秸秆复合纤维材料路用性能试验及评价研究

【摘要】：针对沥青路面普遍存在早期破坏的问题,本文从材料方面入手,试图以废弃植物秸秆为原料提取路用秸秆复合纤维材料,并将秸秆纤维掺入沥青混合料中,以提高沥青路面的使用性能,并通过浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、高温车撤试验及低温抗裂试验对秸秆复合纤维材料在SMA路面中的路用性能进行了评价。主要研究工作包括:通过烧碱法蒸煮提取废弃植物秸秆纤维,对试验原材料进行优选,进行矿料级配设计;通过马歇尔试验确定沥青混合料的最佳油石比;以最佳油石比成型马歇尔试件,通过浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、高温抗车撤试验及弯曲试验,研究不同纤维类型、不同掺量秸秆复合纤维材料条件下,SMA混合料的水稳定性、高温稳定性和低温抗裂性;综合考虑SMA混合料稳定度、马歇尔模数、残余稳定度、弯曲劲度模量和动稳定度五种性能指标,结合多重回归统计方法,分析了不同纤维掺量对路面材料路用性能的影响,确定了沥青混合料内秸秆复合纤维最佳配比。 马歇尔试验结果表明,SMA沥青混合料的最佳油石比为6.0%,秸秆复合纤维的掺量范围为0.3%左右;高温抗车撤试验结果表明,秸秆复合纤维含量为0.3%时,动稳定度达到最大,超过后有所下降,纤维含量为0.2%～0.3%可满足高温稳定性要求;低温抗裂试验结果表明,聚酯纤维和聚丙烯纤维低温抗裂性较高、秸秆复合纤维其次、木质纤维最低,秸秆复合纤维的低温抗裂性含量在0.2%~0.6%;浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验结果表明,残留稳定度由高至低依次为秸秆复合纤维、木质纤维、聚酯纤维和聚丙烯纤维;经过冻融循环后秸秆复合纤维的TRS最高,木质素纤维其次,聚酯纤维和聚丙烯纤维最低,综合水稳定性测试结果,纤维含量应选为0.2%～0.4%。综合考虑多种指标,通过多重相关与回归分析来评价纤维的最佳配比量,计算得到最佳纤维配比量为0.282%,取值为0.28%。此研究成果对于实现秸秆资源化利用,提高路面的建设质量和降低道路建设成本具有一定的指导意义和应用价值。 【关键词】：秸秆纤维 沥青路面 矿料级配 路用试验 最优掺量
【学位授予单位】：武汉工业学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：U414
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 选题背景、研究目的和意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 秸秆的国内外研究现状11-12
• 1.2.2 纤维沥青混合料的国内外研究现状12-14
• 1.2.3 存在的问题14-15
• 1.3 本文的研究内容和技术路线15-17
• 1.3.1 本文的研究内容15-16
• 1.3.2 技术路线16-17
• 1.4 本文的创新点17
• 1.5 本章小结17-19
• 第2章 纤维沥青混合料的路用机理19-31
• 2.1 沥青混合料的组成特性19-20
• 2.2 沥青混合料的力学特性20-21
• 2.3 沥青混合料的细观特征分析21-24
• 2.4 纤维材料的路用性能24-29
• 2.4.1 纤维的耐热性25
• 2.4.2 纤维的吸油性25-26
• 2.4.3 界面增强效应26-28
• 2.4.4 纤维抗剪性28
• 2.4.5 纤维的抗裂性28-29
• 2.5 本章小结29-31
• 第3章 秸秆复合纤维的制备方法和工艺31-35
• 3.1 试验材料与设备31-32
• 3.1.1 试验材料31-32
• 3.1.2 主要仪器设备32
• 3.2 试验方法和试验过程32-34
• 3.2.1 蒸煮药液的配制计算32
• 3.2.2 试验过程32-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第4章 沥青混合料原材料能试验及级配组成设计35-43
• 4.1 SMA-13 路面结构技术指标35-36
• 4.2 原材料试验36-40
• 4.2.1 沥青36
• 4.2.2 集料36-37
• 4.2.3 填料37-38
• 4.2.4 纤维38-40
• 4.3 沥青混合料矿料级配组成设计40-42
• 4.4 本章小结42-43
• 第5章 沥青混合马歇尔试验43-51
• 5.1 沥青混合料最佳油石比的确定43-47
• 5.2 SMA 混合料性能检验47-48
• 5.3 常规马歇尔试验48-50
• 5.4 SMA 混合料设计成果汇总50
• 5.5 本章小结50-51
• 第6章 纤维沥青混合料路用性能试验51-67
• 6.1 沥青路面材料高温稳定性影响51-54
• 6.1.1 SMA 高温稳定性的评价方法和指标51-52
• 6.1.2 SMA 高温稳定性预测分析52-54
• 6.2 低温抗裂性试验研究54-59
• 6.2.1 SMA 低温抗裂性的评价方法和指标54-55
• 6.2.2 SMA 低温抗裂性预测分析55-59
• 6.3 水稳定性试验研究59-64
• 6.3.1 SMA 水稳定性评价方法及指标59-60
• 6.3.2 SMA 水稳定性预测分析60-64
• 6.4 沥青混合料中最佳纤维配比分析64-65
• 6.5 本章小结65-67
• 第7章 结论与展望67-69
• 7.1 主要结论67-68
• 7.2 研究展望68-69
• 参考文献69-74
• 致谢74-75
• 攻读学位期间的研究成果75

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