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木質素纖維范文第1篇

1實驗方法

1.1黃麻機織布化學成分含量測定參照國家標準GB5889－86《苧麻化學成分定量分析方法》對黃麻機織布各化學成分進行定量分析測試。

1.2黃麻機織布處理工藝①漆酶單獨處理:反應體系為0.1M磷酸鹽緩沖液(pH5)，浴比20∶1，漆酶5g/L，50℃下恒溫震蕩反應并維持浴比，8h后取出布樣，水洗晾干。②木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理:先進行木聚糖酶處理，反應體系為0.1M醋酸緩沖液(pH5)，浴比20∶1，木聚糖酶5g/L，50℃下恒溫震蕩反應8h并維持浴比，然后經①步驟漆酶處理。③草酸銨、木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理:先進行草酸銨處理，浴比20∶1，草酸銨5g/L，沸煮2h，而后再經②步驟木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理。

1.3木質素去除率測定參照國家標準GB5889－86《苧麻化學成分定量分析方法》對不同處理后黃麻機織布中的木質素含量進行測試，木質素去除率為處理織物樣與對照織物樣木質素含量之比。

1.4紅外光譜(FT－IR)測試對處理前后黃麻機織布進行衰減全反射(ATR)紅外光譜掃描。掃描范圍4000cm－1－650cm－1，掃描次數(shù)32次，分辨率4cm－1。

1.5織物褶皺性能測試對處理前后黃麻機織布褶皺性能進行測試，具體方法參照國家標準GB/T3819－1997《紡織品織物折痕回復性的測定回復角法》。

1.6織物力學性能測試對處理前后黃麻機織布力學性能進行測試，具體方法參照國家標準GB/T3923.1－1997《紡織品織物拉伸性能第1部分:斷裂強力和斷裂伸長率條樣法》。

2結果與討論

2.1純黃麻機織布纖維化學成分分析純黃麻機織布纖維主要化學成分含量測定結果如表1所示。由表1可知，黃麻纖維機織布中的非纖維素雜質主要有脂蠟質、水溶性物質、果膠、半纖維素、木質素等?？椢镏袣埩艄z的含量并不高，影響纖維性能的非纖維素雜質主要是半纖維素和木質素，各占15%左右。為改善黃麻纖維性能，擴展其應用領域，這些雜質的去除很有必要。生物精煉的主要原理就是利用酶作用的專一性，使酶只與纖維中某一化學組分作用，并使其從混合物中脫離，而保留纖維中有用的組分［3］。

2.2木質素去除效果分析參考GB5889－86，以72%濃硫酸水解法對不同處理后黃麻機織布中的木質素進行定量測定，并計算其木質素去除率，結果見表2。漆酶能夠降解木質素而生成木質素的低聚物，黃麻機織布經漆酶處理后，部分木質素可被降解而去除。木聚糖酶能夠水解黃麻纖維中的半纖維素，草酸銨能夠去除殘留的果膠，與半纖維素和果膠結合的木質素也隨之從纖維上脫落下來，從而起到去木質素作用，同時使更多的木質素暴露在纖維表面，有利于漆酶的催化降解。由表2可知，漆酶單獨處理時木質素的去除程度并不高，僅有8%。聯(lián)合處理可提高木質素的去除效率，其中木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理可去除約20%木質素，草酸銨、木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理木質素去除率可達30%。但總體來講，兩種生物酶對黃麻機織布上木質素的去除作用并不顯著，這可能是由于生物酶只能作用到纖維的表面，即胞間層及初生層，對次生層無效的緣故。黃麻纖維中分布在次生層的木質素約為70%，胞間層的木質素僅占30%左右，生物酶僅能對胞間層的30%木質素起作用。SenGupta和Callow報道了黃麻漚麻亦只能去除初生胞壁中的木質素，并指出次生細胞壁的木質素即使是在強有機酸的作用下也不會膨脹［8］。因此，若要更大程度地去除木質素，仍需與作用強烈的物理法(蒸汽爆破，等離子體處理等)或化學法(強堿、氧化劑處理等)聯(lián)合處理。與纖維素酶進行聯(lián)合處理也是一種可行的方法，纖維素酶能夠水解黃麻中的纖維素，使木質素更多地暴露出來，這些的木質素便可被漆酶催化降解進而去除［9］，但應同時控制纖維素酶的用量和作用時間，以防止纖維素過度水解，造成纖維強力嚴重損失。

2.3黃麻機織布紅外分析對草酸銨、木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理和未經處理的黃麻機織布進行衰減全反射紅外光譜掃描，譜圖如圖1所示。參考相關文獻［10］，確定了黃麻機織布紅外光譜特征峰及歸屬，見表3。1731cm－1和1646cm－1處為黃麻纖維中木質素羰基伸縮振動吸收峰，1594cm－1和1506cm－1處為木質素芳香族骨架振動，由圖1可以看到處理后黃麻機織布吸收峰的強度均有所降低，表明經處理后黃麻機織布中木質素含量降低，這和前面木質素去除率的數(shù)據及分析結果一致。纖維素和半纖維素中的單糖單元含有醚鍵，位于1242cm－1－1031cm－1處的C－O伸縮振動吸收峰為黃麻纖維中纖維素和半纖維素的特征吸收峰。由圖1可以看到黃麻機織布經處理后此吸收峰的強度亦有微量降低，說明在處理過程中有部分半纖維素同時被除去，這是由于木聚糖酶對黃麻纖維中的半纖維素水解造成的。

