤维,分析其技术性能的差异,确定合理的制备工艺参数。综合所选用的设备和加工工艺参数,确定棉秸秆的最佳制备工艺流程:棉秸秆预处理、锤式粉碎、高速剪切分散、烘干后处理,棉秸秆预处理阶段分为初步碾压与剪切、浸泡,在饱和面干状态进行锤式粉碎,然后在刀片式剪切机中高速剪切分散。最后,得出适用于沥青混合料的棉秸秆纤维长度分布在1~6 mm。设计吸油率和纤维耐热老化试验方法,评价棉秸秆纤维的吸油性和耐热性,并于木质素纤维进行对比,结果表明:棉秸秆纤维吸油性略小于木质素纤维,在高温下长时间保存,棉秸秆纤维老化变脆,但性能基本趋于稳定。研究成果为棉秸秆纤维在沥青混合料中的应用提供参考。 【关键词】：沥青路面棉 秸秆纤维 加工设备 制备工艺参数 路用性能
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U414
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 研究背景及意义9-17
• 1.1.1 棉秸秆应用概况9-10
• 1.1.2 棉秸秆的研究现状10-13
• 1.1.3 纤维沥青混合料的国外研究概况13-15
• 1.1.4 纤维沥青混合料国内研究概况15-17
• 1.2 沥青路面用棉秸秆纤维可行性分析17-21
• 1.2.1 棉秸秆成分分析17-20
• 1.2.2 棉秸秆纤维用于沥青混合料中的可行性20-21
• 1.3 本文的主要研究内容及技术路线21-23
• 1.3.1 主要研究内容21
• 1.3.2 技术路线21-23
• 第二章 棉秸秆纤维加工设备选型23-34
• 2.1 秸秆纤维加工方法现状23-25
• 2.2 棉秸秆纤维制备设备探索25-32
• 2.2.1 水平磨盘研磨机25-27
• 2.2.2 垂直磨盘研磨机27-29
• 2.2.3 立盘爪式粉碎机29-30
• 2.2.4 刀片式打散机30-31
• 2.2.5 锤式粉碎机31-32
• 2.3 本章小结32-34
• 第三章 棉秸秆纤维的制备方法34-45
• 3.1 工艺路线比选34-36
• 3.1.1 预处理工艺34-35
• 3.1.2 机械破碎35
• 3.1.3 高速剪切分散35
• 3.1.4 烘干后处理35-36
• 3.2 最佳制备工艺的筛选36-39
• 3.2.1 棉秸秆粒状物料的探索实验36-38
• 3.2.2 全棉秸秆的探索实验38-39
• 3.3 制备过程中关键因素的研究39-43
• 3.3.1 浸泡程度39-40
• 3.3.2 含水量40-41
• 3.3.3 不同打散时间41-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第四章 棉秸秆纤维的路用性能表征研究45-62
• 4.1 沥青路面用纤维的性能评价方法45-48
• 4.1.1 有机合成类路用纤维评价方法45-46
• 4.1.2 无机矿物类路用纤维评价方法46-47
• 4.1.3 天然植物类路用纤维评价方法47-48
• 4.2 棉秸秆纤维路用性能评价48-61
• 4.2.1 棉秸秆纤维的微观形貌分析49-53
• 4.2.2 棉秸秆纤维的长径比分析53-54
• 4.2.3 棉秸秆纤维的吸油性分析54-56
• 4.2.4 棉秸秆纤维的耐热性分析56-59
• 4.2.5 棉秸秆纤维掺入沥青胶浆的延度试验分析59-61
• 4.3 本章小结61-62
• 主要研究结论及进一步研究62-63
• 参考文献63-66
• 致谢66

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