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木质素纤维改良黄土抗剪强度的试验研究

安全与环境工程 2022年第2期29卷 102-110页

作者：董超凡张吾渝孙翔龙解邦龙青海大学土木工程学院青海西宁810016 青海省建筑节能材料与工程安全重点实验室青海西宁810016

木质素纤维作为一种高效且绿色环保的新型改良材料,被不断用于土体改良的研究中。为探究影响木质素纤维改良黄土的因素,采用木质素纤维对青海西宁地区黄土进行改良加固,通过不固结不排水三轴剪切试验并结合扫描电镜试验研究了压实度、... 详细信息

木质素纤维作为一种高效且绿色环保的新型改良材料,被不断用于土体改良的研究中。为探究影响木质素纤维改良黄土的因素,采用木质素纤维对青海西宁地区黄土进行改良加固,通过不固结不排水三轴剪切试验并结合扫描电镜试验研究了压实度、木质素纤维掺量和围压对木质素纤维改良黄土抗剪强度的影响规律。试验结果表明:木质素纤维改良黄土的抗剪强度随压实度和围压的升高而增大;当木质素纤维掺量为5%时,改良黄土试样的抗剪强度较高,而木质素纤维掺量为7%时,改良黄土试样的抗剪强度有所降低;木质素纤维掺量的增加使改良黄土的应力-应变曲线由硬化型向软化型转变;木质素纤维改良黄土的黏聚力和内摩擦角随压实度的增加均呈线性上升趋势,并根据试验结果建立了压实度与改良黄土抗剪强度指标之间的函数关系。本文旨在为木质素纤维改良黄土的抗剪强度研究提供试验依据。

关键词：木质素纤维黄土抗剪强度指标扫描电镜三轴剪切试验

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木质素纤维黄土渗透性能影响因素研究

地下空间与工程学报 2022年第5期18卷 1539-1546,1564页

作者：解邦龙张吾渝孙翔龙谷遇溪青海大学土木工程学院西宁810016 青海省建筑节能材料与工程安全重点实验室西宁810016

为了研究木质素纤维作为改良材料时木质素纤维黄土的渗透特征,通过恒水头三轴渗透试验和扫描电镜试验对不同木质素掺量(掺量为1%、3%、5%和7%)和养护龄期(龄期为0 d、3 d、7 d和28 d)的木质素纤维黄土进行试验,探讨不同条件时木质素纤... 详细信息

为了研究木质素纤维作为改良材料时木质素纤维黄土的渗透特征,通过恒水头三轴渗透试验和扫描电镜试验对不同木质素掺量(掺量为1%、3%、5%和7%)和养护龄期(龄期为0 d、3 d、7 d和28 d)的木质素纤维黄土进行试验,探讨不同条件时木质素纤维黄土的渗透性及微观差异。试验结果表明:木质素纤维黄土的渗透系数随养护龄期增加先增大后减小(趋于稳定),部分后期又增大;施加的围压越大,试样的渗透系数越小;木质素纤维掺量为3%时,渗透系数最小,木质素纤维掺量在1%~7%范围内,渗透系数先减小后增大;木质素纤维掺量越多,木质素纤维间聚集现象更明显,掺量较小时黄土与木质素纤维的复合效果越好。对木质素纤维黄土渗透性影响因素的显著性顺序为木质素纤维掺量>围压>养护龄期。

关键词：木质素纤维黄土三轴渗透试验渗透系数

木质素纤维改良江淮地区膨胀土变形特性试验研究

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木质素纤维改良江淮地区膨胀土变形特性试验研究

作者：江亮安徽理工大学

学位级别：硕士

本文以淮南地区膨胀土为试验研究对象,采用室内试验的方法,对膨胀土以及木质素纤维改良膨胀土变形特性进行对比试验研究,在对膨胀土基本性质研究的基础上,分别实验研究膨胀土极其改良后的特性、三轴应力应变特性,并对木质素改良膨胀土... 详细信息