2.4黃麻機織布性能分析對不同處理后黃麻機織布的褶皺性進行了測試，結果如圖2所示。由圖2可知，未經處理的黃麻機織布褶皺性較差，經不同處理后其折皺回復角均有不同程度的提高，其中以草酸銨、木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理效果最好。對不同處理后黃麻機織布的力學性能進行了測試，結果如圖3和圖4所示。由圖3和圖4可知，未經處理的黃麻機織布斷裂強力高，纖維模量大，且斷裂伸長率低，彈性差。經漆酶單獨處理后，織物斷裂強力有微量增加，斷裂伸長率顯著提高，在未降低纖維強力的情況下改善了其柔韌性。這可能是由于漆酶對木質素的降解聚合兩方面作用引起的，纖維上未被漆酶去除掉的木質素其聚合度得到進一步提高，從而使纖維強力、彈性同時提升。木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理和草酸銨、木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理因對木質素和半纖維素等雜質去除較多，導致纖維強力下降，草酸銨、木聚糖酶、漆酶聯(lián)合處理的黃麻機織布斷裂強力已不足原麻一半。兩種聯(lián)合處理的黃麻機織布在強力下降的同時，斷裂伸長有所增加，但不及漆酶單獨處理的效果。

3結論

木質素纖維范文第2篇

關鍵詞：白腐真菌；木質素降解；復合誘變

中圖分類號：Q933 文獻標識碼：A 文章編號：0439－8114（2012）14－2983-05

Screening of High Efficient Lignin-Degrading Strains by Complex Mutagenesis

YAN Ping1，LI Jiang2

（1． College of Chemistry and Environmental Protection Engineering， Southwest University for Nationalities， Chengdu 610041， China；

2． Chengdu Institute of Biology， Chinese Academy of Sciences， Chengdu 610041， China）

Abstract： One white－rot fungus YJ－9－1 with strong ability of degrading ligin was obtained from 9 strains through solid state fermentation （SSF）． After 14 days of SSF， the degrading rate of this strain on lignin was 41．74％． Based on its sequence alignment and phylogenetic analysis， YJ－9－1 was identified as a strain of Trametes versicolor． Using YJ－9－1 as starting strain， a strain 3－8 with high efficient lignin degrading ability was obtained through UV and microwave mutagenesis． Then strain 3－8 was used to degrade lignin in corn straw through SSF． The results showed that its degrading rate on lignin reached 48．43％ on the 14th day， higher than 16．03％ of YJ－9－1．

Key words： white－rot fungus； lignin-degrading； complex mutagenesis

生物質是一種可再生并能轉化為乙醇、生物柴油等燃料的能源物質，其中木質纖維素作為全球儲存量最大的生物質，是最具前景的能源物質之一［1］。秸稈作為一種農業(yè)廢棄物，是木質纖維素的重要來源，在世界各地都有著豐富的儲量，僅在中國每年就有大約2億t的秸稈產出，但大部分都被直接焚燒或者丟棄，這不僅浪費資源而且造成環(huán)境污染［2］。

木質纖維素主要組分包括纖維素（30％～50％），半纖維素（15％～35％）和木質素（10％～30％）［3］。由于這些大分子物質的相互纏繞，木質纖維素在自然條件下很難被降解，將它轉化為生物質能源則需要經過多步的處理。首先是前處理，主要去除木質素和半纖維素，目前的處理方法有物理、化學、生物以及綜合處理法，其中，生物法由于環(huán)境友好、反應溫和、成本低廉等優(yōu)點而備受關注。

生物法中白腐真菌是目前已知的降解木質素性能最好的微生物［4］。國內外學者已在這方面進行了大量的研究，但篩選出的菌株普遍存在木質素降解率低、降解周期長等問題。如張杰等［5］篩選出1株秸稈降解白腐真菌P5，15 d后木質素降解率為11．47％；Zhang等［6］篩選出1株竹基質選擇性降解菌Perenniporia sp．，木質素降解率只有8．66％，而且發(fā)酵時間為4周；杜海萍［7］分離出1株糙皮側耳菌，木質素降解率僅有16．41％。從實驗室已有的木質素降解菌出發(fā)，通過紫外微波復合誘變篩選得到1株木質素降解率較高的白腐真菌“3－8”，在發(fā)酵14 d時木質素降解率提高到48．43％，該研究可為生物制漿和飼料等行業(yè)提供參考。

1 材料與方法

1．1 材料

1．1．1 菌種來源 實驗室保存的9株白腐真菌。

1．1．2 玉米秸稈 取自成都市雙流縣，經粉碎過40目篩，備用。

1．1．3 培養(yǎng)基 PDA固體培養(yǎng)基：去皮土豆200.0 g，葡萄糖20.0 g，KH2PO4 3．0 g，MgSO4·7H2O 1．5 g，去離子水1 000 mL，瓊脂18.0 g。初篩培養(yǎng)基：PDA固體培養(yǎng)基＋0．01％愈創(chuàng)木酚、PDA固體培養(yǎng)基＋0．01％苯胺藍、氯化錳篩選平板（MnCl2·4H2O 0．115 g， 瓊脂18.0 g， 去離子水1 000 mL）。復篩培養(yǎng)基：準確稱取玉米秸稈粉5．0 g，裝入250 mL的三角瓶，再加入9 mL去離子水。

