公路工程中以沥青纤维碎石封层的施工技术研究

文中以某二级公路工程改造项目为例,从原材料设计、沥青和纤维撒布、接缝与搭建处理等方面对沥青纤维碎石封层施工技术深入分析,保证公路的正常运营及交通行车的安全。

公路工程中沥青纤维碎石封层施工技术研究

为研究公路工程中沥青纤维碎石封层施工技术,论文结合实际工程,围绕青纤维碎石封层原材料设计以及施工技术要点进行研究,并对沥青纤维碎石封层施工质量进行检测。研究结果表明,采用沥青纤维碎石封层技术可有效改善路面病害问题,提高沥青路面使用性能,延长公路使用寿命。

沥青纤维同步碎石封层技术在公路养护中的应用

近年来,我国公路行业在工业化改革与产业升级过程中,一方面创建了设计施工一体化实践模式,另一方面扩大了公路工程运维管理环节的投资比重,推动了公路养护的高质量发展、高水平实践。结合某公路工程,概述了沥青纤维同步碎石封层技术,分别从工程概况、材料要求、施工工艺、效果评价、注意事项5个层面,对沥青纤维同步碎石封层技术在公路养护中应用,进行了具体讨论。

沥青纤维碎石封层施工技术在高速公路工程施工中的应用

首先阐述了沥青纤维碎石封层施工技术的特点,然后分析了施工原材料要求及其配合比,最后探讨了沥青纤维碎石封层施工技术要点。研究结果表明,在高速公路工程施工中,通过使用沥青纤维碎石封层施工技术,能够有效解决路面病害问题,提高沥青路面的路用性能,延长公路的使用寿命。

沥青纤维碎石封层施工技术在高速公路中的应用

结合实际工程,详细介绍了沥青纤维碎石封层的配合比设计,包括原材料选择和级配设计,重点研究了沥青纤维碎石封层施工技术要点,并对沥青纤维碎石封层进行现场质量检测。研究结果表明,采用沥青纤维碎石封层技术能有效提高沥青路面的平整地、抗滑性和耐久性,并延长公路使用寿命。

中间相沥青纤维制备高导热炭材料的研究

利用中间相沥青纤维中沥青分子的高度择优取向和适度的热塑性热压制备高导热块体炭材料．对比研究了经不同氧化处理的带形及圆形中间相沥青纤维热压所得炭材料的传导性及力学性能．结果表明:相对圆形纤维来说,由于带形中间相纤维具有更高的纤维轴向取向度和纤维之间更高的接触面积,故其热压所得材料具有更高的密度和传导性．经260℃氧化的带形纤维热压所得炭材料的密度、抗弯强度、电阻率及热导率分别达到了2．18g／cm-3、118．4MPa、1．13μΩm和717W／m·K．

化学气相沉淀法SiC连续纤维用炭芯的研究 Ⅲ.大直径中间相沥青纤维的氧化

为获得热固性大直径中间相沥青纤维 ,在高于软化点 2 0℃和不同恒温时间的条件下 ,对纺制的大直径中间相沥青纤维进行氧化 (不熔化 )处理。由于稠环芳烃的次甲基发生氧化而形成 C O 键合的大分子 ,以及氧化构成的醚型交联键 C—O— C的大分子的存在 ,使中间相沥青纤维不熔化。笔者初步考察了化学反应速率控制和扩散控制在常压和加压齐聚反应所得大直径中间相沥青纤维氧化过程中的作用 ,O、 C、 H在氧化过程中的变化 ,使用原子力显微镜得到的表面结构。结果表明 ,常压齐聚反应后中间相沥青纤维的化学反应速度低于加压齐聚反应后中间相沥青纤维的 。

中间相沥青纤维的氧化稳定化及炭化

本文主要研究了具有不同直径萘系中间相沥青纤维的氧化稳定化及炭化性质，结果表明，直径为１１μｍ和１６μｍ的细径中间相沥青纤维在空气中以０．５℃／ｍｉｎ的升温速度升至２６０℃和３２０℃，即可完全达到后续的炭化过程中完全不融化，且抗拉强度和模量分别达到最大值，而对于直径分别为２５μｍ和４７μｍ的沥青纤维，既使最终氧化温度很高，在炭化后的纤维中仍然形成所谓的“皮芯”结构，而且纤维越粗，“皮芯”结构中的芯部越大。炭纤维的抗拉强度及杨氏模量随沥青纤维的直径增大而减小，尽管在炭化过程中低的升温速度以及在炭化终温（１０００℃）长时间恒温，没有发现对最终炭纤维的断面结构及晶格参数有很大影响，但对炭纤维的力学性能有一定改善。