本文以淮南地区膨胀土为试验研究对象,采用室内试验的方法,对膨胀土以及木质素纤维改良膨胀土变形特性进行对比试验研究,在对膨胀土基本性质研究的基础上,分别实验研究膨胀土极其改良后的特性、三轴应力应变特性,并对木质素改良膨胀土机理进行了发现,结果显示:膨胀土及木质素纤维改良后膨胀土的膨胀变形与含水率,木质素纤维含量,以及上覆荷载有较强关联。膨胀变形速率可以划分为为快速,缓慢以及稳定三个阶段;在其他因素一定时,木质素纤维对抑制膨胀土的膨胀率有一定的作用;木质素纤维含量对于抑制膨胀率影响较大,随木质素纤维含量的增大,抑制膨胀效果呈现出先增大后减小的趋势,在木质素纤维含量达到1.71%时,膨胀率抑制效果最佳。木质素纤维对于膨胀土的强度提升效果较为明显,其配合比对于改良膨胀土的影响也较大。通过膨胀土及改良膨胀土进行多组三轴试验结果的研究分析表明,膨胀土的应力应变曲线均呈现硬化型态,采用木质素纤维改良后膨胀土的强度随着木质素纤维含量的增大,呈现先提升而后下降的趋势。本文研究范围内的试验结果显示:木质素纤维的配合比为1.50%时,改良膨胀土的剪切强度最大为:453.1k Pa,其中在围压为150k Pa时,木质素纤维的改良效果最为明显,而且,经木质素纤维改良的膨胀土强度会伴随养护时间的增多有一定的提升效果。通过对木质素纤维改良膨胀土的抗剪指标研究可得,其抗剪强度指标随着木质素纤维含量的增加,会呈现出与强度变化相似的趋势,通过对其机理分析,这是由于木质素纤维在土颗粒间,发生形态的变化所导致的,其由纤维状在水分及含量的影响下转变为联结物再到聚合物,对改良膨胀土产生很大影响。通过最终数据分析,得出木质素纤维对于膨胀土的改良配合比最佳范围为1.658%～1.713%,并且在靠近1.658%时改良膨胀土强度效果最佳,而靠近1.713%时,其膨胀率改良效果最佳。希望本文对膨胀土的改良研究可以对江淮地区膨胀土路基的处理有一定的帮助。图[61]表[11]参[83]

关键词：膨胀土改良木质素纤维膨胀率抗剪强度

木质素纤维改性对空心微珠/环氧树脂复合材料性能影响

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林产工业 2022年第3期59卷 1-5页

作者：吴哲赵帅张杨杨春梅姜海峰东北林业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150040 东北林业大学理学院黑龙江哈尔滨150040

以木质素纤维(LF)为改性剂,对空心微珠(HGB)/环氧树脂(EP)复合材料进行改性,制备木质素纤维(LF)/空心微珠(HGB)/环氧树脂(EP)三元复合材料。分析了不同LF含量下复合材料的应力-应变曲线,并根据材料破碎区域的SEM照片,分析了LF提升复合... 详细信息

以木质素纤维(LF)为改性剂,对空心微珠(HGB)/环氧树脂(EP)复合材料进行改性,制备木质素纤维(LF)/空心微珠(HGB)/环氧树脂(EP)三元复合材料。分析了不同LF含量下复合材料的应力-应变曲线,并根据材料破碎区域的SEM照片,分析了LF提升复合材料压缩性能的原因。结果表明:当加入3 wt%LF时,LF能较好地延缓材料裂纹的扩展,从而提升材料的压缩性能。改性后的材料压缩强度、压缩模量与回弹率分别达到65.97 MPa、1.31 GPa和81.3%,与改性前的材料相比提升了28.3%、37.4%和31.7%。

关键词：木质素纤维环氧树脂空心玻璃微珠复合材料压缩性能

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木质素纤维温拌再生沥青混合料路用性能研究

木质素纤维温拌再生沥青混合料路用性能研究

作者：裴鑫雨重庆交通大学

学位级别：硕士

温拌再生技术可在较低温度下对旧沥青路面进行再生利用,在实现废旧资源循环利用的同时还能节能减排,发展意义重大。为了保障WRMA的路用性能在较高RAP料掺量时依旧满足再生路面的规范要求,通常会在拌和过程中加入添加剂以改善其路用性能... 详细信息

