玉米秸秆纤维素的提取及其对沥青性能影响的研究

纤维素作为秸秆的重要组成部分,是决定其力学强度的关键。若将其应用于沥青路面中,有望改善路面的性能并解决秸秆在路面中易产生降解、老化等问题。研究首先利用星点设计-效应面法,探究了秸秆中纤维素的提取工艺对沥青性能的影响,并确定了纤维素的最佳提取工艺;然后,通过流变性能试验、离析试验以及红外光谱试验分析,研究了纤维素对沥青高温稳定性、低温抗裂性及储存稳定性的影响。结果表明,在NaOH浓度为2.5%,HNO_(3)浓度为4.3%的条件下所提取的纤维素对沥青物理性能的改善效果最佳,同时,玉米秸秆纤维素的掺入提高了沥青的高温稳定性、低温抗裂性以及在高速车辆荷载剪切作用下的抗变形能力。当玉米秸秆纤维素的掺量为7%时,沥青的综合性能最佳,未产生严重的离析现象。与基质沥青相比,纤维素掺量在7%时的高温连续分级温度(T_(LH))提升了13℃,低温性能提升了49.3%。此外,纤维素仅以物理增强作用互相粘结改善沥青的性能,并未发生化学反应。

基于响应面法的半柔性路面材料低温性能研究

为提高半柔性路面材料(SFPM)低温抗裂性能,采用橡胶粉与硅烷偶联剂对水泥砂浆进行改性,制备复合半柔性路面材料(R&S-SFPM)。基于响应面分析法以劈裂抗拉强度、抗弯拉强度、最大弯拉应变、弯曲蠕变速率以及平均线收缩系数作为评价指标分析胶粉目数、掺量及硅烷偶联剂用量对SFPM低温性能的影响,并确定了可获得最优低温性能表现的R&S-SFPM掺配比例。结果表明:橡胶粉可提高SFPM的应力松弛能力,使其具有更好的柔韧性;硅烷偶联剂可提高SFPM力学强度。此外,橡胶粉及硅烷偶联剂掺量、胶粉目数均对SFPM低温性能改善效果有较大影响。当胶粉目数为60目、掺量为14%,硅烷偶联剂用量为0.72%时,R&S-SFPM综合低温效果最佳;与普通半柔性路面材料(O-SFPM)相比,R&S-SFPM的劈裂抗拉强度、抗弯拉强度、最大弯拉应变以及弯曲蠕变速率分别提高23.7%、7.6%、29.9%和15.2%。