中间相石油沥青纤维的不熔化处理

以空气作为氧化气氛 ,考察了氧化温度、氧化停留时间、中间相含量对中间相沥青纤维不熔化处理的影响。并对不熔化沥青纤维进行炭化 ,测定了所得炭纤维的收率及抗拉强度。实验结果表明 :在相同的氧化温度下 。

沥青基活性碳纤维研究1．沥青纤维的不熔化处理

利用热分析、红外光谱研究了通用型沥青纤维的不熔化机理，同时对影响不熔化反应的诸因素进行了实验研究。结果表明，不熔化处理使沥青纤维碳氧基团含量增大，形成碳氧网络结构，使纤维熔点提高，强度上升。不熔化温度、时间、氧化剂浓度及升温速率是不熔化处理的主要影响因素，它们影响不熔化纤维的结构与性能，影响沥青纤维的碳化和活化。

中间相沥青纤维在不同氧气浓度下氧化稳定化过程的研究

研究了萘系中间相沥青在不同氧气浓度下氧化稳定化过程，以期改善炭纤维的力学性能和缩短氧化稳定化时间，与空气相比（氧含量为２１％），在较低的氧气浓度下（Ｏ２：１０％，Ｎ２：９０％，体积含量）氧化后的纤维，经过后续炭化处理，炭纤维的抗拉强度及模量有一定的提高，而最终氧化终温则一样；在较高的氧气浓度下（３０％，５０％）进行氧化稳定化，可使氧化终温比空气时降低２０℃左右，但炭纤维的抗拉强度及模量有所下降。元素分析数据及红外光谱表明在较高氧气浓度下，沥青纤维与氧气的反应速度大大加快，在不同氧气浓度下稳定化、炭化后而得的炭纤维断面结构及微晶参数没有很大差别。

大直径中间相沥青纤维的不熔化处理

用热重分析法研究沥青纤维预氧化过程，确定了氧化反应的最低温度．在低于软化点的温度下预氧化，使不熔化处理由扩散控制变为化学反应控制，有效地改善了氧化均匀性和碳纤维的结构。

石油沥青纤维不熔化处理的研究

本文以两种石油沥青为原料，利用ＴＧ、ＤＳＣ、ＩＲ、元素分析等手段，对两种沥青纤维的不熔化处理进行了研究，计算了这两种沥青纤维的动力学参数。结果表明，两种沥青纤维在空气中的不熔化反应均为一级反应，但它们的反应活化能不同，分别为：Ｅ（ＩＰＦ）＝３６．９ＫＪ／ｍｏｌ，Ｅ（ＡＰＥ）＝５９．３３ＫＪ／ｍｏｌ。它们的反应速度常数也不相同。同时也发现沥青纤维的不熔化程度对炭纤维的抗拉强度起很大的影响。

大直径中间相沥青纤维纺制时的剪切速率

考察了大直径中间相沥青纤维熔纺过程中中间相沥青在喷丝板微孔区内的流动特性及剪切速率。随熔纺温度及挤出流量的增加 ,中间相沥青在喷丝板微孔区内的剪切速率相应增加。熔纺时控制了挤出流量和牵伸速率的良好匹配 ,获得了丝径均匀的大直径中间相沥青炭单丝。两种中间相沥青在剪切速率和由其纺制获得纤维的离散系数方面的差异 ,归结为常压与加压齐聚反应后中间相沥青在本性上的差异。

中间相沥青纤维的氧化

中间相沥青熔融纺丝可制得沿轴定向较好的沥青纤维。这些纤维虽然由芳烃大分子层片组成,有较高的软化点,但仍具有热塑性,因此在碳化以前必须进行不熔化处理,使之热固化,以防止碳化时纤维的熔融和融并,保持它们轴向择优定向的结构。故不熔化处理在碳纤维的制造过程中是一个关键的步骤。 本文通过在空气中加热中间相沥青纤维,研究了氧化工艺参数,氧化增重和最终碳纤维性能之间的关系,并试图从热力学和动力学的角度探讨中间相沥青纤维的氧化过程。

中间相沥青纤维基自粘结炭材料的成型与微观形貌研究

实验采用热重分析模拟中间相沥青纤维的预氧化过程,然后利用热机械分析对沥青纤维径向热压变形行为及热压自粘结过程进行了研究,并借助扫描电镜观察自粘结沥青纤维板和自粘结炭纤维板的微观形貌.当沥青纤维氧化增重量为2.1%时,纤维径向变形率可达36%,易于自粘结成型,所得自粘结板表面平整,纤维接触面紧密粘结.当氧化增重量为1.3%时,热压使沥青纤维的微晶取向破坏而融化,不能自粘结成型.当氧化增重量大于3.3%时,沥青纤维的径向变形率很小,自粘结性能差.

