木质素纤维
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木质素纤维范文第1篇
1实验方法
1.1黄麻机织布化学成分含量测定参照国家标准GB5889－86《苎麻化学成分定量分析方法》对黄麻机织布各化学成分进行定量分析测试。
1.2黄麻机织布处理工艺①漆酶单独处理:反应体系为0.1M磷酸盐缓冲液(pH5)，浴比20∶1，漆酶5g/L，50℃下恒温震荡反应并维持浴比，8h后取出布样，水洗晾干。②木聚糖酶、漆酶联合处理:先进行木聚糖酶处理，反应体系为0.1M醋酸缓冲液(pH5)，浴比20∶1，木聚糖酶5g/L，50℃下恒温震荡反应8h并维持浴比，然后经①步骤漆酶处理。③草酸铵、木聚糖酶、漆酶联合处理:先进行草酸铵处理，浴比20∶1，草酸铵5g/L，沸煮2h，而后再经②步骤木聚糖酶、漆酶联合处理。
1.3木质素去除率测定参照国家标准GB5889－86《苎麻化学成分定量分析方法》对不同处理后黄麻机织布中的木质素含量进行测试，木质素去除率为处理织物样与对照织物样木质素含量之比。
1.4红外光谱(FT－IR)测试对处理前后黄麻机织布进行衰减全反射(ATR)红外光谱扫描。扫描范围4000cm－1－650cm－1，扫描次数32次，分辨率4cm－1。
1.5织物褶皱性能测试对处理前后黄麻机织布褶皱性能进行测试，具体方法参照国家标准GB/T3819－1997《纺织品织物折痕回复性的测定回复角法》。
1.6织物力学性能测试对处理前后黄麻机织布力学性能进行测试，具体方法参照国家标准GB/T3923.1－1997《纺织品织物拉伸性能第1部分:断裂强力和断裂伸长率条样法》。
2结果与讨论
2.1纯黄麻机织布纤维化学成分分析纯黄麻机织布纤维主要化学成分含量测定结果如表1所示。由表1可知，黄麻纤维机织布中的非纤维素杂质主要有脂蜡质、水溶性物质、果胶、半纤维素、木质素等。织物中残留果胶的含量并不高，影响纤维性能的非纤维素杂质主要是半纤维素和木质素，各占15%左右。为改善黄麻纤维性能，扩展其应用领域，这些杂质的去除很有必要。生物精炼的主要原理就是利用酶作用的专一性，使酶只与纤维中某一化学组分作用，并使其从混合物中脱离，而保留纤维中有用的组分［3］。
2.2木质素去除效果分析参考GB5889－86，以72%浓硫酸水解法对不同处理后黄麻机织布中的木质素进行定量测定，并计算其木质素去除率，结果见表2。漆酶能够降解木质素而生成木质素的低聚物，黄麻机织布经漆酶处理后，部分木质素可被降解而去除。木聚糖酶能够水解黄麻纤维中的半纤维素，草酸铵能够去除残留的果胶，与半纤维素和果胶结合的木质素也随之从纤维上脱落下来，从而起到去木质素作用，同时使更多的木质素暴露在纤维表面，有利于漆酶的催化降解。由表2可知，漆酶单独处理时木质素的去除程度并不高，仅有8%。联合处理可提高木质素的去除效率，其中木聚糖酶、漆酶联合处理可去除约20%木质素，草酸铵、木聚糖酶、漆酶联合处理木质素去除率可达30%。但总体来讲，两种生物酶对黄麻机织布上木质素的去除作用并不显著，这可能是由于生物酶只能作用到纤维的表面，即胞间层及初生层，对次生层无效的缘故。黄麻纤维中分布在次生层的木质素约为70%，胞间层的木质素仅占30%左右，生物酶仅能对胞间层的30%木质素起作用。SenGupta和Callow报道了黄麻沤麻亦只能去除初生胞壁中的木质素，并指出次生细胞壁的木质素即使是在强有机酸的作用下也不会膨胀［8］。因此，若要更大程度地去除木质素，仍需与作用强烈的物理法(蒸汽爆破，等离子体处理等)或化学法(强碱、氧化剂处理等)联合处理。与纤维素酶进行联合处理也是一种可行的方法，纤维素酶能够水解黄麻中的纤维素，使木质素更多地暴露出来，这些的木质素便可被漆酶催化降解进而去除［9］，但应同时控制纤维素酶的用量和作用时间，以防止纤维素过度水解，造成纤维强力严重损失。
2.3黄麻机织布红外分析对草酸铵、木聚糖酶、漆酶联合处理和未经处理的黄麻机织布进行衰减全反射红外光谱扫描，谱图如图1所示。参考相关文献［10］，确定了黄麻机织布红外光谱特征峰及归属，见表3。1731cm－1和1646cm－1处为黄麻纤维中木质素羰基伸缩振动吸收峰，1594cm－1和1506cm－1处为木质素芳香族骨架振动，由图1可以看到处理后黄麻机织布吸收峰的强度均有所降低，表明经处理后黄麻机织布中木质素含量降低，这和前面木质素去除率的数据及分析结果一致。纤维素和半纤维素中的单糖单元含有醚键，位于1242cm－1－1031cm－1处的C－O伸缩振动吸收峰为黄麻纤维中纤维素和半纤维素的特征吸收峰。由图1可以看到黄麻机织布经处理后此吸收峰的强度亦有微量降低，说明在处理过程中有部分半纤维素同时被除去，这是由于木聚糖酶对黄麻纤维中的半纤维素水解造成的。
