酸处理玄武岩纤维沥青常规性能研究

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( 3) 将 HCL 溶 液 处 理 后 的 BF 按 沥 青 质 量 的 0. 3%分别掺入 SBS 改性沥青中,充分搅拌,搅拌温 度严格控制在 160 ℃ ~ 170 ℃ ,备用,原样纤维进行 平行制样;
( 4) 对 BF 以及玄武岩纤维沥青( BFA) 进行编 号,第一个角标表示溶液处理的浓度,第二个角标表 示处理的 时 间,第 三 个 角 标 表 示 掺 入 的 沥 青 比,见 表 4。
( 1) 准备多份质量为 1. 0 g 的 BF,分别倒入已 制备好的 1. 0 mol / L 和 2. 5 mol / L 的 HCL 溶液中, BF 完全被溶液浸没,充分搅拌,在常温下静置浸泡 20 min、45 min;
( 2) 将浸泡好的 BF 过筛滤出,用去离子水将其 冲洗干净,放烘箱中烘干,烘箱温度控制在 100 ℃ , 备用;
摘要: 为增强玄武岩纤维( BF) 在沥青中的加筋及增强效果,选用 1. 0 mol / L 和 2. 5 mol / L 的盐酸( HCL) 溶液对 BF 表面 进行侵蚀处理,通过环境扫描电镜( ESEM) 试验和红外光光谱( FTIR) 试验对其表面微观形貌进行观测分析,原样 BF 表面光 滑,HCL 溶液侵蚀处理后,BF 呈现整体侵蚀,表面形成硅酸胶层,-OH 含量有所增加; 通过软化点、5 ℃ 测力延度及 ESEM 试验 等,研究了玄武岩纤维沥青的常规性能及拉拔断口形貌,随着 HCL 溶液浓度及处理时间增加,BFA 的性能基本呈先好后坏的 趋势,从 BFA 断口处明显可以看出酸溶液处理后的 BF 表面裹覆了一层薄薄的沥青膜,且得到了 HCL 溶液处理 BF 相对较优 的方案为: 溶液浓度为 2. 5 mol / L,处理时间为 20 min。
2800 ~ 3800
密度 / g·cm-3 主要化学成分
2.56 ~ 3.05 SiO2 、Al2 O3 、CaO、MgO
颜色
金褐色
导热、导电能力

纤维直径 / μm
12 ~ 15
耐热性 /℃
180 ± 5、体积无变化
弹性模量 / GPa
90 ~ 100
熔点 /℃
Leabharlann Baidu
1450 ~ 1500
注: 短切 BF 来自浙江石金玄武岩纤维有限公司。
2019 年第 3 期
玻璃钢 /复合材料
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酸处理玄武岩纤维沥青常规性能研究
刘春波1,刘 胜2
( 1. 重庆建筑工程职业学院,重庆 400072; 2. 湖南省交通科学研究院有限公司,长沙 410000)
FRP / CM 2019. No. 3
56
酸处理玄武岩纤维沥青常规性能研究
2019 年 3 月

表 3 壳牌 SBS 改性沥青主要技术指标
Table 3 Main technical indexes of shell SBS modified asphalt
关键词: 道路工程; 玄武岩纤维 ( BF) ; 盐酸 ( HCL) 溶液; 表面处理; 性能改善 中图分类号: TB332 文献标识码: A 文章编号: 1003-0999( 2019) 03-0055-06
1引言
随着我国的经济发展越来越快,车辆越来越多, 交通荷载越来越重,交通量越来越大和渠化交通越 来越明显等[1],我国路况水平急剧下降,对高速公路 的维修越来越频繁,其成本甚至与新建道路的投资 成本相当[2-4]。所以如何减少沥青路面的病害,延长 路面的使用寿命,成为现阶段广大道路研究者关注 的焦点。
在国内外沥青路面的实际工程中,在沥青混合 料中添加纤维,使其成为纤维增强型复合材料是改 善沥青路面性能的重 要 途 径。王 安[5]、王 模[6]、曾 志远[7]和陈建荣等[8]国内一些学者对比分析了添加 玄武岩纤维( BF) 、木质素纤维和聚酯纤维沥青混合 料的路用性能,得出添加 BF 能显著提升沥青混合料 性能的结论。Wan 等[9]、Gu 等[10]和 Zhang 等[11]国外 一些学者通过对掺三种不同纤维( BF、木质素纤维 和聚酯纤维) 的 SMA-13 进行冻融劈裂试验、高温车 辙试验和低温弯曲梁试验,得出 BF 具有较好的增 强效果。
检测项目 延度( 5 ℃ ,50 mm / min)
软化点 密度 弹性恢复( 25 ℃ ) 针入度( 25 ℃ ,100 g,5 s)
单位 mm ℃
g·cm-3 %
0.1 mm
技术指标 26.3 75.9 1.028 89 52.1
2. 2 酸溶液溶液处理玄武岩纤维及玄武岩 纤维沥青( BFA) 制备工艺及步骤
2 酸溶液处理玄武岩纤维( BF) 方案及原理
分析
2. 1 试验原材料概况
试验原材料主要技术指标见表 1 至表 3。
表 1 玄武岩纤维主要技术指标 Table 1 Main technical indexes of BF
检测项目
技术指标
短切长度 / mm
6 ~ 12
断裂延伸率 /%
3.2
抗拉强度 / MPa
表 2 盐酸( HCL) 主要技术指标 Table 2 Main technical indexes of hydrochloric acid ( HCL)
检测项目
技术指标
分子式
HCL
相对分子量
36.46
比重
1.18
浓度
36% ~ 38%
注: HCL 来自衡阳市凯信化工试剂有限公司。
收稿日期: 2018-10-15 作者简介: 刘春波 ( 1976-) ,男,硕士,副教授,主要从事路桥工程技术方面的研究,290330530@qq. com。
综上所述,BF 是改善沥青的优选材料,但 BF 表 面光滑,其与沥青的黏结效果不理想。因 BF 属矿 物纤维,含 有 多 种 金 属 元 素 等,所 以 笔 者 采 用 盐 酸 ( HCL) 溶液来对其进行处理。从经济和便捷的角度 综合考虑,HCL 溶液选用 1. 0 mol / L 和 2. 5 mol / L 两 个浓度进行试验,且严格控制 HCL 溶液侵蚀 BF 的 时间为 20 min 和 45 min,最后得出较好的处理方案。
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