热重分析仪研究中间相沥青纤维的炭化

采用热重分析方法对不同氧化条件下制备的沥青预氧化纤维的炭化失重过程进行了跟踪研究,利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重质谱联用(TG-MS)、扫描电镜以及纤维强伸仪分析了氧化纤维的官能团和炭化过程形成的气相产物的分布,以及炭纤维产品的微观结构和力学性能。结果表明:不同氧化条件下制备的预氧化纤维的炭化DTG曲线在起始失重温度、最大失重速率以及碳收率等方面具有明显的差异。随着氧化程度提高和纤维内部交联加深,失重曲线上的炭化反应向高温推移,碳收率下降,得到的碳纤维芯部微晶熔融得以控制,并且力学性能改善。但氧化过度时碳纤维的力学性能会明显下降。利用TG研究沥青纤维的炭化过程对氧化工艺的制定以及结构、性能预测具有一定的指导意义。

中间相沥青纤维的预氧化和应力应变行为研究

采用傅里叶红外和动态热机械分析仪对中间相沥青纤维预氧化过程进行研究。结果表明,纤维中的应力在175℃前迅速降低;在氧化过程中,脱氢反应显著,同时羟基减少;到250℃以上醚键增加,大量的交联反应发生,应力增大,在恒定应力下纤维伸长速率减缓;270℃以上时纤维稳定化程度较高,产生收缩;整个氧化过程中含氧官能团的增加并不显著。结合纤维在垂直和水平两种状态下的受力分析认为,连续预氧化时,沥青纤维自身重力不容忽略,沥青预氧化炉宜采用立式设计。

不同氧化程度的沥青纤维预氧化与炭化行为

以各向同性沥青纤维(IPPF)和中间相沥青纤维(MPPF)为对象,系统研究了它们在不同升温速率和不同预氧化温度下的预氧化过程。通过元素分析,FT-IR,TG-MS和SEM等手段对预氧化纤维(SFs)和炭纤维(CFs)进行了详细的分析表征,探究了沥青纤维的氧化程度对CFs的结构和力学性能的影响规律。结果表明,慢的升温速率有利于沥青纤维的氧化交联,所得到的CFs具有更高的炭化收率和拉伸强度。同时,IPPF和MPPF在270℃进行预氧化时,所制备对应的CFs具有最高的结构性能。另外,SFs的FT-IR图所计算的R1700/R1600值与其对应CFs的炭化收率和拉伸强度存在着良好的映射关系,可以作为一个评估沥青纤维的氧化程度的有效因子。除此之外,氧化不充足的纤维(I-SFs)在炭化过程中释放大量的H2和CH4,造成所得到的CFs出现空心结构,显示低的拉伸强度,尤其I-IPCF较为明显;过度氧化的纤维(E-SFs)则释放大量的CO和CO2,导致其对应的CFs呈现裂缝结构,特别是E-MPCF。因此,纤维预氧化和炭化行为的深入解析与优化对于提升沥青基炭纤维的性能具有重大的意义。

各种沥青纤维——各种沥青纤维应用比较及发展趋势

我国修建SMA路面一直在添加各种纤维，木质素纤维、聚合物纤维是目前最盛行的两种纤维产品。但添加这些纤维效果究竟怎么样，厂家、专家和用户各有各的说法。总体说来，我们对其路用性能、纤维本身和生产工艺尚缺乏足够数据支撑和充分的掌握，还有待于科技工作者进行更加深入地研究和探索。我国第一条SMA路面是1992年铺筑的被誉为“国门第一路”的首都机场高速公路，该路表面层5cm采用经过调整的SMA—16级配，沥青结合料采用4％PE+2％SBS综合改性盘锦沥青，混合料中掺加了0．4％的石棉纤维。对这条高速公路如何评价，目前国内专家仍有很大的分歧。有专家认为，相比于其他早期损害非常严重的高速公路而言，首都机场高速公路一直没有进行大修，应该是一条非常成功的道路。也有的专家认为，在没有任何超、重载车辆行驶情况下，首都机场高速公路同时采用SMA、石棉纤维和改性沥青是一种资源上的浪费。木质素纤维具有良好的吸附沥青作用，聚酯纤维吸附作用和加强作用兼而有之，这是这两种纤维材料最基本的物理特性，但为什么添加它们后对SMA路面性能改善没有想象的那么明显呢?公路行业的专家一直在寻找着其中的缘由，也许复合材料领域的知识能给这个问题圆满的答案。