温拌再生技术可在较低温度下对旧沥青路面进行再生利用,在实现废旧资源循环利用的同时还能节能减排,发展意义重大。为了保障WRMA的路用性能在较高RAP料掺量时依旧满足再生路面的规范要求,通常会在拌和过程中加入添加剂以改善其路用性能。木质素纤维作为一种植物纤维,具有增韧、加筋和吸油等功能,一般将其用作稳定剂添加在沥青混合料中,以此提高混合料的使用性能。现阶段中,温拌再生技术的施工工艺和相关标准尚未成熟,木质素纤维应用于温拌再生技术中的研究也存有不足之处,需要从工艺体系和路用性能等方面对该项技术进行综合研究,从而实现并推广纤维温拌再生技术在实际工程中的应用。鉴于此,本文就纤维温拌再生技术开展系统的理论和试验研究,主要研究内容包括:(1)本文以旋转薄膜烘箱老化沥青模拟RAP料中的老化沥青,采用芳烃油再生剂对老化沥青进行再生,研究再生剂掺量对老化沥青常规性能和流变性能的影响,通过红外光谱和四组分分析研究沥青再生前后的化学组成成分的变化,确定芳烃油再生剂的掺量为8.9%。制备老化沥青、新沥青、热再生沥青和温再生沥青,开展三大指标试验和流变试验,以分析温拌剂和再生剂对老化沥青物理性能和流变性能的影响。(2)采用图解法和马歇尔试验法,对WRMA和WRMA-LF的级配设计和最佳油石比进行研究,得到0%、30%和50%RAP掺量下WRMA和WRMA-LF的最佳油石比分别为4.7%、5.0%、5.2%、5.2%、5.5%和5.6%。同样采用马歇尔试验对温拌再生混合料的拌和方式、顺序和温度进行研究,在此基础上,研究木质素纤维掺量对再生混合料压实特性的影响。(3)基于对老化沥青温拌再生前后的性能试验分析,本文从高温、低温和抗水损坏性能分析评价RAP料和木质素纤维对温拌再生沥青混合料路用性能的影响。结果表明,RAP料的掺入会增强再生混合料的高温稳定性、降低低温抗裂性和水稳定性,随着RAP料掺量的增大,这种趋势愈发的明显,当RAP料掺量为50%时,再生混合料的低温性能已不满足规范要求。掺入木质素纤维后,再生混合料的高温性能、低温性能和水稳定性得到了整体提升,表明木质素纤维可以增强温拌再生沥青混合料的路用性能,使其能够满足沥青路面的使用性能。随后,采用SEM微观图像观测木质素纤维在再生混合料中的微观图像,分析木质素纤维增强再生混合料性能的机理。(4)根据室内试验的拌和压实参数和性能测试结果,对实际施工拌和参数和施工工艺进行分析研究,发现温拌再生技术可以有效降低施工温度,降低温度可达20℃～30℃。从工程经济性角度分析发现,纤维温拌再生技术具有极高的经济效益。同时,温拌再生技术可以有效降低能源消耗,降幅超过20%,该技术还能够有效减少有害气体的排放,改善施工环境。从环境效益和社会效益角度分析发现,纤维温拌再生技术可以提高RAP料利用率,减少废料堆积问题,降低环境污染和土地占用,还可以减少矿料开采,保护生态环境。木质素纤维的掺入可使再生混合料的整体路用性能提升,温拌剂有效降低施工温度,纤维温拌再生技术具有良好的环境效益和社会效益。

关键词：温拌再生木质素纤维路用性能压实特性压实温度

木质素纤维-水泥改良土力学性能与微观结构研究

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木质素纤维-水泥改良土力学性能与微观结构研究

作者：蒋潇伊东华理工大学

学位级别：硕士

木质素纤维-水泥改良土是由素土、木质素纤维、水泥和水经过充分混合搅拌制作而成。改良后,土体的微观结构发生了显著变化,其物理性质、强度特性及变形特性均有所增益。为探明各外掺材料的具体影响,通过无侧限抗压强度试验、侧限压缩试... 详细信息

