一種用于瀝青路面面層的改性同芯復(fù)合細纖維及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于道路建設(shè)領(lǐng)域，具體涉及一種用于瀝青路面面層的同芯復(fù)合細纖維及 應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 瀝青是一種具有粘彈塑性的材料，對溫度特別敏感。一般情況下，低溫抗裂性能好 的瀝青高溫時容易流動變形，而高溫性質(zhì)好的瀝青在低溫時又容易變脆變硬。所以，夏冬溫 差大的地區(qū)就選擇不到理想的瀝青結(jié)合料。
[0003] 瀝青路面作為一種無接縫的連續(xù)式路面，具有力學(xué)強度好、行車平穩(wěn)、無揚塵、無 振動、低噪音及易于機械施工等優(yōu)點；但也存在一些路面易發(fā)生早期破壞、車轍、開裂、泛 油、坑槽等缺點。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中普遍通過在瀝青混合料中加入纖維材料來改善瀝青路面的整體物理、 力學(xué)性能。如摻聚酯纖維(PET)的瀝青混合料、摻玻璃纖維的瀝青混合料等。近幾年來，摻纖 維的瀝青混合料鋪筑的瀝青路面不僅能增強路面的結(jié)構(gòu)強度，而且路面的抗彎、拉、剪的能 力和抗裂縫能力均能明顯改善;在路面維修養(yǎng)護中也漸漸表現(xiàn)出其優(yōu)勢。
[0005] 關(guān)于纖維瀝青路面，國外學(xué)者已經(jīng)做了不少的研究工作，并得到了大范圍的推廣， 最具代表性的有"美國戰(zhàn)略公路研究計劃"（SHRP)，SMA與OGFC等新型路面結(jié)構(gòu)；還有SBS、 SBR瀝青改性技術(shù)等。
[0006] 目前瀝青路面面層采用的工程纖維大多為單一高分子材料如PET纖維、PAN纖維 等，或上述纖維的簡單混合，由于纖維表面光滑，與膠結(jié)料結(jié)合力不大，在某些情況下容易 拔出，影響工程纖維的增強效果。
[0007] 如公開號為CN103803829A的中國專利文獻公開了 一種瀝青混凝土用混合纖維，由 以下重量份的原料混合而成:木質(zhì)素纖維37%~43%，聚酯纖維18%~22%，玄武巖纖維 39%~42%。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)主要關(guān)注纖維的添加種類及纖維的級配比例，較少關(guān)注纖維與瀝青混 合料的粘結(jié)強度對瀝青路面的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明提供一種同芯復(fù)合細纖維，解決了瀝青路面用工程纖維粘結(jié)力及工程用復(fù) 合纖維殘余應(yīng)力不一致引起的卷曲等技術(shù)問題，通過本發(fā)明的制造方法可提高工程纖維的 粘結(jié)力、強度及模量，進一步提高纖維瀝青混合料的多項性能。
[0010] 本發(fā)明通過皮層的低熔點、高粘度高分子材料與瀝青高度熔合，顯著提高粘結(jié)強 度，更好發(fā)揮纖維的加筋作用，進一步提高瀝青混合料的性能。
[0011] -種用于瀝青路面面層的同芯復(fù)合細纖維，通過如下制備方法獲得：
[0012] 加工待改性的同芯復(fù)合細纖維，其皮層熔點120-160°c，芯層熔點240°C;
[0013] 待改性的同芯復(fù)合細纖維經(jīng)過多級牽伸后，在烘道內(nèi)進行后處理，其中烘道的溫 度為80-100°C，停留時間10-20分鐘。
[0014]為了保證纖維具有高強度高模量，且考慮皮層與芯層殘余應(yīng)力差距較大的問題， 本發(fā)明對在原長纖全牽伸生產(chǎn)工藝要求七輥牽伸的基礎(chǔ)上再加一組或多組七輥牽伸，多級 牽伸后，可達到如下力學(xué)指標：
[0015] 抗拉強度大于500MPa;
[0016] 初始模量大于5000MPa;
[0017] 斷裂伸長率15-30%;
[0018] 以上指標符合瀝青用工程纖維的要求，將普通短纖的紡絲工藝提升到了工程纖維 的技術(shù)要求。工程纖維的測試方法按GB/T21120-2007中的要求。
[0019] 作為優(yōu)選，所述多級牽伸為2-4級七輥牽伸，每一級牽伸倍率為2-4。進一步優(yōu)選， 采用2級七輥牽伸，每一級牽伸倍率為3。采用多級牽伸，顯著減少斷絲及內(nèi)部殘余應(yīng)力，還 能減小皮層與芯層的殘余應(yīng)力梯度。多級牽伸后的同芯復(fù)合細纖維的直徑在10_30μπι。
