基于电磁感应加热的钢丝绒纤维沥青混合料性能评价

发布时间：2020-10-18 20:37

　　 电磁感应加热式沥青混合料是一种新型沥青路面筑路材料,具有可实现裂缝热自愈、融雪化冰等优良特性,应用前景广阔,对其研究方兴未艾。目前,该技术仍存在传导性材料适用性与遴选、混合料制备工艺、沥青混合料电磁感应加热特性与综合路用性能评价等问题。鉴于此,系统开展电磁感应加热沥青混合料组成设计及性能提升研究,具有重要现实意义。论文采用钢丝绒纤维作为传导性材料掺入到沥青混合料中,以使沥青混合料实现电磁感应加热的目的。通过改变纤维的类型与掺量,采用车辙试验、小梁低温弯曲试验、冻融劈裂试验研究钢丝绒纤维沥青混合料的拌和工艺及路用性能,推荐出基于路用性能的最佳纤维类型与掺量;采用高周波电磁感应加热设备,借助红外测温及成像技术对不同钢丝绒纤维沥青混合料电磁感应加热特性进行系统分析,量化评价沥青混合料电磁感应加热升温速率、温度纵向分布、感应加热升温与降温规律、纵向温度梯度等,进而阐明沥青混合料电磁感应加热规律。通过钢丝绒纤维/水镁石纤维复合造粒方法对沥青混合料综合性能进行优化与提升,对制备出的复合颗粒纤维的路用性能和电磁感应加热性能进行评价,最后对其经济效益进行综合分析。研究结果表明:当钢丝绒纤维长度为5cm且掺量为4%(占所用沥青的体积分数)时,沥青混合料路用性能最佳;钢丝绒纤维掺量对沥青混合料感应加热升温速率影响最为显著;感应加热过程中沥青混合料沿纵向呈现出温度梯度,且随着感应加热时间的增长,该梯度愈加显著;当感应加热停止后,梯度随时间延长逐渐减弱,直至温度趋于一致;在降温初期,沥青混合料上层温度显著下降,而下层温度呈现出一个略微升高的过程,从上至下降温趋缓,且整个升温至降温的完整过程均受纤维长度与掺量的影响;以钢丝绒纤维与水镁石纤维体积比为6/4制备而成的颗粒纤维对钢丝绒纤维沥青混合料性能优化效果最佳;水镁石纤维的掺入使得沥青混合料的路用性能进一步提升,但电磁感应加热性能有所降低;复合颗粒纤维沥青混合料的路用性能优势最大,其成本相比于单掺钢丝绒纤维有所降低,性价比优势显著。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U414
【部分图文】：

第一章 绪论第一章 绪 论究背景青路面具以其噪音小、舒适性好、易修补、油耗低、易于施工等优点，类道路工程建设中[1]。然而，在行车荷载和外部环境的综合作用下，沥青频发，其中裂缝类问题尤为突出。裂缝在萌生阶段沥青路面仍具有较好旦裂缝持续发展贯通，则会导致沥青路面使用性能大为衰减。因此，如期，采用有效措施抑制裂缝持续发展并促进微裂缝愈合，具有重要的现实

a b图 1.1 沥青路面裂缝路积雪结冰对出行车辆会造成极大不便，同时也存在巨大安全隐患。目除冰雪方法主要分为两大类——被动除冰雪方法和主动除冰雪方法。其法主要有：机械除冰雪、人工除冰雪、撒融雪剂以及微波加热除冰雪。主要有：弹性铺装层除冰和热能融雪化冰。然而，这些方法都存在或多度上的不足，如污染环境、成本高、效率低、技术难以实现等。因此，冰雪技术也是当前重要的课题之一。

且这些性能均随着二者掺量的增大而进一步提升；无论是动态间接拉伸试验静态间接拉伸试验，其电阻均随拉伸应变的增加而增大，石墨和碳纤维改性沥青混对应变的自监测是十分有效的。同时，应变-应力自监测在称重、交通监测、边界和结构振动控制等方面具有重要的应用价值。Ali Mokhtari 等[9]（2012）将矿物纤维、纤维素纤维和 SBS 掺入到 SMA 中，采用-经验设计方法，如图 1.3 所示，评价了不同添加剂对提高路面使用寿命或降低路面的作用。研究结果表明，SBS 在改善沥青混合料路用性能方面比纤维更加优异；根学-经验法的计算结果，矿物纤维、纤维素纤维和 SBS 改性沥青混合料的路面服役比未掺纤维和改性剂的混合料分别提升 1.07、1.081 和 1.243 倍。Mohammad J. Khattak 等[10]（2013）将纳米碳纤维分别加入到沥青胶浆和沥青混中，发现发现纳米碳纤维不仅具有良好的粘合特性，而且显示出很高的连接性，并整个沥青中均匀分布。断裂表面形貌还表明，CNF 在微/纳米尺度上显示出裂纹的作用，如图 1.3 所示，这可增强由于重复的交通荷载引起的开裂。
【参考文献】

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本文编号：2846781