木质素纤维-水泥改良土是由素土、木质素纤维、水泥和水经过充分混合搅拌制作而成。改良后,土体的微观结构发生了显著变化,其物理性质、强度特性及变形特性均有所增益。为探明各外掺材料的具体影响,通过无侧限抗压强度试验、侧限压缩试验、直剪试验,分别研究了木质素纤维掺量、水泥掺量、养护龄期对改良土物理力学性质的影响,并通过对试样进行微观扫描,分析了各外掺材料对改良土强度特性、变形特性的影响机理。本文的主要研究内容及取得的研究成果如下:(1)探讨木质素纤维及水泥掺量对改良土渗透性和导热性的影响。结果表明:改良土的渗透系数与木质素纤维掺量呈正相关、与水泥掺量呈负相关;改良土的导热系数与木质素纤维掺量呈负相关,与水泥掺量呈开口向下的二次函数关系,水泥掺量2%时导热系数最大。(2)改良土的无侧限抗压强度UCS随木质素纤维掺量的增加先增加后减小,当掺量为4%时,UCS达到最大值180k Pa,土体强度提高约80%;随着水泥掺量增加而增加,最大强度约700k Pa。除了提高试样强度,木质素纤维也可提高试样的韧性,当试样破坏时,掺量更大的试样其破坏裂缝长度更短,此现象在水泥加入后尤为明显,而且当木质素纤维和水泥同时掺入时,水泥的水化反应速率更快,试样的早期强度提高较快。(3)测试了改良土侧限条件下的压缩性能,发现改良土的压缩应变和孔隙变化率随着水泥掺量的增加而减小,随着木质素纤维掺量增加而增加,当木质素纤维掺量大于4%较为显著。当法向应力在0.2～1.6MPa时,改良土的应力应变关系在半对数坐标系上呈线性变化。在e-lgp曲线中,改良土的孔隙比随着竖向应力的增大呈线性减小,其压缩系数Cc,接近于一个常量,不随法向应力、木质素纤维及水泥掺量的变化而变化。(4)研究了木质素纤维和水泥对改良土剪切性能的影响。无论木质素纤维和水泥掺量为多少,改良土的抗剪强度与法向应力均符合黏性土的抗剪强度规律。其黏聚力c和内摩擦角φ均随着木质素纤维掺量的增加先增大后减小,最优掺量为2%～4%;c、φ还随着水泥掺量和养护龄期的增加而增加。试样的抗剪强度在木质素纤维掺量为4%、水泥掺量为4%时达到最大值99k Pa。(5)研究了木质素纤维和水泥对改良土微观结构的影响。定性分析表明:水泥掺入后,土颗粒与木质素纤维间产生明显的水化产物,木质素纤维会与土颗粒发生胶结,同时木质素纤维的掺入会使得试样在压缩破坏时产生更小的断裂面。定量分析表明:改良土压缩后孔隙的定向性随着木质素纤维的掺入而减弱,随着水泥的掺入而增强;颗粒的定向性随着木质素纤维的掺入而增强,随着水泥的掺入先增强后减弱。孔隙的平均直径随着木质素纤维的掺入而逐渐集中向粒径小于1μm范围内,随着水泥掺量的增加孔隙直径1～2μm和2～4μm所占比例增加;颗粒的平均直径随着木质素纤维及水泥掺量的增加小于1μm颗粒所占比例逐渐减小。孔隙的丰度随着木质素纤维及水泥掺量的增加主要集中在0.2～0.5区间上;颗粒的丰度随着木质素纤维的掺入主要集中在0.1～0.6之间,随着水泥掺入,颗粒分布呈现“山”字型。孔隙的面积占比随着木质素纤维掺量的增加先减小后增大,掺量4%时最小,随着水泥掺量的增加而减小。

