摘要
蔗渣是甘蔗制糖工业的主要副产品，但数量庞大的蔗渣只有少部分被再利用，造成了严重的资源浪费和环境污染。将蔗渣加工为蔗渣纤维应用于沥青路面，不仅能实现蔗渣的高值化利用，还能发挥纤维对沥青胶浆的性能改善作用，为环保化利用蔗渣开辟新途径。 本文以蔗渣纤维为研究对象，首先对蔗渣纤维的微观结构、成分以及基本性能进行分析，在此基础上采用盐酸、氢氧化钠、亚氯酸钠作为改性剂，对蔗渣纤维进行单一改性、二元复合改性以及三元复合改性，通过吸油性、耐热性以及分散性三个指标优化蔗渣纤维改性方法。其次，利用现代材料分析技术研究改性前后蔗渣纤维化学组分、热稳定性、结晶度、微观形貌以及力学性能的变化，揭示蔗渣纤维的改性机理。最后，通过锥入度、动态剪切流变以及弯曲梁流变试验评价改性前后蔗渣纤维沥青胶浆性能，分析改性方法以及纤维掺量对沥青胶浆性能的影响，并以木质素纤维沥青胶浆作为对比。 结果表明，蔗渣纤维具有多层次微观结构，其细胞纤维是一种多层厚壁空腔结构，主要成分为纤维素、木质素和半纤维素。五种改性手段均能提高蔗渣纤维的耐热性和吸油性。其中，二元和三元复合改性后，蔗渣纤维表面的大部分杂质被去除，且纤维直径减小，长径比增加，导致吸油性显著提升，与未改性蔗渣纤维相比吸油倍数分别提高了60％和69％；改性前后蔗渣纤维的力学性能也发生了明显变化，其中三元复合改性纤维的拉伸强度最大，是未改性纤维的四倍，改性后纤维的力学性能与纤维素含量、拉伸截面面积以及结晶度大小有关。纤维吸附沥青中轻组分并在界面处形成过渡区，致使界面粘结区沥青组分重组，提高了纤维与沥青的界面粘结性能；在五种改性纤维中，三元复合改性纤维对沥青胶浆抗剪强度以及高温流变性能的提高效果最好，且对沥青胶浆低温流变性能的影响小，与木质素纤维相当。当纤维掺量为3％时，能够有效发挥其增强作用，明显提高沥青胶浆高温抗变形能力，同时对沥青的蠕变劲度模量和蠕变速率影响小，当掺量超过3％后，纤维在沥青中难以分散，削弱了纤维对高温流变性能的改善效果，并且对其低温流变性能产生不利影响。 三元复合改性纤维由氢氧化钠、亚氯酸钠、盐酸依次对蔗渣纤维表面改性后所得，在3％的掺量下能够明显改善沥青胶浆的高温性能。将蔗渣纤维经过三元复合改性后应用于沥青路面工程具有可行性，同时为蔗渣的利用拓宽了途径。
NETL