[发明专利]一种用于沥青路面面层的改性同芯复合细纤维及应用

说明书

技术领域

本发明属于道路建设领域，具体涉及一种用于沥青路面面层的同芯复合细纤维及应用。

背景技术

沥青是一种具有粘弹塑性的材料，对温度特别敏感。一般情况下，低温抗裂性能好的沥青高温时容易流动变形，而高温性质好的沥青在低温时又容易变脆变硬。所以，夏冬温差大的地区就选择不到理想的沥青结合料。

沥青路面作为一种无接缝的连续式路面，具有力学强度好、行车平稳、无扬尘、无振动、低噪音及易于机械施工等优点；但也存在一些路面易发生早期破坏、车辙、开裂、泛油、坑槽等缺点。

现有技术中普遍通过在沥青混合料中加入纤维材料来改善沥青路面的整体物理、力学性能。如掺聚酯纤维(PET)的沥青混合料、掺玻璃纤维的沥青混合料等。近几年来，掺纤维的沥青混合料铺筑的沥青路面不仅能增强路面的结构强度，而且路面的抗弯、拉、剪的能力和抗裂缝能力均能明显改善；在路面维修养护中也渐渐表现出其优势。

关于纤维沥青路面，国外学者已经做了不少的研究工作，并得到了大范围的推广，最具代表性的有“美国战略公路研究计划”(SHRP)，SMA与OGFC等新型路面结构；还有SBS、SBR沥青改性技术等。

目前沥青路面面层采用的工程纤维大多为单一高分子材料如PET纤维、PAN纤维等，或上述纤维的简单混合，由于纤维表面光滑，与胶结料结合力不大，在某些情况下容易拔出，影响工程纤维的增强效果。

如公开号为CN103803829A的中国专利文献公开了一种沥青混凝土用混合纤维，由以下重量份的原料混合而成：木质素纤维37％～43％，聚酯纤维18％～22％，玄武岩纤维39％～42％。

现有技术主要关注纤维的添加种类及纤维的级配比例，较少关注纤维与沥青混合料的粘结强度对沥青路面的影响。

发明内容

本发明提供一种同芯复合细纤维，解决了沥青路面用工程纤维粘结力及工程用复合纤维残余应力不一致引起的卷曲等技术问题，通过本发明的制造方法可提高工程纤维的粘结力、强度及模量，进一步提高纤维沥青混合料的多项性能。

本发明通过皮层的低熔点、高粘度高分子材料与沥青高度熔合，显著提高粘结强度，更好发挥纤维的加筋作用，进一步提高沥青混合料的性能。

一种用于沥青路面面层的同芯复合细纤维，通过如下制备方法获得：

加工待改性的同芯复合细纤维，其皮层熔点120-160℃，芯层熔点240℃；

待改性的同芯复合细纤维经过多级牵伸后，在烘道内进行后处理，其中烘道的温度为80-100℃，停留时间10-20分钟。

为了保证纤维具有高强度高模量，且考虑皮层与芯层残余应力差距较大的问题，本发明对在原长纤全牵伸生产工艺要求七辊牵伸的基础上再加一组或多组七辊牵伸，多级牵伸后，可达到如下力学指标：

抗拉强度大于500MPa；

初始模量大于5000MPa；

断裂伸长率15-30％；

以上指标符合沥青用工程纤维的要求，将普通短纤的纺丝工艺提升到了工程纤维的技术要求。工程纤维的测试方法按GB/T21120-2007中的要求。

作为优选，所述多级牵伸为2-4级七辊牵伸，每一级牵伸倍率为2-4。进一步优选，采用2级七辊牵伸，每一级牵伸倍率为3。采用多级牵伸，显著减少断丝及内部残余应力，还能减小皮层与芯层的残余应力梯度。多级牵伸后的同芯复合细纤维的直径在10-30μm。

作为优选，在烘道内设有用于绕置同芯复合细纤维的低张力定型装置。所述烘道的长度为20-40米。

多级牵伸后的同芯复合细纤维经过烘道后处理，通过所述温度的热处理，减弱或消除皮层与芯层的残余应力，避免在加工过程中纤维卷曲。

低张力定型装置的作用为消除残余应力，避免该纤维因参与应力的不同形成卷曲(如果没有该定型装置，由于皮层与芯层的残余应力不一致，导致纤维卷曲，在搅拌楼投放后易导致混合料中形成结团，不能顺利分散，严重影响沥青混合料的增强效果，甚至产生致命缺陷)。

低张力定型装置包括进料辊、出料辊以及使纤维在烘道内迂回绕置的导向辊。作为进一步优选，牵伸后的同芯复合细纤维在烘道内停留10-20分钟；后处理温度80～90℃。

作为优选，待改性的同芯复合细纤维皮层采用PE或EVA。待改性的同芯复合细纤维芯层采用PET或PA66。