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。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 棉秸秆应用概况

1.1.2 棉秸秆的研究现状

1.1.3 纤维沥青混合料的国外研究概况

1.1.4 纤维沥青混合料国内研究概况

1.2 沥青路面用棉秸秆纤维可行性分析

1.2.1 棉秸秆成分分析

1.2.2 棉秸秆纤维用于沥青混合料中的可行性

1.3 本文的主要研究内容及技术路线

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 技术路线

第二章 棉秸秆纤维加工设备选型

2.1 秸秆纤维加工方法现状

2.2 棉秸秆纤维制备设备探索

2.3.1 水平磨盘研磨机

2.3.2 垂直磨盘研磨机

2.3.3 立盘爪式粉碎机

2.3.4 刀片式打散机

2.3.5 锤式粉碎机

2.4 本章小结

第三章 棉秸秆纤维的制备方法

3.1 工艺路线比选

3.1.1 预处理工艺

3.1.2 机械破碎

3.1.3 高速剪切分散

3.1.4 烘干后处理

3.2 最佳制备工艺的筛选

3.2.1 棉秸秆粒状物料的探索实验

3.2.2 全棉秸秆的探索实验

3.3 制备过程中关键因素的研究

3.3.1 浸泡程度

3.3.2 含水量

3.3.3 不同打散时间

3.4 本章小结

第四章 棉秸秆纤维的路用性能表征研究

4.1 沥青路面用纤维的性能评价方法

4.1.1 有机合成类路用纤维评价方法

4.1.2 无机矿物类路用纤维评价方法

4.1.3 天然植物类路用纤维评价方法

4.2 棉秸秆纤维路用性能评价

4.2.1 棉秸秆纤维的微观形貌分析

4.2.2 棉秸秆纤维的长径比分析

4.2.3 棉秸秆纤维的吸油性分析

4.2.4 棉秸秆纤维的耐热性分析

4.2.5 棉秸秆纤维掺入沥青胶浆的延度试验分析

4.3 本章小结

主要研究结论及进一步研究

参考文献

致谢