木質素纖維范文第3篇

關鍵詞：SMA纖維穩(wěn)定劑 吸油率拌和和易性 路用性能

SMA瀝青混合料作為一種骨架嵌擠型混合料，具有典型的“三多一少”的特征。為了解決SMA中瀝青的穩(wěn)定性問題，必須在SMA混合料中摻加適量的纖維穩(wěn)定劑。當前SMA瀝青混合料中常用的纖維穩(wěn)定劑有木質素纖維、聚酯纖維、礦物纖維三類，其中以木質素纖維應用最為普遍。纖維在SMA瀝青混合料中的主要作用有以下幾方面：（1）纖維保證SMA瀝青混合料在儲存、運輸和攤鋪過程中不發(fā)生析漏和流淌。（2）纖維可以提高瀝青和礦粉形成的瑪蹄脂的粘附性，起到增粘的作用，提高混合料的抗剝離性能。本文通過在SMA-13瀝青混合料中摻加不同類型纖維，從纖維的施工和易性、SMA瀝青混合料的路用性能等幾個方面進行比較，比較幾種不同纖維對SMA瀝青混合料性能的影響。

1纖維類型概述

木質素纖維是天然木材經過化學處理，所含有的木質素和大部分的纖維被分解后，留下來的惰性有機物所形成的一種顯纖維結構連。由于是經過高溫處理的，所以其化學性質非常穩(wěn)定，不易被酸堿所腐蝕。

聚酯纖維是以聚酯為主要原料，添加一定的功能母料，通過熔融、擠出、高速噴絲、高倍率拉伸后，經特殊表面處理工藝生產而成。其外觀為多根纖維單絲交聚而成的束狀結構。聚酯纖維除具有纖維細度大、強度高、易分散的特點，還具有突出的耐高溫性能。

礦物纖維是一種無機材料，系采用玄武巖和石灰?guī)r在1600℃高溫熔融、編紡、抽絲并經表面處理上膠而成。礦物纖維軟化點高（1200℃），具有更好的耐高溫能力及低溫穩(wěn)定性。

2采用不同纖維的SMA混合料性能研究

選擇國內常用的SMA13級配，分別摻加0.3%木質素纖維，0.3%聚酯纖維，0.4%礦物纖維，分別進行配合比設計，最終確定摻加木質素纖維的SMA13的最佳油石比為6.1%，摻加聚酯纖維的SMA13的最佳油石比為5.8%,摻加礦物纖維的SMA13的最佳油石比為5.6%。然后進行摻加不同纖維的SMA混合料的路用性能試驗，比較纖維對SMA瀝青混合料性能的影響。

2.1飛散試驗

試驗條件：將成型的馬歇爾試件(雙面各擊實75次)在20±0.5℃水溫下浸泡20小時，然后采用洛杉磯磨耗試驗機旋轉300次進行飛散測試，試驗結果見表2.1-1。從試驗結果可以看出三種摻加纖維的瀝青混合料的抗飛散能力均滿足規(guī)范要求。

表2.1-1 飛散試驗結果

纖維

類型 飛散率1

（%） 飛散率2（%） 飛散率3（%） 飛散率4（%） 平均值

（%） 要求

（%）

木質素纖維 2.2 2.4 2.3 2.3 2.3 ≤15

聚酯纖維 1.9 2.0 1.8 1.6 1.8

礦物纖維 1.2 1.3 1.7 1.4 1.4

從飛散試驗可以看出三種類型的混合料的飛散率均遠遠低于15％的規(guī)范要求。三種類型纖維SMA混合料的飛散率相差不大，說明三種混合料均具有良好的抗飛散性能。

2.2高溫性能研究

本次通過高溫車轍試驗，對比摻加不同纖維穩(wěn)定劑瀝青混合料的高溫抗車轍性能。試驗參照我國公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程（JTJ052-2000），進行高溫性能比較研究，試驗溫度為60℃，輪壓為0.7MPa。具體試驗結果如表2.2-1。

表2.2-160℃車轍試驗動穩(wěn)定度結果（次/mm）

纖維類型 1 2 3 平均值 要求（％） 變異系數(shù)（％） 要求（％）

木質素纖維 4846 4500 4846 4731 ≥2500 4.2 ≤20

聚酯纖維 7000 6300 6300 6533 6.2

礦物纖維 7000 7000 7875 7292 6.2

考慮到國內具體氣候條件，實驗室也對三種瀝青混合料進行了70℃動穩(wěn)定度試驗，試驗結果見表2.2-2。

表2.2-270℃車轍試驗動穩(wěn)定度結果（次/mm）

纖維類型 1 2 3 平均值 要求（％） 變異系數(shù)（％） 要求（％）

木質素纖維 3938 3706 4200 3948 ≥2500 6.3 ≤20

聚酯纖維 5727 5727 6300 5918 5.6

礦物纖維 7000 7000 6300 6767 6.0

改性瀝青SMA的由于其良好的骨架嵌擠作用，高溫穩(wěn)定性特別優(yōu)良。三種SMA混合料的抗車轍性能均較好，滿足國內改性瀝青混合料設計指標要求，在70℃條件下，三種瀝青混合料依然可以滿足大于等于2500次/mm的要求。

