專利名稱::一種瀝青混凝土用纖維的制作方法
技術領域:
:本發明涉及一種用于瀝青道路的新型建筑材料,具體地說是一種瀝青混凝土用纖維。
背景技術:
:眾所周知我們在日常生活中所見到的大大小小城市鄉鎮中的瀝青路面普遍存在著高低不平、高/低溫易于形變的現象,嚴重影響著行車行路安全和城市品味,就是一些高等級公路的路面也嚴重地暴露出這些問題,日常維修費用日漸增大,更多的是直接影響到道路的正常通行。而這些現象就是因為由于普通或改性瀝青混凝土在熱/冷狀態下的穩定性能差,耐車轍磨損性能低所至。據申請人了解,目前國內外大多數瀝青混凝土用纖維為圓形截面,其與瀝青混凝土拌合料的嚙合度較差,分散效果也很不理想,同時又因為纖維材料的比表面積偏小,瀝青的吸附比例偏低,這些都直接影響到瀝青路面的綜合指標,其使用效果并不十分理想。
發明內容為了解決上述存在問題,本發明改變混凝土纖維截面形狀,從而增大了單根纖維的比表面積,擴大與瀝青混凝土骨料的接觸面積,提高了與骨料的握裹力,以此來達到提高纖維與基體的嚙合度,并通過纖維表面處理技術來解決油石界面粘結問題,達到提高瀝青混凝土路面綜合指標之目的。為了達到以上目的,本發明采用以下技術方案,一種瀝青混凝土纖維,主要用PET(聚對苯二曱酸乙二酯)纖維材料組成,其特征在于還包括有其它添加劑,所述其它添加劑為無規則增韌聚苯乙烯或磷酸脂類嵌段共聚物或硬脂酸類聚合物中的一種或幾種。上述混凝土纖維組成原料的配比為以聚對苯二曱酸乙二酯(PET)材料為l計,其它添加劑的組成為無規則增韌聚苯乙烯0.1-1.2%;磷酸脂類嵌段共聚物0.2-0.9%;硬脂酸類聚合物0.2-1.2%。上述的瀝青混凝土纖維,其特征在于混凝土纖維的截面形狀為不規則菱型,所述不規則菱型為"^",其三個分枝夾角的度數分別為50-"°,50-60°,60-70°,三個角的總和為180°,且互不相等,三個角尖位于同一圓周上,三角尖與圓心連線夾角互成120。。由于本發明采用了以上技術方案,所以本發明具有以下優點1)在添加了無規則增韌聚苯乙烯或磷酸脂類嵌段共聚物或硬脂酸類聚合物中的一種或幾種添加劑后,可有效提高纖維材料的強度、彈模、抗老化、耐高溫等物理指標,尤其是和易性能,從而保證了纖維材料在瀝青拌合料中的分散性指標;2)由于本發明生產的混凝土纖維的截面形狀為不規則菱型,增大了單根纖維的比表面積,擴大了與瀝青混凝土骨料的接觸面積,提高了與骨料的握裹力,從而達到了提高纖維與基體的嚙合度。本發明的纖維材料與瀝青混凝土混合使用用作路面或建筑基體表面材料時,可以抵抗瀝青路面在成型時的塑性收縮、消除或降低高溫膨脹時的張力,在受到凍融時也可極大地消除其凍融張力明顯改善瀝青混凝土路面或建筑基體表面的韌性,控制與減少路面或建筑基體表面裂紋的產生及變形,很好地提高瀝青路面或建筑基體表面的抗沖擊抗疲勞能力,和路面或建筑基體表面的整體強度,可廣泛應用于各種等級的瀝青公路路面、橋面、機場道路、高層建筑、水壩、堤壩等。圖l是本發明的一個產品的截面形狀結構示意圖圖2是本發明的一個產品的電子顯微鏡下的成像3是本發明的一個產品的電子顯微鏡下的成像圖具體實施方式下面結合附圖對本發明作進一步說明。