2.4黄麻机织布性能分析对不同处理后黄麻机织布的褶皱性进行了测试，结果如图2所示。由图2可知，未经处理的黄麻机织布褶皱性较差，经不同处理后其折皱回复角均有不同程度的提高，其中以草酸铵、木聚糖酶、漆酶联合处理效果最好。对不同处理后黄麻机织布的力学性能进行了测试，结果如图3和图4所示。由图3和图4可知，未经处理的黄麻机织布断裂强力高，纤维模量大，且断裂伸长率低，弹性差。经漆酶单独处理后，织物断裂强力有微量增加，断裂伸长率显著提高，在未降低纤维强力的情况下改善了其柔韧性。这可能是由于漆酶对木质素的降解聚合两方面作用引起的，纤维上未被漆酶去除掉的木质素其聚合度得到进一步提高，从而使纤维强力、弹性同时提升。木聚糖酶、漆酶联合处理和草酸铵、木聚糖酶、漆酶联合处理因对木质素和半纤维素等杂质去除较多，导致纤维强力下降，草酸铵、木聚糖酶、漆酶联合处理的黄麻机织布断裂强力已不足原麻一半。两种联合处理的黄麻机织布在强力下降的同时，断裂伸长有所增加，但不及漆酶单独处理的效果。
3结论
木质素纤维范文第2篇
关键词：白腐真菌；木质素降解；复合诱变
中图分类号：Q933 文献标识码：A 文章编号：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
生物质是一种可再生并能转化为乙醇、生物柴油等燃料的能源物质，其中木质纤维素作为全球储存量最大的生物质，是最具前景的能源物质之一［1］。秸秆作为一种农业废弃物，是木质纤维素的重要来源，在世界各地都有着丰富的储量，仅在中国每年就有大约2亿t的秸秆产出，但大部分都被直接焚烧或者丢弃，这不仅浪费资源而且造成环境污染［2］。
木质纤维素主要组分包括纤维素（30％～50％），半纤维素（15％～35％）和木质素（10％～30％）［3］。由于这些大分子物质的相互缠绕，木质纤维素在自然条件下很难被降解，将它转化为生物质能源则需要经过多步的处理。首先是前处理，主要去除木质素和半纤维素，目前的处理方法有物理、化学、生物以及综合处理法，其中，生物法由于环境友好、反应温和、成本低廉等优点而备受关注。
生物法中白腐真菌是目前已知的降解木质素性能最好的微生物［4］。国内外学者已在这方面进行了大量的研究，但筛选出的菌株普遍存在木质素降解率低、降解周期长等问题。如张杰等［5］筛选出1株秸秆降解白腐真菌P5，15 d后木质素降解率为11．47％；Zhang等［6］筛选出1株竹基质选择性降解菌Perenniporia sp．，木质素降解率只有8．66％，而且发酵时间为4周；杜海萍［7］分离出1株糙皮侧耳菌，木质素降解率仅有16．41％。从实验室已有的木质素降解菌出发，通过紫外微波复合诱变筛选得到1株木质素降解率较高的白腐真菌“3－8”，在发酵14 d时木质素降解率提高到48．43％，该研究可为生物制浆和饲料等行业提供参考。
1 材料与方法
1．1 材料
1．1．1 菌种来源 实验室保存的9株白腐真菌。
1．1．2 玉米秸秆 取自成都市双流县，经粉碎过40目筛，备用。
1．1．3 培养基 PDA固体培养基：去皮土豆200.0 g，葡萄糖20.0 g，KH2PO4 3．0 g，MgSO4·7H2O 1．5 g，去离子水1 000 mL，琼脂18.0 g。初筛培养基：PDA固体培养基＋0．01％愈创木酚、PDA固体培养基＋0．01％苯胺蓝、氯化锰筛选平板（MnCl2·4H2O 0．115 g， 琼脂18.0 g， 去离子水1 000 mL）。复筛培养基：准确称取玉米秸秆粉5．0 g，装入250 mL的三角瓶，再加入9 mL去离子水。
木质素纤维范文第3篇
关键词：SMA纤维稳定剂 吸油率拌和和易性 路用性能
SMA沥青混合料作为一种骨架嵌挤型混合料，具有典型的“三多一少”的特征。为了解决SMA中沥青的稳定性问题，必须在SMA混合料中掺加适量的纤维稳定剂。当前SMA沥青混合料中常用的纤维稳定剂有木质素纤维、聚酯纤维、矿物纤维三类，其中以木质素纤维应用最为普遍。纤维在SMA沥青混合料中的主要作用有以下几方面：（1）纤维保证SMA沥青混合料在储存、运输和摊铺过程中不发生析漏和流淌。（2）纤维可以提高沥青和矿粉形成的玛蹄脂的粘附性，起到增粘的作用，提高混合料的抗剥离性能。本文通过在SMA-13沥青混合料中掺加不同类型纤维，从纤维的施工和易性、SMA沥青混合料的路用性能等几个方面进行比较，比较几种不同纤维对SMA沥青混合料性能的影响。