[0020] 作為優(yōu)選，在烘道內(nèi)設(shè)有用于繞置同芯復(fù)合細纖維的低張力定型裝置。所述烘道 的長度為20-40米。
[0021]多級牽伸后的同芯復(fù)合細纖維經(jīng)過烘道后處理，通過所述溫度的熱處理，減弱或 消除皮層與芯層的殘余應(yīng)力，避免在加工過程中纖維卷曲。
[0022]低張力定型裝置的作用為消除殘余應(yīng)力，避免該纖維因參與應(yīng)力的不同形成卷曲 (如果沒有該定型裝置，由于皮層與芯層的殘余應(yīng)力不一致，導(dǎo)致纖維卷曲，在攪拌樓投放 后易導(dǎo)致混合料中形成結(jié)團，不能順利分散，嚴重影響瀝青混合料的增強效果，甚至產(chǎn)生致 命缺陷）。
[0023] 低張力定型裝置包括進料輥、出料輥以及使纖維在烘道內(nèi)迂回繞置的導(dǎo)向輥。作 為進一步優(yōu)選，牽伸后的同芯復(fù)合細纖維在烘道內(nèi)停留10-20分鐘;后處理溫度80~90°C。
[0024] 作為優(yōu)選，待改性的同芯復(fù)合細纖維皮層采用PE或EVA。待改性的同芯復(fù)合細纖維 芯層采用PET或PA66。
[0025] 所述的同芯復(fù)合細纖維包括分別沿纖維方向連結(jié)形成皮層和芯層，皮層組分為低 熔點且能改性瀝青的材料，作為優(yōu)選，皮層組分的熔點溫度為140~160°C。如皮層組分為PE 或EVA等。芯層為高熔點高強度材料，如芯層組分為PET或PA66。
[0026]纖維瀝青混合攪拌形成混合料的溫度在140~200°C左右，皮層融化與瀝青膠泥結(jié) 合在一起，筑路后使纖維和瀝青形成較強的結(jié)合力，芯層纖維的熔點溫度大于該溫度，如 PET、PA66等，顯著提高纖維在瀝青混合料中的增強效果。
[0027]作為優(yōu)選，本發(fā)明的同芯復(fù)合細纖維采用PE/PET，PE/PA66皮芯型組合，皮層與芯 層的殘余應(yīng)力不一致，易導(dǎo)致纖維卷曲，在制備纖維瀝青混合料的過程中容易結(jié)團，不能順 利分散，容易導(dǎo)致混合料中各組分特別是纖維成分分散不均勻，將嚴重影響纖維瀝青混合 料的增強效果，甚至產(chǎn)生致命缺陷。本發(fā)明中將待改性的同芯復(fù)合細纖維經(jīng)過多級牽伸定 型，降低皮層與芯層的殘余應(yīng)力不一致性，顯著減少斷絲及內(nèi)部殘余應(yīng)力，能減小皮層與芯 層的殘余應(yīng)力梯度，從而改善混料過程的各組分的分散性能，增強纖維瀝青混合料的多方 面性能。
[0028] 本發(fā)明還提供了所述同芯復(fù)合細纖維在瀝青路面面層改性中的應(yīng)用。
[0029] 所述同芯復(fù)合細纖維長4~10mm，添加重量為待改性瀝青重量的0.2~0.6%。作為 優(yōu)選所述同芯復(fù)合細纖維長6mm，添加重量為待改性瀝青重量的0.2~0.6%。
[0030] 應(yīng)用所制得的同芯復(fù)合細纖維添加至瀝青攪拌樓，與瀝青混合料一起攪拌，制得 的混合料應(yīng)用到路面面層的鋪設(shè)中。
[0031] 本發(fā)明中，采用皮芯型復(fù)合纖維，有效解決了普通工程纖維解決不好的粘結(jié)問題； 采用多級牽伸，顯著減少斷絲及內(nèi)部殘余應(yīng)力，還能減小皮層與芯層的殘余應(yīng)力梯度。多級 牽伸后的同芯復(fù)合細纖維經(jīng)過烘道進行熱定型處理，能輔助消除纖維的殘余應(yīng)力，避免該 纖維因應(yīng)力差異形成卷曲。所制得的同芯復(fù)合細纖維具有優(yōu)良的粘結(jié)力，顯著提高抗高、低 溫和抗水害等性能。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明涉及的低張力定型裝置示意圖。
【具體實施方式】 [0033] 實施例1
[0034] PE/PET同芯復(fù)合前方絲(PE30 %，PET70 % )，經(jīng)過二級七輥牽伸，每一級牽伸倍率 為3。牽伸后的同芯復(fù)合細纖維傳送至烘道經(jīng)圖1的低張力定型裝置進行熱處理，烘道長 20m;烘道內(nèi)溫度為80°C;纖維在烘道內(nèi)停留10分鐘，切斷后制得直徑為22μπι，長6mm的瀝青 路面用PE/PET同芯復(fù)合細纖維。并應(yīng)用至瀝青路面進行改性。
[0035] 實施例2