實施例一一種瀝青混凝土用纖維,主要由PET(聚對苯二曱酸乙二酯)纖維材料組成,其特征在于還包括有其它添加劑,所述其它添加劑為無規則增韌聚苯乙烯(無規則增韌聚苯乙烯兼有剛度和韌性,具有抗靜電性、平滑性、潤滑性、緩蝕性,可以使之取得高結晶度的三斜晶系纖維,以得到高強度效果)或磷酸脂類嵌段共聚物(磷酸酯類主要有亞磷酸三苯酯、磷酸銨鹽、磷酸二曱苯酯、聚磷酸銨等磷酸酯。磷酸酯類的特點是具有阻燃與增塑雙重功能,熱穩定性好,以使該發明可以在惡劣的自然環境下的具有很好的適應能力與更為長久的使用壽命)或硬脂酸類聚合物(包括2-羥基-4-正辛氧基二苯曱酮、聚曱基丙烯酸曱酯(隨A)、硬脂酸鋇、Ti02類聚合物等,主要用于提高纖維材料本身的耐老化及耐溫度性能)中的一種或幾種。上述混凝土纖維組成原料的配比為以PET(聚對苯二曱酸乙二酯)材料為l計,其它添加劑的組成為無規則增韌聚苯乙烯0.1%;亞磷酸三苯酯嵌段共聚物0.9%;2-羥基-4-正辛氧基二苯曱酮聚合物0.7%。本發明產品的制作工藝流程如下PET樹脂(混和各改性助劑)+熔融紡絲+內/外環吹—緩慢/急驟冷卻成形工藝+第一次絲束表面處理+絲條成長束狀態漲力架(噴表面活性劑或其它功能性組分)第一組七輥熱牽伸+熱風定型處理卡第二組七輥熱牽伸+第二次表面處理+第三組冷拉伸+松弛定型處理+烘干+切斷+計量、包裝+成品小包裝、裝箱。實施例二同實施例一的一種瀝青混凝土用纖維,不同點在于其它添加劑的組成為無規則增韌聚苯乙烯O.5%;磷酸銨鹽嵌段共聚物0.5%;聚曱基丙烯酸曱酯聚合物0.2%。實施例三同實施例一的一種瀝青混凝土用纖維,不同點在于其它添加劑的組成為無規則增韌聚苯乙烯O.9%;磷酸二曱苯酯嵌段共聚物0.2%;硬脂酸鋇聚合物0.9%。實施例四同實施例一的一種瀝青混凝土用纖維,不同點在于其它添加劑的組成為無規則增韌聚苯乙烯1.2%;聚磷酸銨嵌段共聚物0.7%;1102聚合物1.2%。實施例五同實施例一的一種瀝青混凝土用纖維,其截面形狀為不MJ'J菱型(如圖1所示),所述不規則菱型為"A",其三個分枝夾角的度數分別為50°、60°、70°或55°,60°,65°或57°、64°、59°。其制作方法為在制作過程中設計了不等角特種"菱形"噴絲孔,按一定比例分布在噴絲板上具體為采用特種"菱形"噴絲孔,該種紡絲專用特種異型噴絲孔,其設計為在一橢圓型孔邊再延伸出三個不等角的菱型塵角,其角度由110°-130°分枝夾角組成,在長條型或圓型噴絲板面上間隔排列,中間留有可以幫助單根纖維冷卻成型的風冷通道。在紡絲噴絲板的出絲口采取"不等角變異四角菱型,,的制造工藝,極大地延伸了每只孔的放射型拉角,以用于確保每根成品材料與瀝青拌合骨料有著良好的嚙合度,優化纖維異型截面,提高成品纖維其不等角星型截面的彎曲效果,用以提高與瀝青混凝土骨料的和易性能及嚙合效果,更好地提高纖維瀝青混凝土的抗壓強度,提高其高溫穩定性能、抗沖磨、耐車轍荷載變形之功能60°/;釆用特殊的表面處理方法,賦予路用纖維在干、熱骨料中180-200高溫狀態下仍然必須具有的優異M功能。實施例六本發明產品的一個應用,一種路用纖維增強瀝青混凝土,主要由瀝青混凝土組成,將上述實施例瀝青混凝土用纖維加入瀝青混和料骨料中,其特點在于以混和料重量計算,含有2.0、2.5或3.Okg/噸瀝青骨料中的特種聚脂(改性)纖維,可以提高其瀝青路面的綜合物理指標,具體性能測試如下1)、馬歇爾試驗表1瀝青混合料的馬歇爾試驗結果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>基準瀝青混凝土和纖維瀝青混凝土的馬歇爾試驗結果如表1所示。