1纤维类型概述
木质素纤维是天然木材经过化学处理，所含有的木质素和大部分的纤维被分解后，留下来的惰性有机物所形成的一种显纤维结构连。由于是经过高温处理的，所以其化学性质非常稳定，不易被酸碱所腐蚀。
聚酯纤维是以聚酯为主要原料，添加一定的功能母料，通过熔融、挤出、高速喷丝、高倍率拉伸后，经特殊表面处理工艺生产而成。其外观为多根纤维单丝交聚而成的束状结构。聚酯纤维除具有纤维细度大、强度高、易分散的特点，还具有突出的耐高温性能。
矿物纤维是一种无机材料，系采用玄武岩和石灰岩在1600℃高温熔融、编纺、抽丝并经表面处理上胶而成。矿物纤维软化点高（1200℃），具有更好的耐高温能力及低温稳定性。
2采用不同纤维的SMA混合料性能研究
选择国内常用的SMA13级配，分别掺加0.3%木质素纤维，0.3%聚酯纤维，0.4%矿物纤维，分别进行配合比设计，最终确定掺加木质素纤维的SMA13的最佳油石比为6.1%，掺加聚酯纤维的SMA13的最佳油石比为5.8%,掺加矿物纤维的SMA13的最佳油石比为5.6%。然后进行掺加不同纤维的SMA混合料的路用性能试验，比较纤维对SMA沥青混合料性能的影响。
2.1飞散试验
试验条件：将成型的马歇尔试件(双面各击实75次)在20±0.5℃水温下浸泡20小时，然后采用洛杉矶磨耗试验机旋转300次进行飞散测试，试验结果见表2.1-1。从试验结果可以看出三种掺加纤维的沥青混合料的抗飞散能力均满足规范要求。
表2.1-1 飞散试验结果
纤维
类型 飞散率1
（%） 飞散率2（%） 飞散率3（%） 飞散率4（%） 平均值
（%） 要求
（%）
木质素纤维 2.2 2.4 2.3 2.3 2.3 ≤15
聚酯纤维 1.9 2.0 1.8 1.6 1.8
矿物纤维 1.2 1.3 1.7 1.4 1.4
从飞散试验可以看出三种类型的混合料的飞散率均远远低于15％的规范要求。三种类型纤维SMA混合料的飞散率相差不大，说明三种混合料均具有良好的抗飞散性能。
2.2高温性能研究
本次通过高温车辙试验，对比掺加不同纤维稳定剂沥青混合料的高温抗车辙性能。试验参照我国公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ052-2000），进行高温性能比较研究，试验温度为60℃，轮压为0.7MPa。具体试验结果如表2.2-1。
表2.2-160℃车辙试验动稳定度结果（次/mm）
纤维类型 1 2 3 平均值 要求（％） 变异系数（％） 要求（％）
木质素纤维 4846 4500 4846 4731 ≥2500 4.2 ≤20
聚酯纤维 7000 6300 6300 6533 6.2
矿物纤维 7000 7000 7875 7292 6.2
考虑到国内具体气候条件，实验室也对三种沥青混合料进行了70℃动稳定度试验，试验结果见表2.2-2。
表2.2-270℃车辙试验动稳定度结果（次/mm）
纤维类型 1 2 3 平均值 要求（％） 变异系数（％） 要求（％）
木质素纤维 3938 3706 4200 3948 ≥2500 6.3 ≤20
聚酯纤维 5727 5727 6300 5918 5.6
矿物纤维 7000 7000 6300 6767 6.0
改性沥青SMA的由于其良好的骨架嵌挤作用，高温稳定性特别优良。三种SMA混合料的抗车辙性能均较好，满足国内改性沥青混合料设计指标要求，在70℃条件下，三种沥青混合料依然可以满足大于等于2500次/mm的要求。
从动稳定度试验可以看出，5.8％油石比的聚酯纤维和5.6％油石比的矿物纤维沥青混凝土的动稳定度结果均高于6.1％油石比的木质素纤维。为了评价油石比不同对混合料抗车辙的影响，本次同时成型油石比为5.8％的木质素纤维SMA-13车辙板，进行60℃高温车辙试验，与5.8％油石比的聚酯纤维混合料进行比较，试验结果见表2.2-3。
表2.2-360℃车辙试验动稳定度结果（次/mm）
纤维类型 油石比（％） 1 2 3 平均值
木质素纤维 5.8 6300 5727 5727 5918
聚酯纤维 5.8 5727 5727 6300 5918