從動穩(wěn)定度試驗可以看出，5.8％油石比的聚酯纖維和5.6％油石比的礦物纖維瀝青混凝土的動穩(wěn)定度結果均高于6.1％油石比的木質素纖維。為了評價油石比不同對混合料抗車轍的影響，本次同時成型油石比為5.8％的木質素纖維SMA-13車轍板，進行60℃高溫車轍試驗，與5.8％油石比的聚酯纖維混合料進行比較，試驗結果見表2.2-3。

表2.2-360℃車轍試驗動穩(wěn)定度結果（次/mm）

纖維類型 油石比（％） 1 2 3 平均值

木質素纖維 5.8 6300 5727 5727 5918

聚酯纖維 5.8 5727 5727 6300 5918

從表2.2-3可以看出，采用木質素纖維的SMA瀝青混合料，當油石比采用5.8％時，混合料的動穩(wěn)定度與采用相同油石比的聚酯纖維SMA瀝青混合料相近。由此可見，一貫認為聚酯纖維、礦物纖維能夠顯著提高改性瀝青SMA混合料的高溫抗變形性能的觀點值得研究，油石比的變化對于SMA瀝青混合料的高溫性能影響更大。

參考文獻：

[1] JTJ052-2000，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程。

[2] JTG F40－2004，公路瀝青路面施工技術規(guī)范。

[3] 沈金安，改性瀝青與SMA路面，北京：人民交通出版社，1999。

不同纖維對SMA瀝青混凝土性能的影響

方永廉

摘要：SMA瀝青混合料瀝青用量較一般瀝青混合料大，需要添加專門的纖維穩(wěn)定劑解決瀝青的離析問題。本文通過大量試驗，比較三種國內有代表性的木質素纖維、聚酯纖維、礦物纖維的吸油率、拌和和易性以及摻加此三種纖維的SMA瀝青混合料的路用性能，以此推薦適合于SMA瀝青混合料的價格合理、性能優(yōu)良的纖維穩(wěn)定劑。

關鍵詞：SMA纖維穩(wěn)定劑 吸油率拌和和易性 路用性能

SMA瀝青混合料作為一種骨架嵌擠型混合料，具有典型的“三多一少”的特征。為了解決SMA中瀝青的穩(wěn)定性問題，必須在SMA混合料中摻加適量的纖維穩(wěn)定劑。當前SMA瀝青混合料中常用的纖維穩(wěn)定劑有木質素纖維、聚酯纖維、礦物纖維三類，其中以木質素纖維應用最為普遍。纖維在SMA瀝青混合料中的主要作用有以下幾方面：（1）纖維保證SMA瀝青混合料在儲存、運輸和攤鋪過程中不發(fā)生析漏和流淌。（2）纖維可以提高瀝青和礦粉形成的瑪蹄脂的粘附性，起到增粘的作用，提高混合料的抗剝離性能。本文通過在SMA-13瀝青混合料中摻加不同類型纖維，從纖維的施工和易性、SMA瀝青混合料的路用性能等幾個方面進行比較，比較幾種不同纖維對SMA瀝青混合料性能的影響。

1纖維類型概述

木質素纖維是天然木材經過化學處理，所含有的木質素和大部分的纖維被分解后，留下來的惰性有機物所形成的一種顯纖維結構連。由于是經過高溫處理的，所以其化學性質非常穩(wěn)定，不易被酸堿所腐蝕。

聚酯纖維是以聚酯為主要原料，添加一定的功能母料，通過熔融、擠出、高速噴絲、高倍率拉伸后，經特殊表面處理工藝生產而成。其外觀為多根纖維單絲交聚而成的束狀結構。聚酯纖維除具有纖維細度大、強度高、易分散的特點，還具有突出的耐高溫性能。

礦物纖維是一種無機材料，系采用玄武巖和石灰?guī)r在1600℃高溫熔融、編紡、抽絲并經表面處理上膠而成。礦物纖維軟化點高（1200℃），具有更好的耐高溫能力及低溫穩(wěn)定性。

2采用不同纖維的SMA混合料性能研究

選擇國內常用的SMA13級配，分別摻加0.3%木質素纖維，0.3%聚酯纖維，0.4%礦物纖維，分別進行配合比設計，最終確定摻加木質素纖維的SMA13的最佳油石比為6.1%，摻加聚酯纖維的SMA13的最佳油石比為5.8%,摻加礦物纖維的SMA13的最佳油石比為5.6%。然后進行摻加不同纖維的SMA混合料的路用性能試驗，比較纖維對SMA瀝青混合料性能的影響。

2.1飛散試驗

試驗條件：將成型的馬歇爾試件(雙面各擊實75次)在20±0.5℃水溫下浸泡20小時，然后采用洛杉磯磨耗試驗機旋轉300次進行飛散測試，試驗結果見表2.1-1。從試驗結果可以看出三種摻加纖維的瀝青混合料的抗飛散能力均滿足規(guī)范要求。

表2.1-1 飛散試驗結果

纖維

類型 飛散率1

（%） 飛散率2（%） 飛散率3（%） 飛散率4（%） 平均值

（%） 要求

（%）

木質素纖維 2.2 2.4 2.3 2.3 2.3 ≤15

聚酯纖維 1.9 2.0 1.8 1.6 1.8

礦物纖維 1.2 1.3 1.7 1.4 1.4

從飛散試驗可以看出三種類型的混合料的飛散率均遠遠低于15％的規(guī)范要求。三種類型纖維SMA混合料的飛散率相差不大，說明三種混合料均具有良好的抗飛散性能。

2.2高溫性能研究

本次通過高溫車轍試驗，對比摻加不同纖維穩(wěn)定劑瀝青混合料的高溫抗車轍性能。試驗參照我國公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程（JTJ052-2000），進行高溫性能比較研究，試驗溫度為60℃，輪壓為0.7MPa。具體試驗結果如表2.2-1。

