基于蠕变下的玄武岩纤维沥青混合料高低温性能研究

发布时间：2020-03-24 05:17

【摘要】：随着我国社会主义进入新时代,我国交通运输事业也得到了新发展,对道路材料强度、稳定性也提出新要求,本文从新视角出发,从蠕变角度研究了掺加玄武岩纤维沥青混合料的高低温性能。首先从纤维与沥青混合料间作用机理切入,分析在道路材料中掺入玄武岩纤维以提高沥青混合料高低温性能的可行性;然后通过室内试验确定AC-16混合料级配及不同纤维掺量下的最佳沥青用量;通过劈裂试验分析拌合方法对玄武岩纤维沥青混合料强度的影响,确定了纤维最佳拌合方法及试件成型工艺;通过蠕变试验探究玄武岩纤维沥青混合料试件自身高低温性能参数,验证理论分析与科学实践的一致性,从宏观蠕变角度和微观理论角度揭示玄武岩纤维增强沥青混合料高低温性能的作用效果和机理。本文主要内容及成果研究如下:(1)利用不同力学模型(复合材料理论、界面化学理论)分析纤维与混合料间的作用机理,对比分析玄武岩纤维较木质纤维、聚酯纤维具有的力学优势,研究玄武岩纤维与沥青混合料间吸附、增粘、加筋、阻裂、增韧作用效果及强度形成机理。(2)通过室内马歇尔试验设计AC-16混合料配合比,确定不同掺量的玄武岩纤维沥青混合料最佳沥青用量,探究试件成型工艺及拌合方法,通过劈裂试验分析干拌法、湿拌法、新型拌合方法对试件强度的影响,选取玄武岩纤维沥青混合料最佳拌合方法,为工程施工提供理论指导和数据支撑,试验表明新型拌合法是最理想的成型工艺。(3)不同纤维掺量(0%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)的沥青混合料均在最佳沥青用量下旋转压实成型试件,通过三轴蠕变试验研究玄武岩纤维沥青混合料在不同温度(40℃、50℃、60℃)及不同轴向力(0.7MPa、0.9MPa、1.1MPa)作用下的高温蠕变特性,分析纤维掺量、温度、荷载不同对沥青混合料高温性能影响规律,结果表明,随着纤维掺量增加,力学性能逐渐增强,纤维掺量进一步增大,高温稳定性出现峰值,因此,纤维存在最佳掺量。(4)通过小梁弯曲试验研究不同掺量的玄武岩纤维对沥青混合料低温性能改善情况,以小梁弯曲试验获得破坏荷载的10%作为蠕变试验的轴向力,利用蠕变速率分析不同温度(-20℃、-10℃、0℃)下混合料低温性能,结果表明,小梁弯曲破坏时所能承受最大荷载对应的纤维掺量为0.4%,相同温度下,玄武岩纤维沥青混合料蠕变速率最慢的纤维掺量亦为0.4%。(5)通过三轴蠕变试验、小梁弯曲试验、弯曲蠕变试验考察加入纤维对路面高低温性能的改善作用,并确定玄武岩纤维的最佳掺量。结果表明,掺入玄武岩纤维均不同程度的提高了沥青混合料高低温性能,并且高低温性能随纤维掺量变化出现峰值,综合高低温试验结果得出AC-16沥青混合料的纤维最佳掺量为0.4%。
【图文】：

技术路线图,玄武岩纤维,下小梁,技术路线

第一章绪论（0、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）对高温性能的影响及相同掺量不同温度（40℃、50℃60℃）及不同轴向力（0.7MPa、0.9MPa、1.1MPa）下混合料变形规律；通过低温弯曲试验得出不同掺量下小梁达到破坏时所加荷载，分析破坏荷载变化规律；利用弯曲试验所获轴向力的 10%作为蠕变试验的竖向荷载，探讨不同低温条件（0℃、-10℃-20℃）下小梁的蠕变开裂性能规律。4.选取玄武岩纤维最佳掺量分析高温稳定性能良好的沥青混合料所对应的纤维掺量其低温抗裂性是否也为最优，综合选取高低温性能优异的沥青混合料，从蠕变角度确定 AC-16 级配的玄武岩纤维最佳用量。1.4.2 技术路线综合分析国内外玄武岩纤维发展趋势，根据选题目的及研究内容，确定试验技术路线，如图 1.1 所示。

玄武岩纤维,外观,样品,集料

图 3.1 玄武岩纤维样品外观Fig 3.1 appearance of basalt fiber sample表 3.5 玄武岩纤维规格指标Tab 3.5 specifications of basalt fibre 直径密度断裂强度弹性模量断裂延伸率（μm）（g/cm3）（MPa）（GPa）（%）17 2.63 3200 85 3.1料级配选取浮密实型路面结构以其优异的密水性、施工简易性等特点，在我国道路工泛应用，但该结构在高温环境中易出现车辙、拥包等路面病害，而在道路岩纤维恰能有效改善这一路面现状，因此本文采用 AC-16 级配类型进行和高低温蠕变试验。根据《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）中，对四档集料水洗后进行筛分，各档集料筛分通过率见表 3.6。
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U414

【参考文献】