短切沥青碳纤维在沥青混凝土路面的应用研究

摘要

论文对沥青碳纤维的表面改性方法、表征手段以及改性效果做了详细的介绍，对改性前后短切沥青碳纤维增强沥青混凝土的各种路用性能做了测试及分析，并对短切沥青碳纤维增强沥青混凝土的实际路面试验和技术经济效应做了分析。论文首先合成了超支化聚酰胺酯高分子聚合物，利用所合成的超支化聚合物以及其它几种高分子乳液作为沥青碳纤维的表面改性剂以解决沥青碳纤维表面光滑的问题，达到增加其在沥青混凝土中握裹力的目的。将改性前后的短切沥青碳纤维分别掺加到沥青混凝土中，通过马歇尔实验结果分析，获得短切沥青碳纤维增强沥青混凝土的最佳配比，并利用三点抗折、抗压等测试方法来分析短切沥青碳纤维增强沥青混凝土的整体路用性能，取得了满意的性能增强效果。 本研究工作的主要内容包括以下几个方面： (1)超支化聚酰胺酯(HBPAE)的合成：以顺丁烯二酸酐与二乙醇胺的加成反应合成N，N—二羟乙基顺丁烯二酸单酰胺，然后在对甲苯磺酸作为催化剂的条件下进行酯化缩合反应得到超支化聚酰胺酯。 (2)产品的表征：对合成的超支化聚酰胺酯利用红外表征特征官能团，利用元素分析测试分子中的碳氢含量，以此来确定其分子结构。 (3)沥青碳纤维的表面改性：利用沥青碳纤维的浸泡工艺将所合成的HBPAE及其它几种高分子乳液改性剂对沥青碳纤维进行表面改性，并利用改性剂涂覆量计算、扫描电镜分析、红外分析和元素分析对改性后的沥青碳纤维进行表征以确定各种高分子改性剂对沥青碳纤维的改性效果。 (4)沥青碳纤维及纤维胶浆性能分析：通过测试对比改性前后沥青碳纤维及其它几种纤维的耐热、吸湿等特性分析各纤维性能，并将改性前后沥青碳纤维及多种其它纤维制成纤维沥青胶浆，通过测试胶浆性能分析不同纤维对沥青的持有力及抗剪切力的大小。 (5)短切沥青碳纤维增强沥青混凝土的马歇尔配比实验：通过马歇尔实验系统研究了沥青碳纤维含量、长度等几何特性以及沥青碳纤维改性类型对沥青混凝土马歇尔指标的影响，从而得到最佳的短切沥青碳纤维增强沥青混凝土的配比设计。 (6)短切沥青碳纤维增强沥青混凝土的路用性能分析：通过测试短切沥青碳纤维增强沥青混凝土的车辙、低温、抗压等路用性能，分析改性前后短切沥青碳纤维对沥青混凝土路面的性能增强效果。 (7)短切沥青碳纤维增强沥青混凝土路面的试验路研究及技术经济分析：对短切沥青碳纤维增强沥青混凝土路面的上路实验条件进行阐述，并对其实际应用的技术经济前景进行了分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1前言

1.2国内外研究现状

1.3碳纤维分类及性能

1.3.1碳纤维的种类和等级

1.3.2碳纤维的制备

1.3.3碳纤维的结构与性能

1.4碳纤维增强沥青混凝土选择短切沥青碳纤维的原因

1.4.1碳纤维增强沥青混凝土的概念

1.4.2碳纤维增强沥青混凝土路面选择沥青碳纤维的原因

1.4.3沥青碳纤维增强沥青混凝土路面选择短切沥青碳纤维的原因

1.5短切沥青碳纤维在沥青混凝土中的作用

1.5.1短切沥青碳纤维增强沥青混凝土的力学性能

1.5.2短切沥青碳纤维增强沥青混凝土的导电性

1.5.3短切沥青碳纤维增强沥青混凝土的温度敏感性

1.6本论文的出发点

第二章超支化聚酰胺酯的合成及表征

2.1引言

2.2实验仪器和药品

2 2.1试剂

2.2.2表征仪器

2.3超支化聚酰胺酯的合成

2.4超支化聚酰胺酯的表征

2.4.1红外光谱表征

2.4.2元素分析

2.5结论

第三章沥青碳纤维表面改性及表征

3.1引言

3.2碳纤维改性的原理和方法

3.2.1氧化处理

3.2.2γ射线辐射处理技术

3.2.3等离子体处理

3.2.4涂覆处理

3.3本实验沥青碳纤维改性方法

3.4改性后沥青碳纤维表征

3.4.1聚合物改性剂在沥青碳纤维表面的涂覆量

3.4.2聚合物改性剂涂层沥青碳纤维SEM图片

3.4.3沥青碳纤维表面改性红外谱图分析

3.4.4沥青碳纤维表面改性元素分析

3.5结论

第四章短切沥青碳纤维沥青胶浆实验方法与结果讨论

4.1实验方案

4.2试验研究方法

4.2.1沥青碳纤维性能试验方法

4.2.2短切沥青碳纤维沥青胶浆性能试验方法

4.3沥青碳纤维与沥青碳纤维沥青胶浆性能试验结果

4.3.1沥青碳纤维性能试验结果

4.3.2沥青碳纤维沥青胶浆性能

4.4结论

第五章短切沥青碳纤维沥青混凝土的马歇尔配比实验

5.1 实验方案

5.2试验研究方法

5.2.1混凝土成型条件选择

5.2.2试件成型方法

5.2.3马歇尔实验

5.3短切沥青碳纤维沥青混凝土马歇尔实验结果

5.3.1短切沥青碳纤维掺量影响试验

5.3.2沥青碳纤维长度影响试验

5.3.3确定短切沥青碳纤维改性类型试验

5.4 结论

第六章短切沥青碳纤维沥青混凝土的路用性能

6.1实验方案

6.2路用性能实验方法

6.2.1沥青混凝土三点抗折实验

6.2.2沥青混凝土车辙实验

6.2.3低温性能实验

6.2.4抗压实验

6.2.5老化性能实验

6.3短切沥青碳纤维沥青混凝土路用性能实验结果

6.3.1短切沥青碳纤维增强沥青混凝土最佳配合比马歇尔性能测试

6.3.2短切沥青碳纤维增强混凝土马歇尔技术指标讨论

6.3.3短切沥青碳纤维增强沥青混凝土三点弯曲试验

6.3.4短切沥青碳纤维增强沥青混凝土车辙试验测试

6.3.5短切沥青碳纤维增强沥青混凝土低温性能

6.3.6短切沥青碳纤维增强沥青混凝土抗压性能

6.3.7短切沥青碳纤维增强沥青混凝土老化性能

6.4结论

第七章短切沥青碳纤维沥青混凝土试验路研究及技术经济分析

7.1短切沥青碳纤维沥青混凝土试验路研究

7.1.1试验路概况

7.1.2配合比设计

7.1.3拌合与运输

7.1.4摊铺与碾压

7.2短切沥青碳纤维沥青混凝土路面与普通沥青混凝土路面的技术经济分析

7.2.1初期建设投资增加费用

7.2.2养护费用

7.2.3短切沥青碳纤维沥青混凝土路面与其它路面结构的技术经济分析

第八章结论与展望

参考文献

附录　硕士期间发表的论文

致谢