表2.2-160℃車轍試驗動穩(wěn)定度結果（次/mm）

纖維類型 1 2 3 平均值 要求（％） 變異系數(shù)（％） 要求（％）

木質素纖維 4846 4500 4846 4731 ≥2500 4.2 ≤20

聚酯纖維 7000 6300 6300 6533 6.2

礦物纖維 7000 7000 7875 7292 6.2

考慮到國內具體氣候條件，實驗室也對三種瀝青混合料進行了70℃動穩(wěn)定度試驗，試驗結果見表2.2-2。

表2.2-270℃車轍試驗動穩(wěn)定度結果（次/mm）

纖維類型 1 2 3 平均值 要求（％） 變異系數(shù)（％） 要求（％）

木質素纖維 3938 3706 4200 3948 ≥2500 6.3 ≤20

聚酯纖維 5727 5727 6300 5918 5.6

礦物纖維 7000 7000 6300 6767 6.0

改性瀝青SMA的由于其良好的骨架嵌擠作用，高溫穩(wěn)定性特別優(yōu)良。三種SMA混合料的抗車轍性能均較好，滿足國內改性瀝青混合料設計指標要求，在70℃條件下，三種瀝青混合料依然可以滿足大于等于2500次/mm的要求。

從動穩(wěn)定度試驗可以看出，5.8％油石比的聚酯纖維和5.6％油石比的礦物纖維瀝青混凝土的動穩(wěn)定度結果均高于6.1％油石比的木質素纖維。為了評價油石比不同對混合料抗車轍的影響，本次同時成型油石比為5.8％的木質素纖維SMA-13車轍板，進行60℃高溫車轍試驗，與5.8％油石比的聚酯纖維混合料進行比較，試驗結果見表2.2-3。

表2.2-360℃車轍試驗動穩(wěn)定度結果（次/mm）

纖維類型 油石比（％） 1 2 3 平均值

木質素纖維 5.8 6300 5727 5727 5918

聚酯纖維 5.8 5727 5727 6300 5918

從表2.2-3可以看出，采用木質素纖維的SMA瀝青混合料，當油石比采用5.8％時，混合料的動穩(wěn)定度與采用相同油石比的聚酯纖維SMA瀝青混合料相近。由此可見，一貫認為聚酯纖維、礦物纖維能夠顯著提高改性瀝青SMA混合料的高溫抗變形性能的觀點值得研究，油石比的變化對于SMA瀝青混合料的高溫性能影響更大。

參考文獻：

[1] JTJ052-2000，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程。

木質素纖維范文第4篇

關鍵詞：纖維瀝青混合料 低溫抗裂 技術性能應用研究

中圖分類號：K826.16 文獻標識碼：A 文章編號：

我國北方（II4）低溫地區(qū)，修筑的瀝青混合料路面結構層的裂縫現(xiàn)象比較典型，裂縫的產生不僅破壞了路面的連續(xù)性、整體性和美觀，而且會從裂縫中不斷滲入水分導致基層甚至路基軟化、路面承載力下降直至路面早期破壞，同時伴有車轍和抗滑表層摩擦系數(shù)不足等影響行車功能的質量問題，即有施工質量的控制問題也有瀝青混合料類型設計理論方面的因素缺陷問題。

1、開裂機理：半剛性基層瀝青路面裂縫大致可分為三種：疲勞裂縫、溫度裂縫和反射裂縫。

1.1、疲勞裂縫主要是由于行車荷載引起的。在重復荷載作用下，結構層底部產生拉應力，當拉應力大于材料的疲勞抗拉強度時，結構層就會開裂，并逐漸擴展。疲勞開裂的早期現(xiàn)象是路面在縱橫向出現(xiàn)間斷的裂縫，之后，路面出現(xiàn)龜裂并伴有更多的變形。這種現(xiàn)象目前主要存在于中低級道路中。

1.2、疲勞開裂一般由多種原因引起，如重復的疲勞荷載作用，路面結構設計不合理或厚度不足，排水不暢、施工質量不好等都可能導致出現(xiàn)疲勞開裂。如果路面在開放交通后短短幾年內出現(xiàn)開裂，則可能是路面經受到超載的作用。

1.3、溫度裂縫是由于溫度變化引起的。當外界溫度下降，特別是溫度驟降，造成路面材料體積收縮，收縮產生的拉應力超過路面材料的抗拉強度時，瀝青路面就開裂。在一般情況下，由于瀝青混合料有良好的應力松弛性能，溫度升降產生的變形不致于產生過高的溫度應力，但當氣溫驟降時，由于瀝青混合料的應力松弛趕不上溫度應力的增長，超過其極限拉伸應變，便產生開裂。溫度收縮開裂主要是橫向裂縫。

一般認為低溫開裂與路面材料有關，硬的材料比柔的材料更容易出現(xiàn)低溫開裂，瀝青在環(huán)境因素的作用下出現(xiàn)氧化就更容易出現(xiàn)低溫開裂。因此，為了減少低溫開裂，通常選用軟的瀝青，減少瀝青混合料的空隙率。但是如何保證高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性是難以取舍的技術問題。