[0036] PE/PET同芯復(fù)合前方絲(PE30 %，PET70 % )，經(jīng)過三級七輥牽伸，每一級牽伸倍率 為3。牽伸后的同芯復(fù)合細纖維傳送至烘道圖1的低張力定型裝置進行熱處理，烘道長40m; 烘道內(nèi)溫度為80°C;纖維在烘道內(nèi)停留20分鐘，切斷后制得直徑為17μπι，長6mm的瀝青路面 用PE/PET同芯復(fù)合細纖維。并應(yīng)用至瀝青路面進行改性。
[0037] 對比例1
[0038]瀝青路面無纖維改性。
[0039] 對比例2
[0040] 瀝青路面采用聚酯纖維改性。
[0041 ] 纖維性能測試
[0042] 纖維力學(xué)性能測試方法按GB/T21120-2007中的要求。瀝青混合料性能測試方法按 JTJ E20-2011中的要求。
[0044]改性后瀝青性能測試
[0045] 纖維摻量0.3%，按JTJ E20-2011等測試方法。
[0046] 表1，20°C條件下纖維瀝青膠泥剪切強度
[0047]
'[0055]~通過上述測試結(jié)果可知，經(jīng)過本發(fā)明制造的瀝青用工程同芯復(fù)合纖維，能改善纖_ 維瀝青混合料的性能。其中，實施例2效果更好。
【主權(quán)項】
1. 一種用于瀝青路面面層的同芯復(fù)合細纖維，其特征在于，通過如下制備方法獲得： 加工待改性的同芯復(fù)合細纖維，其皮層熔點120-160°c，芯層熔點240°C; 待改性的同芯復(fù)合細纖維經(jīng)過多級牽伸后，在烘道內(nèi)進行后處理，其中烘道的溫度為 80-100°C，停留時間10-20分鐘。2. 如權(quán)利要求1所述的用于瀝青路面面層的同芯復(fù)合細纖維，其特征在于，所述多級牽 伸為2-4級七輥牽伸，每一級牽伸倍率為2-4。3. 如權(quán)利要求1所述的用于瀝青路面面層的同芯復(fù)合細纖維，其特征在于，在烘道內(nèi)設(shè) 有用于繞置同芯復(fù)合細纖維的低張力定型裝置。4. 如權(quán)利要求1所述的用于瀝青路面面層的同芯復(fù)合細纖維，其特征在于，所述烘道的 長度為20-40米。5. 如權(quán)利要求1~4任一項所述的用于瀝青路面面層的同芯復(fù)合細纖維，其特征在于， 待改性的同芯復(fù)合細纖維皮層采用PE或EVA。6. 如權(quán)利要求5所述的用于瀝青路面面層的同芯復(fù)合細纖維，其特征在于，待改性的同 芯復(fù)合細纖維芯層采用PET或PA66。7. 如權(quán)利要求1-6任一項所述同芯復(fù)合細纖維在瀝青路面面層改性中的應(yīng)用。8. 如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，所述同芯復(fù)合細纖維長4~10mm，添加重量為待改性瀝青 重量的0.2~0.6%。9. 如權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，所述同芯復(fù)合細纖維長6mm，添加重量為待改性瀝青重量 的0.2~0.6% 〇
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于瀝青路面面層的同芯復(fù)合細纖維，通過如下制備方法獲得：加工待改性的同芯復(fù)合細纖維，其皮層熔點120-160℃，芯層熔點240℃；待改性的同芯復(fù)合細纖維經(jīng)過多級牽伸后，在烘道內(nèi)進行后處理，其中烘道的溫度為80-100℃，停留時間10-20分鐘。本發(fā)明還公開了一種同芯復(fù)合細纖維在瀝青路面面層改性中的應(yīng)用。發(fā)明中，采用皮芯型復(fù)合纖維，有效解決了普通工程纖維解決不好的粘結(jié)問題；采用多級牽伸，顯著減少斷絲及內(nèi)部殘余應(yīng)力，還能減小皮層與芯層的殘余應(yīng)力梯度。通過熱定型處理能輔助消除纖維的殘余應(yīng)力，避免該纖維因應(yīng)力差異形成卷曲。所制得的同芯復(fù)合細纖維具有優(yōu)良的粘結(jié)力，顯著提高抗高、低溫和抗水害等性能。
【IPC分類】D01F8/14, D01F8/06, D01D10/02, C04B16/06, C04B20/02, C04B26/26, D01D5/34, D01D10/00
【公開號】CN105541149
【申請?zhí)枴緾N201510897958
【發(fā)明人】俞世然, 舒劍爽, 陸仕祥
【申請人】余姚市交通規(guī)劃設(shè)計研究院
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月8日