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《碳納米纖維改性熱拌瀝青混合料的特性研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、碳納米纖維改性熱拌瀝青混合料的特性研究摘要：多功能納米材料具有經(jīng)濟有效地增強道路材料功效和長期性能的潛力。本研究通過添加不同比例的CNF對HMA混合料分別進行改性，致力于探索導(dǎo)電碳納米纖維改性熱拌瀝青混合料的力學(xué)性能。采用間接拉伸加載模式對素混合料和改性混合料的粘彈性、強度、抗永久變形能力和疲勞特性加以評估。為了了解CNF在HMA混合料中的微觀力學(xué)行為，采用掃描電子顯微鏡（SEM）對HMA樣品斷裂面的微觀結(jié)構(gòu)和形貌進行研究。試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加的CNF以一種獨特方式提高了HMA混合料的宏觀性能。本文闡述了對CNF改性機理的基本認識以及其對HMA整體力學(xué)性能和試驗室指標的影響
2、效果。關(guān)鍵詞：碳納米管、改性瀝青、力學(xué)特性在瀝青結(jié)合料，CNF在熱拌瀝青（HMA）混合料中尚未得到充分的調(diào)查。在本研究中，1.引言近年來，經(jīng)納米材料強化的傳統(tǒng)材料已CNF被用于改性HMA混合料。分別對素瀝取得了研究者的關(guān)注，這歸因于它們的高效、青混合料和CNF改性瀝青混合料進行間接多功能性和長期性能[1-5]。納米材料的獨特拉伸強度試驗，動態(tài)模量和間接疲勞試驗。力學(xué)性能和流變特性有利于持久耐用路面為了分析CNF改性劑對HMA性能的影響，材料的設(shè)計和施工。然而納米顆粒的分散和將使用掃描電子顯微鏡（SEM）對CNF改與基質(zhì)材料的相容性是發(fā)展納米復(fù)合材料性熱拌混合料的微觀結(jié)構(gòu)和
3、斷面形貌進行的主要挑戰(zhàn)[1]。納米復(fù)合材料的研發(fā)主要依研究。靠納米顆粒/基體界面的粘合以及納米顆粒在基質(zhì)中的分散性實現(xiàn)[1]。分散不當?shù)募{米2.研究目的顆?？赡芤驗槌霈F(xiàn)損傷而降低材料的性能。本研究目的在于探討CNF改性HMA由哈塔卜[6]等人開發(fā)的超聲和高速剪切混混合料的力學(xué)特性及實驗室性能。已有研合分散方法的結(jié)合，使得獲得高度分散并具究認為，CNF改性劑將在瀝青中產(chǎn)生優(yōu)良的有改進力學(xué)性能的聚合物納米復(fù)合材料成網(wǎng)絡(luò)纖維結(jié)構(gòu)，這將提高混合料的強度和剛為了可能。度特性。CNF有較高的比表面積，因而其纖Khattaketal.[7,8]開發(fā)了一個使得CNF維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可連接因負載
4、而導(dǎo)致的微觀裂能在瀝青結(jié)合料中均勻混合的高效混合方紋。這種連接可能阻礙裂紋擴展，從而提高法。他們發(fā)現(xiàn)，改性CNF顯著改進了瀝青HMA混合料的疲勞壽命和抗永久變形能力。結(jié)合料的復(fù)數(shù)剪切模量和抗疲勞性能。其他納米材料，如納米粘土已被證實可以提高瀝3.材料試驗和拌合青的抗車轍性能，但未減輕疲勞問題[9]。納3.1材料米碳酸鹽改性瀝青表現(xiàn)出增強的抗車轍性粘度分級瀝青混凝土AC5（PG52-22）能和改進的低溫韌性[10,11]。Yuetal.[12]研從佐治亞州亞特蘭大供應(yīng)商處獲得。粉碎石究了蒙脫石對SBS共聚物改性瀝青性能的灰石由路易斯安納州拉法耶特當?shù)豀MA承影響。在他們的研
5、究中，鈉蒙脫石和有機蒙包商提供。表1列出了在研究中使用的骨料脫土（納米粘土）對SBS改性瀝青的復(fù)數(shù)級配。由應(yīng)用科學(xué)生產(chǎn)的氣相CNF（Polygraf剪切模量和相位角有所改善。Ⅲ）將作為瀝青和HMA的改性劑。這種功CNF較高的模量、拉伸強度和較高的比能化的CNF直徑為60-150納米，長度表面積顯著提高了高分子復(fù)合材料的力學(xué)30-100μm，拉伸模量600GPa，拉伸強度7特性[13-16]。然而，上述大多數(shù)研究僅限定GPa。該纖維具有優(yōu)良的性價比和良好的與材料界面結(jié)合能力。CNF用市售的煤油和丙/或骨料以構(gòu)建HMA混合料。酮作為溶劑加以分散，最終用以拌合瀝青和1表1試驗中
6、采用的骨料級配3.2.CNF-溶劑混合料市售的CNF呈團塊，難以均勻混合。在與HMA的任何成分混合之前，必須先利用功率300瓦、頻率20kHz的全方位聲波Ruptor和功率600瓦、最高轉(zhuǎn)速18000rpm的全方位均質(zhì)攪拌機將CNF在溶劑中分散。控制參數(shù)包括CNF的重量、超聲處理時間和剪切混合時間。利用最先進的激光衍射儀（LDA）以納米粒度分析CNF尺寸分布狀態(tài)。該粒度分布可定性評價CNF的聚集狀況和被擊穿的粒子尺寸[7,8]。由超聲和高速剪切混合方法制備的幾份CNF-煤油和CNF-丙酮混合料都將用于研究。所有情況的定性和定量研究表明，采用以下方法可獲得CNF的最佳均勻分
7、散效果：將大約290克煤油（400毫升）放置在一個不銹鋼罐中；混合適量的CNF并進行超聲處理；在超聲處理過程中，超聲角質(zhì)處于瓶子的中央，并有40毫米浸入到混合料中。分散過程包含3個周期，使用90%脈沖與240瓦特電源，每周期超聲處理計時8min,中間間隔25min用以冷卻。每周期開始時進行2min的3000rpm的高速剪切拌合[7,8]。3.3．混合和HMA樣品制備采用高性能瀝青路面混合料設(shè)計方法，最佳瀝青用量為4%，目標空隙率為4%。HMA的圓柱試樣高約115mn，直徑150mm，采用高性能路面旋轉(zhuǎn)壓實儀壓實而成，并用水冷金