2、瀝青混合料柔性面層的抗裂措施

普通瀝青混合料是以瀝青作為基體，以集料作為增強相的顆粒狀復合材料。其中，集料是主要承載成分起骨架作用；瀝青起到粘結集料并傳遞各種應力的作用。若摻加纖維后，纖維成為分散質，屬于增強相的構成。對于低溫抗裂性具有頑強的力學性能。礦物纖維在瀝青混合料中的應用在國外已經形成技術慣例，在考慮高溫穩(wěn)定性的同時必須兼顧瀝青混合料的低溫抗裂性，因此；采用纖維瀝青混合料的面層設計具有必要的技術意義，國外有研究資料表明；認為礦物纖維還利于瀝青混合料的再生利用。

通常認為在傳統(tǒng)的密級配瀝青混合料中，纖維的作用主要有以下幾點：①加筋作用。在混合料中摻加纖維，纖維在混合料中以一種三維的分散相存在，起到加筋作用。②分散作用。纖維可將使用量頗大的瀝青礦粉膠團適當分散在集料間，減少鋪筑路面時的“油斑”現(xiàn)象。③吸附及吸收瀝青作用。充分吸附（表面）及吸收（內部）瀝青，從而使瀝青用量增加，瀝青油膜變厚，提高混合料的耐久性。④穩(wěn)定作用。纖維使瀝青膜處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)，尤其是在夏天高溫季節(jié)，瀝青受熱膨脹，纖維內部的空隙還將成為一種緩沖的余地，不致成為自由瀝青而泛油。⑤增粘作用，提高粘結力。纖維可以增加瀝青與礦料的粘附性，提高集料之間的粘結力，降低析漏。

3、 纖維種類的選擇及其特性

纖維是一種細長而柔韌性好的增強材料，從來源上可以分為兩大類：天然纖維和合成纖維。天然纖維是用天然高聚物經過化學處理和機械加工制得的；合成纖維是以天然或合成的高分子物質作原料，經過化學處理與機械加工制造而成的，在瀝青路面工程中應用較多的是木質素纖維、聚合物化學纖維和礦物纖維。

3.1、木質素纖維；木質素纖維（圖1）是天然木材經過化學處理得到的有機纖維，其物質結構是由葡萄糖分子組成的長分子鏈結構。路面工程用木質素纖維通常有兩種形態(tài)：一種是經過技術處理的絮狀纖維；另一種是顆粒狀纖維。后者是由木質素纖維與瀝青按照2:1或者4:1重量比拌制而成的顆粒。顆粒狀纖維最大的好處是不怕受潮，機械化添加容易實現(xiàn)。顯然，這是針對絮狀木質素纖維容易吸潮、容易結團、不宜長時間堆放并且拌和時分散困難的缺點而研制的。

木質素纖維最突出的性能是吸油率高，這對容易發(fā)生瀝青析漏的SMA和排水瀝青混合料是一個“對癥下藥”的切入點。木質素纖維又具有相對明顯的價格優(yōu)勢，近年來國內SMA路面普遍采用木質素纖維，在諸多工程中得到了廣泛應用。本研究中試驗用到的木質素纖維為JLS-SMA-1木質素纖維。

圖1、木質素纖維圖2、聚丙烯腈綸纖維圖3、玄武巖礦物纖維

3.2、聚合物化學纖維： 聚合物化學纖維（圖2）為合成纖維，它們的研制和應用來源于紡織纖維，是以合成高聚物為原料經化學處理得到的。在聚合物化學纖維中，瀝青路面中常用的是聚酯纖維（滌綸）和丙稀酸纖維（腈綸）。其中，在我國應用較多的是來自美國的PETROFLEX和BONIFIBER兩種聚酯纖維，及英國的DOLANIT AS聚丙烯腈綸纖維。近年來，國產聚合物化學纖維也開發(fā)成功，其聚合物化學纖維的抗拉強度較高，具有較高的斷裂延伸率，因此，其在瀝青混合料中應該更能發(fā)揮加筋、增韌的作用，提高瀝青混合料的低溫抗裂性能和疲勞耐久性。同時，其吸油性能雖然遜于木質素纖維，但是用以防止瀝青混合料的析漏效果還是很好的。但其價格高于木質素纖維，而且其高溫穩(wěn)定性值得注意。試驗用到的聚合物化學纖維是DOLANIT AS聚丙烯腈綸纖維。

3.3、礦物纖維

礦物纖維（圖3）是利用天然礦物經化學處理和機械加工制得的。目前在瀝青路面中應用的礦物纖維主要是石棉纖維和玄武巖礦物纖維。現(xiàn)在許多國家已經禁止使用石棉纖維，我國也正在逐步淘汰。

現(xiàn)在比較看好的方向是玄武巖礦物纖維，經選用合適的玄武巖礦物原料、高溫熔融提煉、編紡抽絲及表面處理等多道工序加工而成。由于礦物纖維來自礦物，其應用在瀝青混合料中的效果也因此有著性能獨具的特點。首先，礦物纖維的強度及彈性模量很高；其次，礦物纖維同瀝青之間有很好的表面親和力，這種親和力可以從玄武巖集料與瀝青的粘附性上得到啟示；同時，其優(yōu)勢也在于同礦料之間的聯(lián)合作用容易實現(xiàn)。此外，礦物纖維的工作溫度可以達到700℃，在混合料拌和溫度范圍內根本不用擔心失效問題。

