玄武岩纤维SMA-13路用性能与低温特性研究

发布时间：2020-03-24 19:51

【摘要】：随着我国经济迅速发展,高速公路建成通车里程不断上升,高速公路陆续出现多种病害问题。高速公路建设初期车辙病害问题较为严重,导致在路面结构与路面材料选择时往往着重考虑抗车辙性能,而对路面材料在低温环境下的使用性能研究不足。特别是季节性冻区由于年温差较大,沥青路面在温度较低或温差较大时,由于材料自身性质易产生低温裂缝。而裂缝不仅影响行车舒适性,更会严重危害路面结构的使用寿命,加速路面结构性能劣化。国内外学者进行了大量研究表明在混合料中添加高性能纤维材料能够显著改善沥青混合料在高温及低温环境下的使用性能,近年来短切玄武岩纤维由于其优异性能而备受关注,但国内外学者对玄武岩纤维对沥青混合料的低温性能缺乏系统性研究。参考相关研究,本文围绕玄武岩纤维SMA路用性能及低温特性展开。本文结合吉林省交通科技项目“水-温耦合作用下玄武岩纤维沥青混凝土损伤特性及机理分析”,在课题组相关研究基础上,首先研究了玄武岩纤维用于SMA沥青混合料级配特性,分析了纤维对混合料各项物理指标的影响;然后通过路用性能试验与现有路面材料进行对比,并进行高温蠕变试验,分析玄武岩纤维对其粘弹性能的影响,通过模型分析混合料性能;最后通过混合料低温弯曲试验、低温劈裂试验、低温收缩系数、低温松弛模量以及冻断温度,综合评价玄武岩纤维沥青混合料的低温特性。并依托科研项目进行了试验路段铺设。本文开展的具体工作如下:1、根据课题组前期研究表明,在BF-SMA-13中玄武岩纤维选择长度6mm、纤维掺量0.4%时性能最佳。选择优质的集料、沥青及矿粉,在保持孔隙率不变的前提下,分析BF-SMA-13与木质素纤维SMA-13在级配和油石比方面的差异,对各项物理指标的影响。通过水稳定性试验、车辙试验、高温单轴压缩蠕变试验及间接拉伸动态模量试验评价BF-SMA-13在常温及高温下的路用性能。2、为了评价玄武岩纤维SMA-13低温下的力学性能,在-30至10℃温度范围内以10℃温度梯度进行小梁低温弯曲试验和低温劈裂试验,表明玄武岩纤维能够增加沥青混合低温下的强度和劲度模量;在0℃~-30℃温度范围进行低温收缩系数试验,表明玄武岩纤维SMA-13低温收缩系数较低;在0℃下进行小梁低温松弛试验,通过蠕变柔量与松弛模量转换关系得到BF-SMA-13低温松弛模量-时间曲线,表明玄武岩纤维能够增加混合料应力松弛速率,缩短应力松弛时间。3、通过冻断试验发现,BF-SMA-13的冻断温度、转化点温度更低,冻断应力较高,并与相关基础性低温试验结果相一致,证明玄武岩纤维能够增加沥青混合料低温低温开裂的能力。综合考虑混合料低温收缩系数、劈裂抗拉劲度模量、劈裂抗拉强度以及低温松弛模量,采用Hills和Brein提出的温度应力预估模型,预估BF-SMA-13沥青路面开裂温度。4、依托科研项目支持在长双高速公路铺设BF-SMA-13试验路段,实践表明添加玄武岩纤维在对生产及施工机械没有特殊要求,且易于施工。通过施工质量检测及使用一年跟踪回访,可以看出BF-SMA-13沥青路面具有良好的路面使用性能。
【图文】：

比设计完成后，对其进行相关试验检测是验性质的准备工作。本节对两种材料进行常规过程中性能衰减情况以及抵抗车辙荷载的能维 SMA-13(Basalt fiber SMA)简称为 BF-SM一种重要的破坏形式，表现为水分在外界环面中，导致石料与沥青粘结性减弱，降低混性是评价沥青混合料的重要指标。征沥青混合料长期处于高温浸水环境下，水试验机，试件高度 63.5mm±1.3mm，，试验

图 2.2 冻融劈裂图法：10.006287 /1 1RT = PT h 20.006287 /2 2RT = PT h 100T2T1RTSR=R拉强度比，%；T1R —未进行冻融循环试环试件的劈裂抗拉强度，MPa。别测定木质素纤维SMA-13和BF-SMA-结果如表 2.16。表 2.16 沥青混合料冻融劈裂强度比
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U414

【参考文献】

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本文编号：2598777