从表2.2-3可以看出，采用木质素纤维的SMA沥青混合料，当油石比采用5.8％时，混合料的动稳定度与采用相同油石比的聚酯纤维SMA沥青混合料相近。由此可见，一贯认为聚酯纤维、矿物纤维能够显著提高改性沥青SMA混合料的高温抗变形性能的观点值得研究，油石比的变化对于SMA沥青混合料的高温性能影响更大。
参考文献：
[1] JTJ052-2000，公路工程沥青及沥青混合料试验规程。
[2] JTG F40－2004，公路沥青路面施工技术规范。
[3] 沈金安，改性沥青与SMA路面，北京：人民交通出版社，1999。
不同纤维对SMA沥青混凝土性能的影响
方永廉
摘要：SMA沥青混合料沥青用量较一般沥青混合料大，需要添加专门的纤维稳定剂解决沥青的离析问题。本文通过大量试验，比较三种国内有代表性的木质素纤维、聚酯纤维、矿物纤维的吸油率、拌和和易性以及掺加此三种纤维的SMA沥青混合料的路用性能，以此推荐适合于SMA沥青混合料的价格合理、性能优良的纤维稳定剂。
关键词：SMA纤维稳定剂 吸油率拌和和易性 路用性能
SMA沥青混合料作为一种骨架嵌挤型混合料，具有典型的“三多一少”的特征。为了解决SMA中沥青的稳定性问题，必须在SMA混合料中掺加适量的纤维稳定剂。当前SMA沥青混合料中常用的纤维稳定剂有木质素纤维、聚酯纤维、矿物纤维三类，其中以木质素纤维应用最为普遍。纤维在SMA沥青混合料中的主要作用有以下几方面：（1）纤维保证SMA沥青混合料在储存、运输和摊铺过程中不发生析漏和流淌。（2）纤维可以提高沥青和矿粉形成的玛蹄脂的粘附性，起到增粘的作用，提高混合料的抗剥离性能。本文通过在SMA-13沥青混合料中掺加不同类型纤维，从纤维的施工和易性、SMA沥青混合料的路用性能等几个方面进行比较，比较几种不同纤维对SMA沥青混合料性能的影响。
1纤维类型概述
木质素纤维是天然木材经过化学处理，所含有的木质素和大部分的纤维被分解后，留下来的惰性有机物所形成的一种显纤维结构连。由于是经过高温处理的，所以其化学性质非常稳定，不易被酸碱所腐蚀。
聚酯纤维是以聚酯为主要原料，添加一定的功能母料，通过熔融、挤出、高速喷丝、高倍率拉伸后，经特殊表面处理工艺生产而成。其外观为多根纤维单丝交聚而成的束状结构。聚酯纤维除具有纤维细度大、强度高、易分散的特点，还具有突出的耐高温性能。
矿物纤维是一种无机材料，系采用玄武岩和石灰岩在1600℃高温熔融、编纺、抽丝并经表面处理上胶而成。矿物纤维软化点高（1200℃），具有更好的耐高温能力及低温稳定性。
2采用不同纤维的SMA混合料性能研究
选择国内常用的SMA13级配，分别掺加0.3%木质素纤维，0.3%聚酯纤维，0.4%矿物纤维，分别进行配合比设计，最终确定掺加木质素纤维的SMA13的最佳油石比为6.1%，掺加聚酯纤维的SMA13的最佳油石比为5.8%,掺加矿物纤维的SMA13的最佳油石比为5.6%。然后进行掺加不同纤维的SMA混合料的路用性能试验，比较纤维对SMA沥青混合料性能的影响。
2.1飞散试验
试验条件：将成型的马歇尔试件(双面各击实75次)在20±0.5℃水温下浸泡20小时，然后采用洛杉矶磨耗试验机旋转300次进行飞散测试，试验结果见表2.1-1。从试验结果可以看出三种掺加纤维的沥青混合料的抗飞散能力均满足规范要求。
表2.1-1 飞散试验结果
纤维
类型 飞散率1
（%） 飞散率2（%） 飞散率3（%） 飞散率4（%） 平均值
（%） 要求
（%）
木质素纤维 2.2 2.4 2.3 2.3 2.3 ≤15
聚酯纤维 1.9 2.0 1.8 1.6 1.8
矿物纤维 1.2 1.3 1.7 1.4 1.4
从飞散试验可以看出三种类型的混合料的飞散率均远远低于15％的规范要求。三种类型纤维SMA混合料的飞散率相差不大，说明三种混合料均具有良好的抗飞散性能。
2.2高温性能研究
本次通过高温车辙试验，对比掺加不同纤维稳定剂沥青混合料的高温抗车辙性能。试验参照我国公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ052-2000），进行高温性能比较研究，试验温度为60℃，轮压为0.7MPa。具体试验结果如表2.2-1。
表2.2-160℃车辙试验动稳定度结果（次/mm）
纤维类型 1 2 3 平均值 要求（％） 变异系数（％） 要求（％）
木质素纤维 4846 4500 4846 4731 ≥2500 4.2 ≤20