我國礦物纖維的應用還很少，試驗中采用的礦物纖維為進口福倍（Fibrox）礦物纖維。

4、不同纖維瀝青混合料的性能檢驗

試驗采用相同級配，對摻加纖維的瀝青混合料進行了性能驗證。纖維的摻量為纖維生產廠家推薦的摻量，油石比為相應纖維摻量下的最佳油石比，試驗結果見下表：

小結：(a) 摻加木質素纖維后，油石比較其他兩種纖維明顯增大，并且，彎拉應變較其他纖維增加較為明顯 (b) 摻加聚丙烯腈綸纖維，水損壞能力較其他兩種纖維顯著提高。(c) 摻加玄武巖礦物纖維后，動穩(wěn)定度較其他兩種纖維有顯著提高。

參考文獻

[1] 交通部公路科學研究所.公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程[M].北京：人民交通出版社，2000.

木質素纖維范文第5篇

【關鍵詞】纖維瀝青混合料；路用性能；結構參數(shù)；影響規(guī)律

Fiber performance impact study of the structure and the asphalt road

Zhao Feng

（Luohe Highway Administration Luohe Henan 462000）

【Abstract】Adding fiber in the asphalt mix not only improved their road performance， while its structural parameters will change accordingly. In this paper， two commonly used fiber channel， based on research by laboratory tests， analysis of the characteristics and changes of the fiber type and dosage of asphalt physical and mechanical parameters and their influence road performance， revealing the fiber asphalt mixture Features and road performance mechanical parameters intrinsically proposed fiber asphalt mixture design， construction improve project quality measures and methods， to provide a reference for the popularization and application of fiber reinforced asphalt pavement.

【Key words】Fiber asphalt；Road performance；Structural parameters；The influence of

1. 前言

（1）路用纖維不僅能夠改善瀝青混合料的高溫、低溫等路用性能，也因為其設計方法簡單、對原材料的要求較低、施工工藝改變較少在道路工程中受到越來越多的青睞。目前，我國在纖維產品以及相應的配套設備等已經有了一整套成熟的研究成果和使用經驗，路用纖維的應用已由最初的道路面層的纖維瀝青混凝土到橋梁的瀝青加鋪層、水泥混凝土路面和機場跑道罩面等，再到各式各樣的瀝青混合料中，如 SMA 路面、薄層或超薄層的瀝青混凝土、多孔性瀝青混凝土 （OGFC）、稀漿封層和雙層防裂上鋪層等[1]。用于瀝青混合料的纖維種類很多，但大多選用木質素纖維、礦物纖維或聚合物纖維，我國為此還分別頒布了 《瀝青路面用木質素纖維》 JT/T533-2004 和《瀝青路面用聚合物纖維》 JT/T534-2004。

（2）纖維瀝青混合料的設計、施工與普通瀝青混合料主要過程比較類似，但纖維瀝青混合料的特殊性決定了兩者還是存在差別。摻加纖維后瀝青混合料的物理指標和路用性能均發(fā)生相應的改變，如果不能系統(tǒng)分析纖維對瀝青混合料指標體系的影響，就會在纖維瀝青混合料的設計和施工中無法準確把握其精髓，可能會由于這樣或那樣的原因而導致混合料力學性能和路用性能的降低。

（3）本文選用兩種常用的路用纖維，通過室內研究分析纖維的類型、劑量對瀝青混合料的物理、力學參數(shù)進行規(guī)律性研究，結合對路用性能的影響變化規(guī)律分析，以期能準確了解和把握纖維瀝青混合料力學參數(shù)的特點和路用性能的本質，為纖維瀝青混合料的設計、施工提供參考。

2. 研究方案和材料選擇

本文選用公路中常用的木質素纖維和聚合物纖維作為研究基礎，木質素纖維為國產的松散裝木質素纖維，聚合物纖維為國外進口的聚酯纖維[2]。瀝青混合料類型選擇AC-10型，級配見表1。瀝青為 SBS 改性瀝青，集料選用玄武巖，礦粉為石灰?guī)r磨細而成。添加纖維到瀝青混合料中的方法有干拌法和濕拌法兩種，本文選取拌合效果好、易于分散的干拌法。首先，將烘干到預定溫度的集料放入拌合鍋內進行簡單攪拌，接著添加需要數(shù)量的纖維進行混合、分散攪拌，最后再添加瀝青和礦粉拌合均勻。

3. 纖維對瀝青混合料路用性能影響分析

3.1 纖維對馬歇爾試驗結果的影響。

（1）由圖1發(fā)現(xiàn)，當油石比較小時 （例如0.35%，木質素纖維>0.45%） 纖維瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度減小幅度較大；當油石比較大時，相同油石比下纖維瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度高于普通瀝青混合料，這說明油石比較小而纖維劑量較大時，瀝青用量不夠，纖維吸收不充分，無法增大集料表面裹覆的結構瀝青膜的厚度，不能有效改善瀝青的穩(wěn)定性，因而纖維瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度反而有所降低，而隨著瀝青用量的增加，纖維的改善作用得以充分發(fā)揮，混合料的穩(wěn)定度也有了較大的增加[2]。