关键词：改良土木质素纤维强度特性变形特性微观结构

木质素纤维-GO复合改性沥青及其混合料的老化性能

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合成纤维 2022年第8期51卷 69-72页

作者：王欣欣关蕾赵洁西安职业技术学院陕西西安710119

为了研究沥青及其混合料在长期老化后性能的变化,采用延度试验机、动态剪切流变仪对木质素纤维改性沥青、氧化石墨烯(GO)改性沥青以及木质素纤维-GO复合改性沥青的老化性能进行了研究,并对其混合料的水稳定性能、低温抗裂性能及四点疲... 详细信息

为了研究沥青及其混合料在长期老化后性能的变化,采用延度试验机、动态剪切流变仪对木质素纤维改性沥青、氧化石墨烯(GO)改性沥青以及木质素纤维-GO复合改性沥青的老化性能进行了研究,并对其混合料的水稳定性能、低温抗裂性能及四点疲劳性能进行了研究。结果表明,木质素纤维-GO复合改性沥青混合料的抗老化性能最佳。

关键词：木质素纤维 GO 沥青混合料老化

TiO负载木质素纤维的制备与光催化降解甲基橙性能研究

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化工新型材料 2023年

作者：彭龙贵丁治玉程焕全张敏董国庆苏仕宾中车山东机车车辆有限公司陕西龙宾立德新材料科技有限公司西安科技大学材料科学与工程学院西安科技大学化学与化工学院

以木质素纤维为载体，采用碱性氧化法对载体木质素纤维进行预处理之后，使用钛酸四丁酯为钛源，采用溶胶-凝胶法制备了TiO2负载木质素纤维复合光催化剂，并检测了在紫外光催化下对甲基橙的去除能力以及循环反应性能。TiO2负载木质素纤... 详细信息

以木质素纤维为载体，采用碱性氧化法对载体木质素纤维进行预处理之后，使用钛酸四丁酯为钛源，采用溶胶-凝胶法制备了TiO2负载木质素纤维复合光催化剂，并检测了在紫外光催化下对甲基橙的去除能力以及循环反应性能。TiO2负载木质素纤维复合材料的结构性能通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)等测试技术进行表征。结果表明：TiO2颗粒均匀地分布在木质素纤维表面，合成了高度分散的TiO2负载木质素纤维复合光催化材料；在钛酸四丁酯10mL、无水乙醇35mL、pH为3、温度为35℃时，TiO2产率最高为89%；经紫外光照射2h，不同浓度下对甲基橙的降解率最高为75.5%，不同pH下对甲基橙降解率最高为80.1%，不同温度下对甲基橙溶液的最佳去除率为63.2%。TiO2负载木质素纤维复合光催化剂再循环使用中，表现出较好的抗循环衰减特性，经过5次循环后，其对甲基橙的降解率仍达到77.6%。

关键词：木质素纤维二氧化钛溶胶-凝胶法光催化甲基橙溶液

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木质素纤维增强摩擦材料的性能研究

润滑与密封 2017年第8期42卷 87-91页

作者：王呈敏杨学锋蔡喜光李运玺管永浩张辉济南大学机械工程学院山东济南250022

制备一种木质素纤维增强摩擦材料,采用冲击试验机和硬度计分析其力学性能,采用摩擦磨损试验机考察其摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪分析其断面形貌及磨损表面形貌,并探讨其磨损机制。结果表明:与钢纤维相比,木质素... 详细信息

制备一种木质素纤维增强摩擦材料,采用冲击试验机和硬度计分析其力学性能,采用摩擦磨损试验机考察其摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪分析其断面形貌及磨损表面形貌,并探讨其磨损机制。结果表明:与钢纤维相比,木质素纤维能够提高摩擦材料的抗冲击韧性和抗断裂韧性,降低摩擦材料的硬度;在摩擦过程中木质素纤维在摩擦材料表面形成一层致密的摩擦层和转移膜,使摩擦材料的摩擦因数比较稳定,且300℃高温时没有出现明显的热衰退现象,磨损量符合国家标准的范围;SEM和X射线衍射分析表明,木质素纤维与基体结合强度高,对摩擦材料增强效果显著,其在高温阶段的主要磨损机制为磨粒磨损和疲劳磨损。

关键词：木质素纤维摩擦材料摩擦磨损性能