聚酯纤维 7000 6300 6300 6533 6.2
矿物纤维 7000 7000 7875 7292 6.2
考虑到国内具体气候条件，实验室也对三种沥青混合料进行了70℃动稳定度试验，试验结果见表2.2-2。
表2.2-270℃车辙试验动稳定度结果（次/mm）
纤维类型 1 2 3 平均值 要求（％） 变异系数（％） 要求（％）
木质素纤维 3938 3706 4200 3948 ≥2500 6.3 ≤20
聚酯纤维 5727 5727 6300 5918 5.6
矿物纤维 7000 7000 6300 6767 6.0
改性沥青SMA的由于其良好的骨架嵌挤作用，高温稳定性特别优良。三种SMA混合料的抗车辙性能均较好，满足国内改性沥青混合料设计指标要求，在70℃条件下，三种沥青混合料依然可以满足大于等于2500次/mm的要求。
从动稳定度试验可以看出，5.8％油石比的聚酯纤维和5.6％油石比的矿物纤维沥青混凝土的动稳定度结果均高于6.1％油石比的木质素纤维。为了评价油石比不同对混合料抗车辙的影响，本次同时成型油石比为5.8％的木质素纤维SMA-13车辙板，进行60℃高温车辙试验，与5.8％油石比的聚酯纤维混合料进行比较，试验结果见表2.2-3。
表2.2-360℃车辙试验动稳定度结果（次/mm）
纤维类型 油石比（％） 1 2 3 平均值
木质素纤维 5.8 6300 5727 5727 5918
聚酯纤维 5.8 5727 5727 6300 5918
从表2.2-3可以看出，采用木质素纤维的SMA沥青混合料，当油石比采用5.8％时，混合料的动稳定度与采用相同油石比的聚酯纤维SMA沥青混合料相近。由此可见，一贯认为聚酯纤维、矿物纤维能够显著提高改性沥青SMA混合料的高温抗变形性能的观点值得研究，油石比的变化对于SMA沥青混合料的高温性能影响更大。
参考文献：
[1] JTJ052-2000，公路工程沥青及沥青混合料试验规程。
木质素纤维范文第4篇
关键词：纤维沥青混合料 低温抗裂 技术性能应用研究
中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：
我国北方（II4）低温地区，修筑的沥青混合料路面结构层的裂缝现象比较典型，裂缝的产生不仅破坏了路面的连续性、整体性和美观，而且会从裂缝中不断渗入水分导致基层甚至路基软化、路面承载力下降直至路面早期破坏，同时伴有车辙和抗滑表层摩擦系数不足等影响行车功能的质量问题，即有施工质量的控制问题也有沥青混合料类型设计理论方面的因素缺陷问题。
1、开裂机理：半刚性基层沥青路面裂缝大致可分为三种：疲劳裂缝、温度裂缝和反射裂缝。
1.1、疲劳裂缝主要是由于行车荷载引起的。在重复荷载作用下，结构层底部产生拉应力，当拉应力大于材料的疲劳抗拉强度时，结构层就会开裂，并逐渐扩展。疲劳开裂的早期现象是路面在纵横向出现间断的裂缝，之后，路面出现龟裂并伴有更多的变形。这种现象目前主要存在于中低级道路中。
1.2、疲劳开裂一般由多种原因引起，如重复的疲劳荷载作用，路面结构设计不合理或厚度不足，排水不畅、施工质量不好等都可能导致出现疲劳开裂。如果路面在开放交通后短短几年内出现开裂，则可能是路面经受到超载的作用。
1.3、温度裂缝是由于温度变化引起的。当外界温度下降，特别是温度骤降，造成路面材料体积收缩，收缩产生的拉应力超过路面材料的抗拉强度时，沥青路面就开裂。在一般情况下，由于沥青混合料有良好的应力松弛性能，温度升降产生的变形不致于产生过高的温度应力，但当气温骤降时，由于沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力的增长，超过其极限拉伸应变，便产生开裂。温度收缩开裂主要是横向裂缝。
一般认为低温开裂与路面材料有关，硬的材料比柔的材料更容易出现低温开裂，沥青在环境因素的作用下出现氧化就更容易出现低温开裂。因此，为了减少低温开裂，通常选用软的沥青，减少沥青混合料的空隙率。但是如何保证高温稳定性和低温抗裂性是难以取舍的技术问题。
2、沥青混合料柔性面层的抗裂措施
普通沥青混合料是以沥青作为基体，以集料作为增强相的颗粒状复合材料。其中，集料是主要承载成分起骨架作用；沥青起到粘结集料并传递各种应力的作用。若掺加纤维后，纤维成为分散质，属于增强相的构成。对于低温抗裂性具有顽强的力学性能。矿物纤维在沥青混合料中的应用在国外已经形成技术惯例，在考虑高温稳定性的同时必须兼顾沥青混合料的低温抗裂性，因此；采用纤维沥青混合料的面层设计具有必要的技术意义，国外有研究资料表明；认为矿物纤维还利于沥青混合料的再生利用。
