3D打印聚合物轻质集料的基础性能研究_黄哲骁.pdf
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1、 :打印聚合物轻质集料的基础性能研究黄哲骁,何书进,蔡平,张利敏,俱新疆,肖月(葛洲坝湖北襄荆高速公路有限公司,荆门 ;武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室,武汉 )摘要:基于 打印技术,采用聚乳酸()、树脂和聚酰胺(尼龙)三种材料分别制造聚合物轻质集料,使用环氧树脂表面涂覆和优化打印参数两种方法对集料进行改性处理,测试改性前后打印集料的耐高温性能、抗压性能以及与沥青的粘附性能。结果表明,采用环氧树脂涂覆打印集料表面可以有效改善其高温稳定性,打印参数的优化可以显著提高集料的抗压性能和与沥青的粘附性能。三种材料中,采用尼龙打印的骨料耐高温性能、抗压性能以及与沥青的粘附性能均最佳,是一种性能优
2、良的集料打印用原材料。关键词:打印;聚合物轻质集料;高温性能;抗压能力;粘附性能 ,(,;,):,:(),(),:,:;收稿日期:作者简介:黄哲骁(),助理工程师 :沥青路面因具有通车快、噪声小和使用寿命长等优点,被广泛用于我国高等级路面中。但在长期服役过程中,环境因素和长期荷载的共同作用使路面结构内部出现不同程度的损伤,且损伤逐渐累积,最终反映到路面,主要表现形式为路面裂缝。同时公路工作者无法对路面病害进行预判,使得后期养护阶段对路面损伤的修复具有盲目性,很有可能会错过最佳养护时期,造成路面损伤不可逆,严重影响路面的使用寿命。而当下对于沥青路面病害的检测主要集中在路表,没有集中探知路面结构内
3、部的损伤情况。因此,有必要建立一个长期、有效的测试及健康检测系统,对沥青路面内部的结构受力变化规律进行监测。智能集料作为一种由高灵敏度传感器组成的路面结构内部状态检测装置,具有尺寸小、耐久性好等优点,是现代公路路面内部状况检测的有力工具。由于沥青路面服役条件复杂,智能集料在应用时对其封装材料的各类性能有着严苛的要求。同时,智能建材世界 年第 卷第期集料替代传统集料拌和过程中,其会与沥青混合料一同接受挤压,挤压过程中需要保证封装材料具有良好的抗压性能,以保证内部传感器不受到损坏,保持传输信号的稳定,同时挤压过程还会产生大量的热量,所以还需要封装材料具有较好的耐高温性能,以保证智能集料的正常运行。
4、除此以外,沥青路面结构承载力是由沥青与智能集料之间的粘结性能提供的,故外壳封装材料与沥青之间的粘附性能也是决定智能集料使用性能的关键。因此,选择合适的封装材料对于智能集料的耐久服役至关重要,为推进智能集料未来在实体路面工程中的应用,解决路面监测中监测装置易损坏、无法与沥青混合料协同变形等问题,基于 打印技术制造聚合物轻质集料,并通过高温模拟、抗压测试和与沥青的粘附性能测试开展打印集料的综合性能研究,以期确立适用于封装传感器的聚合物材料类型。原材料综合高等级公路服役环境,依据耐高温、抗压强度和与沥青混合料性能相适应等需求,该研究选择聚乳酸()、树脂和尼龙(聚酰胺)三种材料作为打印集料所需的原材料
5、。这三种打印材料的主要技术参数如表所示。又称聚丙交酯,是以乳酸为主要原料聚合得到的聚酯类聚合物,其热稳定性好,加工温度 ,机械性能及物理性能良好,能够耐受热拌沥青混合料的温度区间。树脂是丙烯腈()、丁二烯()和苯乙烯()三种单体的三元共聚物,兼有三种单体组元的共同性能,丙烯腈使其耐化学腐蚀、耐热,并有一定的表面硬度,丁二烯使其具有高弹性和韧性,苯乙烯使其具有热塑性塑料的加工成型特性并改善电学性能。因此,树脂具有良好的抗冲击性、耐腐蚀性和抗高低温性能。尼龙的最突出优点是耐磨性高于其他所有纤维,同时具有质轻、优良的机械强度、耐磨性及较好的耐腐蚀性。表打印材料的主要技术参数基础性能参数聚乳酸 树脂尼
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