玄武岩纤维沥青混合料在复杂路用环境条件下自愈合性能研究

发布时间：2020-11-04 10:25

　　 沥青路面的疲劳破坏主要是因为沥青路面的长期使用而产生过多的累积应变导致,主要表现形式为路面开裂。1967年Bazin和Saunier用试验证明沥青混合料具有自愈能力,而无机矿物纤维添加剂有化学性能稳定、天然环保、对路面路用性能提升明显和价格低廉等优势,其中玄武岩纤维是各项性能表现最好的一种,因此迅速成为路面纤维改性剂的重要研究对象。近些年研究证明,玄武岩纤维沥青混合料的自愈合性能在简单的实验环境下相比基质沥青混合料有很大提升。但目前对于在复杂路用环境因素影响下的玄武岩纤维沥青混合料的自愈合性能研究尚不多见。因此,本文对玄武岩纤维沥青混合料在复杂路用环境下的自愈合性能进行了相关研究。首先,在相同常规试验条件下对级配为AC-16C的基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料和玄武岩纤维沥青混合料进行四点弯疲劳试验,观察在不同损伤程度下,三种沥青混合料的疲劳寿命,确定合适后续试验的损伤程度。然后,对三种沥青混合料试件分别进行短期老化、长期老化、紫外线老化、融雪剂浸泡和冻融循环处理后,再进行“疲劳-自愈合-疲劳”试验。通过分析前后两次疲劳试验的数据,使用损伤速率和愈合指数作为自愈合性能的评判标准,来评价不同混合料在不同路用环境下的自愈合能力。经试验发现,对混合料自愈合影响最为严重的是长期老化,其次为冻融循环和紫外老化,短期老化和融雪剂对其影响最小。最后,借助电子扫描显微镜(SEM)分别对基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料、玄武岩纤维沥青混合料进行了微观观察,从微观角度分析玄武岩纤维对沥青混合料的增强作用机理,从而解释玄武岩纤维对于沥青混合料的自愈合特性的影响。本研究意在模拟道路实际使用环境,通过疲劳自愈合试验对比分析普通基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料和玄武岩纤维沥青混合料在不同路用环境下的自愈合特性,从而为实际工程养护提供相关理论依据。
【学位单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U414
【部分图文】：

图 2-1 玄武岩纤维 图 2-2 微观玄武岩纤维形态Figure.2-1 Basalt fiber Figure.2-2 Microbasalt fiber morphology玄武岩纤维的微观形态如图 2-2 所示。从图中可以看出玄武岩纤维在沥青混合料中的微观图。玄武岩纤维的化学组成具体如表 2-3 所示。表 2-3 玄武岩纤维化学组成Table 2-4 Chemical composition of basalt fiber化学成分 SiO2TiO2Na2O+K2O MgO CaO Al2O3FeO3+FeO 其他含量/wt% 55.1 1.50 4.30 4.30 7.30 16.80 10.50 0.20玄武岩纤维的制作工艺是将玄武岩置于 1500℃高温的条件下，由特殊机器拉丝制成玄武岩纤维。纤维的性能指标经试验测试。纤维的技术指标如表 2-4 所示：表 2-4 玄武岩纤维的技术指标Table 2-4 Technical index of basalt fiber指标 测试值工作温度（℃） >1000长度（mm） 6±0.5弹性模量（GPa） 8.5相对密度（g/cm3） 2.667

图 2-1 玄武岩纤维 图 2-2 微观玄武岩纤维形态Figure.2-1 Basalt fiber Figure.2-2 Microbasalt fiber morphology玄武岩纤维的微观形态如图 2-2 所示。从图中可以看出玄武岩纤维在沥青混合料中的微观图。玄武岩纤维的化学组成具体如表 2-3 所示。表 2-3 玄武岩纤维化学组成Table 2-4 Chemical composition of basalt fiber化学成分 SiO2TiO2Na2O+K2O MgO CaO Al2O3FeO3+FeO 其他含量/wt% 55.1 1.50 4.30 4.30 7.30 16.80 10.50 0.20玄武岩纤维的制作工艺是将玄武岩置于 1500℃高温的条件下，由特殊机器拉丝制成玄武岩纤维。纤维的性能指标经试验测试。纤维的技术指标如表 2-4 所示：表 2-4 玄武岩纤维的技术指标Table 2-4 Technical index of basalt fiber指标 测试值工作温度（℃） >1000长度（mm） 6±0.5弹性模量（GPa） 8.5相对密度（g/cm3） 2.667

入沥青拌合 75s，最后加入矿粉拌合 60s。此种拌合方法可以有团而影响其在沥青混凝土中的分布状态。疲劳系统简介用澳大利亚 IPC 公司生产的 UTM-100 伺服液压多功能材料试气动式四点弯曲疲劳试验机。其最大水平的供应各类传感器、标准实验工具与可编码的软件），可以满足不同的实验方式与验先进系统上，UTM-100 伺服液压多功能材料试验系统运用进的 IMACS 一体式多轴调控器与完备的 UTS 软件，令实验的处理均变的十分简便。弯曲疲劳试验时所用配套系统如图 2-4 所示。在试件中间位置试件形变 ，靠近中间的两侧夹具通过接头与加载系统相连，荷载传递至沥青混合料试件，外侧两个夹具起到固定作用，控，四个夹头的放松与夹紧由夹具下方的四个步进电机控制，在机还会控制夹头产生一个约为 500N 的夹持力用于夹紧试件。
【参考文献】

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本文编号：2869974