通常认为在传统的密级配沥青混合料中，纤维的作用主要有以下几点：①加筋作用。在混合料中掺加纤维，纤维在混合料中以一种三维的分散相存在，起到加筋作用。②分散作用。纤维可将使用量颇大的沥青矿粉胶团适当分散在集料间，减少铺筑路面时的“油斑”现象。③吸附及吸收沥青作用。充分吸附（表面）及吸收（内部）沥青，从而使沥青用量增加，沥青油膜变厚，提高混合料的耐久性。④稳定作用。纤维使沥青膜处于比较稳定的状态，尤其是在夏天高温季节，沥青受热膨胀，纤维内部的空隙还将成为一种缓冲的余地，不致成为自由沥青而泛油。⑤增粘作用，提高粘结力。纤维可以增加沥青与矿料的粘附性，提高集料之间的粘结力，降低析漏。
3、 纤维种类的选择及其特性
纤维是一种细长而柔韧性好的增强材料，从来源上可以分为两大类：天然纤维和合成纤维。天然纤维是用天然高聚物经过化学处理和机械加工制得的；合成纤维是以天然或合成的高分子物质作原料，经过化学处理与机械加工制造而成的，在沥青路面工程中应用较多的是木质素纤维、聚合物化学纤维和矿物纤维。
3.1、木质素纤维；木质素纤维（图1）是天然木材经过化学处理得到的有机纤维，其物质结构是由葡萄糖分子组成的长分子链结构。路面工程用木质素纤维通常有两种形态：一种是经过技术处理的絮状纤维；另一种是颗粒状纤维。后者是由木质素纤维与沥青按照2:1或者4:1重量比拌制而成的颗粒。颗粒状纤维最大的好处是不怕受潮，机械化添加容易实现。显然，这是针对絮状木质素纤维容易吸潮、容易结团、不宜长时间堆放并且拌和时分散困难的缺点而研制的。
木质素纤维最突出的性能是吸油率高，这对容易发生沥青析漏的SMA和排水沥青混合料是一个“对症下药”的切入点。木质素纤维又具有相对明显的价格优势，近年来国内SMA路面普遍采用木质素纤维，在诸多工程中得到了广泛应用。本研究中试验用到的木质素纤维为JLS-SMA-1木质素纤维。
图1、木质素纤维图2、聚丙烯腈纶纤维图3、玄武岩矿物纤维
3.2、聚合物化学纤维： 聚合物化学纤维（图2）为合成纤维，它们的研制和应用来源于纺织纤维，是以合成高聚物为原料经化学处理得到的。在聚合物化学纤维中，沥青路面中常用的是聚酯纤维（涤纶）和丙稀酸纤维（腈纶）。其中，在我国应用较多的是来自美国的PETROFLEX和BONIFIBER两种聚酯纤维，及英国的DOLANIT AS聚丙烯腈纶纤维。近年来，国产聚合物化学纤维也开发成功，其聚合物化学纤维的抗拉强度较高，具有较高的断裂延伸率，因此，其在沥青混合料中应该更能发挥加筋、增韧的作用，提高沥青混合料的低温抗裂性能和疲劳耐久性。同时，其吸油性能虽然逊于木质素纤维，但是用以防止沥青混合料的析漏效果还是很好的。但其价格高于木质素纤维，而且其高温稳定性值得注意。试验用到的聚合物化学纤维是DOLANIT AS聚丙烯腈纶纤维。
3.3、矿物纤维
矿物纤维（图3）是利用天然矿物经化学处理和机械加工制得的。目前在沥青路面中应用的矿物纤维主要是石棉纤维和玄武岩矿物纤维。现在许多国家已经禁止使用石棉纤维，我国也正在逐步淘汰。
现在比较看好的方向是玄武岩矿物纤维，经选用合适的玄武岩矿物原料、高温熔融提炼、编纺抽丝及表面处理等多道工序加工而成。由于矿物纤维来自矿物，其应用在沥青混合料中的效果也因此有着性能独具的特点。首先，矿物纤维的强度及弹性模量很高；其次，矿物纤维同沥青之间有很好的表面亲和力，这种亲和力可以从玄武岩集料与沥青的粘附性上得到启示；同时，其优势也在于同矿料之间的联合作用容易实现。此外，矿物纤维的工作温度可以达到700℃，在混合料拌和温度范围内根本不用担心失效问题。
我国矿物纤维的应用还很少，试验中采用的矿物纤维为进口福倍（Fibrox）矿物纤维。
4、不同纤维沥青混合料的性能检验
试验采用相同级配，对掺加纤维的沥青混合料进行了性能验证。纤维的掺量为纤维生产厂家推荐的掺量，油石比为相应纤维掺量下的最佳油石比，试验结果见下表：
小结：(a) 掺加木质素纤维后，油石比较其他两种纤维明显增大，并且，弯拉应变较其他纤维增加较为明显 (b) 掺加聚丙烯腈纶纤维，水损坏能力较其他两种纤维显著提高。(c) 掺加玄武岩矿物纤维后，动稳定度较其他两种纤维有显著提高。
参考文献
[1] 交通部公路科学研究所.公路工程沥青及沥青混合料试验规程[M].北京：人民交通出版社，2000.
