玄武岩增强纤维在重载交通沥青路面中的应用研究

发布时间：2020-09-26 16:55

　　本文对玄武岩纤维在沥青混合料中的适应性以及应用性方面开展了大量研究。首先对玄武岩纤维增强沥青混合料的作用机理进行探讨,然后通过室内试验手段,在SMA-13沥青混合料中掺加玄武岩矿物纤维,重点对其配合比设计、路用性能等进行研究;通过计算机有限元相关软件,分析在荷载作用下玄武岩纤维沥青路面的粘弹性力学响应;最后结合实体依托工程的具体实施,提出相应的设计原理和施工方法。本研究对提高沥青路面的服务水平,延长沥青路面的使用寿命,实现公路建设的可持续发展具有重大而深远的社会和经济意义。主要研究内容如下:(1)通过研究玄武岩纤维材质特点、纤维增粘理论、阻裂机理以及强度形成原理,得出玄武岩纤维掺加到沥青混合料中与沥青发生的一些物理反应。(2)通过室内试验对玄武岩纤维沥青混合料进行马歇尔试验研究,得出了马歇尔试验指标随着纤维掺量增加的变化规律,确定了不同纤维掺量的沥青混合料的最佳沥青用量,基于玄武岩纤维沥青混合料高温稳定性能指标确定了最佳纤维掺量和最佳适用长度。(3)研究了玄武岩纤维沥青混合料的路用性能,并与木质素纤维沥青玛蹄脂碎石混合料进行路用性能对比试验。(4)通过对玄武岩纤维沥青混凝土路面进行有限元数值模拟,对沥青面层受力进行分析。(5)通过对实体工程施工工艺研究与经济性分析,说明玄武岩纤维具有很好的市场前景。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：U414
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的和意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 主要研究内容及技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
第二章玄武岩纤维沥青混合料的作用机理分析
    2.1 玄武岩纤维概述
    2.2 纤维增粘理论
    2.3 纤维阻裂机理
    2.4 沥青混合料结构及强度影响
        2.4.1 沥青混合料的组成结构
        2.4.2 纤维对沥青混合料的强度影响机理
        2.4.3 强度形成机理
    2.5 玄武岩纤维沥青混合料作用机理
第三章玄武岩纤维沥青混合料目标配合比设计
    3.1 玄武岩纤维沥青混合料的目标配合比设计方法
    3.2 原材料性能
        3.2.1 沥青材料技术性能
        3.2.2 集料技术性能
        3.2.3 纤维技术性能
    3.3 矿料级配确定
    3.4 最佳油石比的确定
        3.4.1 拌合工艺
        3.4.2 测定试件的物理参数
        3.4.3 确定最佳油石比
    3.5 玄武岩纤维最佳掺量
    3.6 玄武岩纤维最佳长度
    3.7 小结
第四章玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究
    4.1 玄武岩纤维SMA-13高温性能
        4.1.1 车撤形成机理和影响因素
        4.1.2 高温稳定性评价方法
        4.1.3 高温性能试验及结果分析
    4.2 玄武岩纤维SMA-13低温抗裂性能
        4.2.1 沥青路面低温开裂机理及影响因素
        4.2.2 低温抗裂性评价方法
        4.2.3 低温性能试验及结果分析
    4.3 玄武岩纤维SMA-13水稳定性能
        4.3.1 水稳定性评价方法
        4.3.2 沥青混合料水稳定性能试验及结果分析
    4.4 小结
第五章玄武岩纤维沥青路面数值分析
    5.1 沥青路面材料性质及参数
        5.1.1 等效温度的路面温度场
        5.1.2 沥青混合料力学模型
        5.1.3 沥青混合料参数
    5.2 荷载模型
        5.2.1 荷载作用力
        5.2.2 荷载作用时间
    5.3 沥青路面结构模型
        5.3.1 几何模型
        5.3.2 边界条件
    5.4 有限元计算分析
    5.5 小结
第六章玄武岩纤维沥青路面维修工程应用
    6.1 依托工程情况
    6.2 路面调研
    6.3 路面维修方案设计
    6.4 配合比设计
    6.5 玄武岩纤维SMA-13工程实施
        6.5.1 玄武岩纤维沥青混合料的拌和
        6.5.2 玄武岩纤维沥青混合料温度控制
        6.5.3 混合料运输
        6.5.4 混合料摊铺
        6.5.5 混合料碾压
        6.5.6 接茬处的碾压控制
第七章综合效益分析和评价
    7.1 经济效益分析
    7.2 环境效益分析
    7.3 社会效益分析
    7.4 小结
主要的结论和展望
    论文主要结论
    展望
参考文献
致谢

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