表1中最佳油石比是根據馬歇爾試驗結果確定,混合料密度是采用表干法測定。從表l中可以看出(1)瀝青混合料的最佳油石比隨著纖維用量的增加而有所增加,這是由于數量眾多的纖維具有較大的比表面積,加入瀝青混合料后會吸收一定量的瀝青,同時由于其"加筋"作用會提高馬歇爾穩定度值,故使混合料的最佳油石比有所增加。(2)纖維加入后,瀝青混合料的密度有所降低,這是由于纖維質量輕且占據一定的體積空間,在相同的壓實功下,按照馬歇爾法指標控制確定的最佳瀝青用量所對應的密度會降低;瀝青混合料的空隙率隨著纖維用量的增加略有提高。(3)在最佳油石比下,纖維瀝青混合料的馬歇爾穩定度隨纖維摻量的增加而有所增加,當摻量為0.25%時,可比未加纖維的提高9.5%。在礦料級配一定的條件下,流值的變化與瀝青用量有較密切的關系,隨著瀝青用量的增加,混合料在6(TC時的粘性變形增加,會致使流值有所提高。2)、水穩定性試驗表2瀝青混合料的水穩定性結果纖維摻量/%00.200.250.30浸水穩定度/kN9.4010.5511.0911.30殘留穩定度/%88.792.895.596.4瀝青混合料的水穩定性用浸水48h后的殘留穩定度來評價,其結果見表2。從表2中可看出,加入路用纖維后,瀝青混合料的殘留穩定度提高,即其水穩定性提高。雖然加入纖維后瀝青混凝土的空隙率有所增加,但是由于纖維可以吸附部分瀝青,增大了瀝青用量,使得粘附在礦料上的結構瀝青膜變厚,降低了水對油石界面的侵蝕破壞作用,使得混合料抗水損害能力增強3)、動穩定度試驗瀝青混合料高溫穩定性通常是指混合料在荷載作用下抵抗永久變形的能力。為全面評價混合料在高溫下受頻繁車輪荷載作用的變形特性,采用車轍試驗來計算瀝青混合料的動穩定度,其結果見表3。表3瀝青混合料的車轍試驗結果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從表3中可見,路用纖維的加入增強了混合料抵抗高溫形變的能力,當纖維摻量為0.25%時,動穩定度相對于未摻纖維的可提高57.9%,最大變形量可降低21.3%。車轍形成的最初原因是壓密及瀝青高溫下的流動,導致了骨架的失穩,其影響因素主要有集料、混合料組成和類型,以及荷載與環境等。纖維加入瀝青混合料后,能夠吸附及穩定瀝青,特別是瀝青中較輕的油分被瀝青吸附后,使得瀝青的軟化點提高,粘稠度和粘聚力增大,提高了瀝青混合料的抗變形能力。同時,纖維在混合料中無定向分布且互相搭接,起到"鏈橋"作用,可阻止瀝青膠漿的流動并提高內摩阻力,從而極大地改善了混合料的抗車轍性能。4)、低溫劈裂試驗瀝青是一種溫度敏感性材料,溫度的變化會使其力學性能發生很大的變化。隨著溫度的降低,瀝青混合料的變形能力會顯著下降,易導致脆性開裂,破壞瀝青路面的整體性及連續性,并為有害介質提供了侵入通道。本研究測試了瀝青混合料在-l(TC時的低溫劈裂強度,其結果見表4。表4瀝青混合料的低溫劈裂強度<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從表4中可見,纖維的加入在一定程度上改善了其低溫抗裂性能,提高了低溫劈裂強度。