木质素纤维范文第5篇
【关键词】纤维沥青混合料；路用性能；结构参数；影响规律
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）路用纤维不仅能够改善沥青混合料的高温、低温等路用性能，也因为其设计方法简单、对原材料的要求较低、施工工艺改变较少在道路工程中受到越来越多的青睐。目前，我国在纤维产品以及相应的配套设备等已经有了一整套成熟的研究成果和使用经验，路用纤维的应用已由最初的道路面层的纤维沥青混凝土到桥梁的沥青加铺层、水泥混凝土路面和机场跑道罩面等，再到各式各样的沥青混合料中，如 SMA 路面、薄层或超薄层的沥青混凝土、多孔性沥青混凝土 （OGFC）、稀浆封层和双层防裂上铺层等[1]。用于沥青混合料的纤维种类很多，但大多选用木质素纤维、矿物纤维或聚合物纤维，我国为此还分别颁布了 《沥青路面用木质素纤维》 JT/T533-2004 和《沥青路面用聚合物纤维》 JT/T534-2004。
（2）纤维沥青混合料的设计、施工与普通沥青混合料主要过程比较类似，但纤维沥青混合料的特殊性决定了两者还是存在差别。掺加纤维后沥青混合料的物理指标和路用性能均发生相应的改变，如果不能系统分析纤维对沥青混合料指标体系的影响，就会在纤维沥青混合料的设计和施工中无法准确把握其精髓，可能会由于这样或那样的原因而导致混合料力学性能和路用性能的降低。
（3）本文选用两种常用的路用纤维，通过室内研究分析纤维的类型、剂量对沥青混合料的物理、力学参数进行规律性研究，结合对路用性能的影响变化规律分析，以期能准确了解和把握纤维沥青混合料力学参数的特点和路用性能的本质，为纤维沥青混合料的设计、施工提供参考。
2. 研究方案和材料选择
本文选用公路中常用的木质素纤维和聚合物纤维作为研究基础，木质素纤维为国产的松散装木质素纤维，聚合物纤维为国外进口的聚酯纤维[2]。沥青混合料类型选择AC-10型，级配见表1。沥青为 SBS 改性沥青，集料选用玄武岩，矿粉为石灰岩磨细而成。添加纤维到沥青混合料中的方法有干拌法和湿拌法两种，本文选取拌合效果好、易于分散的干拌法。首先，将烘干到预定温度的集料放入拌合锅内进行简单搅拌，接着添加需要数量的纤维进行混合、分散搅拌，最后再添加沥青和矿粉拌合均匀。
3. 纤维对沥青混合料路用性能影响分析
3.1 纤维对马歇尔试验结果的影响。
（1）由图1发现，当油石比较小时 （例如0.35%，木质素纤维>0.45%） 纤维沥青混合料的马歇尔稳定度减小幅度较大；当油石比较大时，相同油石比下纤维沥青混合料的马歇尔稳定度高于普通沥青混合料，这说明油石比较小而纤维剂量较大时，沥青用量不够，纤维吸收不充分，无法增大集料表面裹覆的结构沥青膜的厚度，不能有效改善沥青的稳定性，因而纤维沥青混合料的马歇尔稳定度反而有所降低，而随着沥青用量的增加，纤维的改善作用得以充分发挥，混合料的稳定度也有了较大的增加[2]。
（2）图2说明，马歇尔稳定度随纤维剂量的增加有一个峰值，两者的峰值对应的剂量基本在 0.2%～0.4%附近，添加过多的纤维可能会由于试件的击实效果，影响到混合料内部结构而使稳定度下降。
（3）分析图3和图4，随着纤维剂量的增加，流值逐渐增大，这可能是由于纤维的加入使沥青混合料结构韧性加大从而导致在承受马歇尔荷载时能够有较大的变形，尤其是剂量大时特征越明显。
3.2 纤维对沥青混合料高温性能的影响分析。