（2）圖2說明，馬歇爾穩(wěn)定度隨纖維劑量的增加有一個峰值，兩者的峰值對應的劑量基本在 0.2%～0.4%附近，添加過多的纖維可能會由于試件的擊實效果，影響到混合料內部結構而使穩(wěn)定度下降。

（3）分析圖3和圖4，隨著纖維劑量的增加，流值逐漸增大，這可能是由于纖維的加入使瀝青混合料結構韌性加大從而導致在承受馬歇爾荷載時能夠有較大的變形，尤其是劑量大時特征越明顯。

3.2 纖維對瀝青混合料高溫性能的影響分析。

（1）圖5 可知，纖維的添加可以較好地改善瀝青混合料高溫性能，但改善的效果因纖維種類而不同，從整體上來說，瀝青混合料添加聚酯纖維比木質素纖維效果好[3]。纖維瀝青混合料的動穩(wěn)定度與纖維的劑量有一個峰值，兩者比較理想的劑量均在 0.2～0.4%，當纖維劑量較小時纖維瀝青混合料的動穩(wěn)定度和普通瀝青混合料的相比增加不明顯，當瀝青混合料中含有一定的劑量 （超過0.15%） 時，就具有一定的改善效果；當纖維劑量超過合理范圍 （大于0.4%） 時，會由于纖維膠結和橋接的影響而使混合料的成型困難、壓實難度增大，從而導致動穩(wěn)定度下降，而且高劑量纖維需要昂貴的經濟代價，顯然也是不合理的。

（2）圖6反映了不同類型纖維瀝青混合料的油石比與動穩(wěn)定度的關系。按動穩(wěn)定度值來分析，聚酯纖維的最佳油石比小于木質素纖維大概0.2%左右；從對動穩(wěn)定度的敏感性分析，聚酯纖維對混合料動穩(wěn)定度敏感程度要大于木質素纖維，這就要求在施工聚酯纖維瀝青混合料時對施工工藝的質量要求更高，尤其是對瀝青混合料的油石比控制。

3.3 纖維對瀝青混合料低溫性能的影響分析。

（1）瀝青混合料在摻加纖維后可以比較好的提高瀝青混合料的低溫抗裂性能。圖7說明，纖維對瀝青混合料低溫性能的改善聚酯纖維要優(yōu)于木質素纖維。對于纖維瀝青混合料來說，當纖維劑量較小時，瀝青混合料的低溫彎曲應變提高的幅度比較大，當超過一定界限，低溫性能基本不變化甚至可能下降，聚酯纖維的界限是0.225%，木質素纖維是 0.3%。

（2）圖8說明了纖維瀝青混合料的低溫性能隨油石比變化的規(guī)律，要想得到較好的低溫性能，木質素纖維混合料的油石比要略高于聚酯纖維；從敏感性分析，聚酯纖維混合料的低溫性能對油石比的變化的敏感程度低于木質素混合料，尤其是瀝青用量偏多時。

3.4 纖維劑量與水穩(wěn)性的關系。

（1）瀝青混合料的水穩(wěn)性采用殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂試驗來分析。圖9和圖10顯示纖維混合料的殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強度與纖維劑量的關系。

（2）圖9和圖10均說明瀝青混合料中摻加纖維對水穩(wěn)性的改善具有一定的效果，而且隨纖維劑量的增加，改善效果存在一峰值[4]。依據殘留穩(wěn)定度試驗結果，摻加木質素纖維的效果要好，最佳劑量木質素纖維為0.3%，聚酯纖維為0.35%；依據凍融劈裂試驗結果，摻加聚酯纖維的效果要好，最佳劑量聚酯纖維為0.225%，木質素纖維為0.4%。

（3）綜上分析，纖維瀝青混合料有一個合理的劑量，可以比較好的改善高溫、低溫以及水穩(wěn)性能。結果表明，聚酯纖維的劑量以小于0.225%，木質素纖維以小于0.3%為宜。

4. 結論和建議

依據本文的研究結果，可以得出以下結論：

（1） 瀝青混合料在加入纖維后降低了密度隨油石比變化的敏感性，但是當纖維劑量過大時，密度降低幅度加大但對瀝青的敏感性又有所提高。

（2） 纖維的添加可以較好地改善瀝青混合料高溫性能，但改善的效果因纖維種類而不同，從整體上來說，瀝青混合料添加聚酯纖維有比木質素纖維效果好，聚酯纖維對混合料動穩(wěn)定度敏感程度要大于木質素纖維。兩者纖維比較理想的劑量均為0.2～0.4%。

（3） 依據纖維對瀝青混合料低溫性能的改善效果，聚酯纖維要優(yōu)于木質素纖維；聚酯纖維混合料的低溫性能對油石比的變化的敏感程度低于木質素混合料，尤其是瀝青用量偏多時。

參考文獻

[1] 周亮，等.纖維對瀝青混合料高溫性能影響分析，武漢理工大學學報，2008.

[2] 張宜洛，等. 施工溫度對纖維瀝青混合料性能指標的影響規(guī)律研究，公路，2006.

[3] 李 偉，凌天清等.路面纖維瀝青應力吸收中間層試驗研究重慶，重慶交通大學學報，2009.

[4] 李坤，李玉華. 纖維封層層間粘結強度形成機理[J]. 公路交通技術，2009.

[基金項目]河南省2013年科技發(fā)展計劃項目（132102210464）：瀝青路面纖維增強封層關鍵技術研究。