低溫對瀝青混合料強度的影響主要是影響其抗拉強度和變形能力,從而造成低溫開裂性。纖維加入后,纖維與纖維、纖維與周圍基體之間由于纖維的不連續性而存在復雜的相互作用,會顯著影響復合材料的韌性和破壞過程。纖維在瀝青基體內是三向隨機分布的,形成縱橫交織的空間網絡,其產生的咬合效應對瀝青基體裂紋擴展起到阻滯作用,提高瀝青膠漿的粘彈性,從而改善了混合料的低溫抗裂性。由上述試驗結果可知一是瀝青混凝土用纖維加入后,使得瀝青混合料的最佳油石比有所增加,密度有所降低,空隙率略有增加;在最佳油石比下,纖維瀝青混合料的馬歇爾穩定度隨纖維摻量的增加而有所提高;二是摻用瀝青混凝土用纖維后,由于其吸附、穩定及"加筋,,作用,能有效減少瀝青在高溫時的流動,并提高瀝青在低溫時的粘彈性,故而較顯著地提高了瀝青混合料的水穩定性、動穩定度和低溫抗裂性。除上述實施例外,本發明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案,均落在本發明要求的保護范圍。權利要求1、一種瀝青混凝土用纖維,主要用聚對苯二甲酸乙二酯纖維材料組成,其特征在于還包括有其它添加劑,所述其它添加劑為無規則增韌聚苯乙烯或磷酸脂類嵌段共聚物或硬脂酸類聚合物中的一種或幾種。2、根據權利要求l所述的一種瀝青混凝土用纖維,其特征在于所述混凝土纖維組成原料的配比為,以聚對苯二曱酸乙二酯材料為1計,其它添加劑的組成為,無規則增韌聚苯乙烯0.1-1.2%;磷酸脂類嵌段共聚物0.2-0.9%;硬脂酸類聚合物0.2-1.2%。3、根據權利要求1所述的一種瀝青混凝土用纖維,其特征在于磷酸脂類嵌段共聚物包括亞磷酸三苯酯、磷酸銨鹽、磷酸二曱苯酯、聚磷酸銨等嵌段共聚物;所述硬脂酸類聚合物包括2-羥基-4-正辛氧基二苯曱酮、聚曱基丙烯酸曱酯、硬脂酸鋇、Ti02等聚合物。4、根據權利要求1所述的一種瀝青混凝土用纖維,混凝土纖維的截面形狀為不規則菱型,所述不規則菱型為"O",其三個分枝夾角的度數分別為50-60°C,50-60°C,60-70°C,三個角的總和為180°C,且互不相等。5、一種路用纖維增強瀝青混凝土,主要由瀝青混凝土組成,其特征在于在瀝青混凝土中還加入了權利要求1所述的瀝青混凝土用纖維,以瀝青混凝土重量為1計算,瀝青混凝土用纖維的加入量為0.20-3.0°/。全文摘要本發明涉及一種瀝青混凝土纖維,主要用PET(聚對苯二甲酸乙二酯)纖維材料組成,其特征在于還包括有其它添加劑,所述其它添加劑為無規則增韌聚苯乙烯或磷酸脂類嵌段共聚物或硬脂酸類聚合物中的一種或幾種。其截面形狀為不規則菱型。本發明的纖維材料與瀝青混凝土混合用作路面或建筑基體表面材料時,可以抵抗瀝青路面在成型時的塑性收縮、消除或降低高溫膨脹時的張力,在受到凍融時也可極大地消除其凍融張力,明顯改善路面或建筑基體表面的韌性,控制與減少裂紋的產生及變形,很好地提高瀝青路面的抗沖擊抗疲勞能力,提高瀝青路面的整體強度,可廣泛應用于各種等級的瀝青公路路面、橋面、機場道路、高層建筑、水壩、堤壩等。文檔編號C04B26/26GK101323506SQ20071002432公開日2008年12月17日申請日期2007年6月13日優先權日2007年6月13日發明者卞大保,樊建平,湯愛平,田興華,程建偉申請人:丹陽合成纖維廠