（1）图5 可知，纤维的添加可以较好地改善沥青混合料高温性能，但改善的效果因纤维种类而不同，从整体上来说，沥青混合料添加聚酯纤维比木质素纤维效果好[3]。纤维沥青混合料的动稳定度与纤维的剂量有一个峰值，两者比较理想的剂量均在 0.2～0.4%，当纤维剂量较小时纤维沥青混合料的动稳定度和普通沥青混合料的相比增加不明显，当沥青混合料中含有一定的剂量 （超过0.15%） 时，就具有一定的改善效果；当纤维剂量超过合理范围 （大于0.4%） 时，会由于纤维胶结和桥接的影响而使混合料的成型困难、压实难度增大，从而导致动稳定度下降，而且高剂量纤维需要昂贵的经济代价，显然也是不合理的。
（2）图6反映了不同类型纤维沥青混合料的油石比与动稳定度的关系。按动稳定度值来分析，聚酯纤维的最佳油石比小于木质素纤维大概0.2%左右；从对动稳定度的敏感性分析，聚酯纤维对混合料动稳定度敏感程度要大于木质素纤维，这就要求在施工聚酯纤维沥青混合料时对施工工艺的质量要求更高，尤其是对沥青混合料的油石比控制。
3.3 纤维对沥青混合料低温性能的影响分析。
（1）沥青混合料在掺加纤维后可以比较好的提高沥青混合料的低温抗裂性能。图7说明，纤维对沥青混合料低温性能的改善聚酯纤维要优于木质素纤维。对于纤维沥青混合料来说，当纤维剂量较小时，沥青混合料的低温弯曲应变提高的幅度比较大，当超过一定界限，低温性能基本不变化甚至可能下降，聚酯纤维的界限是0.225%，木质素纤维是 0.3%。
（2）图8说明了纤维沥青混合料的低温性能随油石比变化的规律，要想得到较好的低温性能，木质素纤维混合料的油石比要略高于聚酯纤维；从敏感性分析，聚酯纤维混合料的低温性能对油石比的变化的敏感程度低于木质素混合料，尤其是沥青用量偏多时。
3.4 纤维剂量与水稳性的关系。
（1）沥青混合料的水稳性采用残留稳定度和冻融劈裂试验来分析。图9和图10显示纤维混合料的残留稳定度、冻融劈裂强度与纤维剂量的关系。
（2）图9和图10均说明沥青混合料中掺加纤维对水稳性的改善具有一定的效果，而且随纤维剂量的增加，改善效果存在一峰值[4]。依据残留稳定度试验结果，掺加木质素纤维的效果要好，最佳剂量木质素纤维为0.3%，聚酯纤维为0.35%；依据冻融劈裂试验结果，掺加聚酯纤维的效果要好，最佳剂量聚酯纤维为0.225%，木质素纤维为0.4%。
（3）综上分析，纤维沥青混合料有一个合理的剂量，可以比较好的改善高温、低温以及水稳性能。结果表明，聚酯纤维的剂量以小于0.225%，木质素纤维以小于0.3%为宜。
4. 结论和建议
依据本文的研究结果，可以得出以下结论：
（1） 沥青混合料在加入纤维后降低了密度随油石比变化的敏感性，但是当纤维剂量过大时，密度降低幅度加大但对沥青的敏感性又有所提高。
（2） 纤维的添加可以较好地改善沥青混合料高温性能，但改善的效果因纤维种类而不同，从整体上来说，沥青混合料添加聚酯纤维有比木质素纤维效果好，聚酯纤维对混合料动稳定度敏感程度要大于木质素纤维。两者纤维比较理想的剂量均为0.2～0.4%。
（3） 依据纤维对沥青混合料低温性能的改善效果，聚酯纤维要优于木质素纤维；聚酯纤维混合料的低温性能对油石比的变化的敏感程度低于木质素混合料，尤其是沥青用量偏多时。
参考文献
[1] 周亮，等.纤维对沥青混合料高温性能影响分析，武汉理工大学学报，2008.
[2] 张宜洛，等. 施工温度对纤维沥青混合料性能指标的影响规律研究，公路，2006.
[3] 李 伟，凌天清等.路面纤维沥青应力吸收中间层试验研究重庆，重庆交通大学学报，2009.
[4] 李坤，李玉华. 纤维封层层间粘结强度形成机理[J]. 公路交通技术，2009.
[基金项目]河南省2013年科技发展计划项目（132102210464）：沥青路面纤维增强封层关键技术研究。
