纤维沥青混凝土劈裂性能试验研究

通过在AC-13Ⅰ基体中外掺聚酯纤维和玄武岩矿物纤维,以温度为参数,进行劈裂试验,分析温度对劈裂抗拉强度、拉伸应变和劈裂破坏劲度模量的影响机理,建立纤维沥青混凝土劈裂破坏荷载和劈裂破坏劲度模量与温度的关系;通过在AC-13Ⅰ基体中外掺不同长径比的聚酯纤维,在不同温度下进行劈裂试验,分析纤维在劈裂面上的典型分布形态和不同温度下纤维的破坏形态,研究长径比变化对沥青混凝土劈裂性能的影响机理,建立不同温度纤维沥青混凝土劈裂抗拉强度与纤维长径比的关系;通过在AC-13Ⅰ基体中外掺聚酯纤维和玄武岩矿物纤维,以纤维掺量和温度为参数,进行劈裂试验,分析纤维掺量对劈裂抗拉强度、拉伸应变和劈裂破坏劲度模量的影响机理,建立劈裂抗拉强度、拉伸应变和劈裂破坏劲度模量与纤维掺量的关系。结果表明:温度是影响沥青混凝土劈裂性能的主要外部因素;纤维长径比和掺量对劈裂性能的影响规律与温度有关。     

纤维沥青混合料抗剪性能试验研究

采用室内试验的方法,对纯沥青、木质素纤维沥青、矿物纤维沥青、聚酯纤维沥青和复合纤维沥青的最大抗剪强度进行了对比分析,得到以下结论:纯沥青的最大抗剪强度随温度的增加呈现近似线性减小的趋势,且随着转速的提高,纯沥青最大抗剪强度明显降低;不同温度下,随着纤维掺量比例的增加,木质素纤维沥青、矿物纤维沥青、聚酯纤维沥青和复合纤维沥青的最大抗剪强度增长,对于相同纤维掺量时,随着温度的提高,4种纤维沥青最大抗剪强度均降低,且随着纤维掺量比例增加,各种纤维沥青抗剪强度增速减缓;沥青加入纤维之后,能大幅度提高沥青的抗剪强度,且聚酯纤维沥青和复合纤维沥青增大的幅度比木质素纤维沥青和矿物纤维沥青大许多,这与纤维之间的结构构造和组成相关。     

盐分环境下纤维对沥青混合料水稳性的影响

基于AC-13C连续密级配,通过冻融劈裂试验,研究了不同浓度盐溶液下,0.1%~0.3%掺量情况时聚酯纤维与玄武岩短切纤维对沥青混合料水稳定性的影响情况。研究表明:纤维对沥青混合料的水稳定性具有改善作用,随着聚酯纤维与玄武岩短切纤维掺量的增加,不同盐度环境下沥青混合料的冻融劈裂抗拉强度值先增大后降低,其中在掺量为0.2%时取得最大值。同等条件下,玄武岩短切纤维对沥青混合料水稳定性的改善优于聚酯纤维;随着盐浓度的增加,不同纤维掺量的沥青混合料冻融前后劈裂抗拉强度及强度比均出现下降,但是较之普通沥青混合料,掺加纤维的沥青混合料其抗水性较好。     

基于纤维加筋性能的纤维沥青混合料设计方法

为了提升沥青混合料的性能,采用滑移剪切试验装置测试了木质素纤维、矿物纤维、聚酯纤维、复合纤维在相同掺量与各自最佳掺量下纤维沥青混合料的滑移剪切性能,验证纤维的加筋效果。试验结果表明:加入纤维后,沥青混合料的滑移剪切能大大提高,纤维显著改善了沥青混合料的加筋效果;不同种类的纤维沥青混合料滑移剪切能有明显的区别。     

纤维沥青混凝土的低温抗裂机理研究

作为沥青混凝土纤维加强筋．聚酯纤维能够很好地提高沥青混凝土路面的力学性能。通过不同纤维掺量的沥青混凝土在不同温度下的试验研究．对其低温抗裂机理进行了分析，在劈裂试验的基础上提出了最佳纤维掺量。     

考虑冻融循环的聚酯纤维沥青混合料性能研究

为研究聚酯纤维掺量对沥青混合料路用性能和冻融损伤劣化规律的影响,通过高温车辙试验、低温劈裂试验、水稳定性试验和冻融循环条件下小梁弯曲试验,对比分析聚酯纤维掺量为0.0、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%时沥青混合料动稳定度、极限弯拉强度、弯拉应变、残留稳定度、冻融劈裂强度比和冻融弯曲应变的变化。结果表明,随着聚酯纤维掺量的增加,沥青混合料路用性能指标和冻融损伤性能呈现先增大后减小的趋势,聚酯纤维掺量为0.2%左右时,沥青混合料动稳定度出现峰值(3 512次/mm),抗弯拉强度提高12.4%,极限弯曲应变增加7.6%,弯曲劲度模量超过2 670 MPa,马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比分别提高2.2%、3.2%;聚酯纤维掺量为0.2%左右、冻融循环次数为12次时,弯曲破坏应变出现峰值,抗冻融性能最佳;聚酯纤维沥青混合料的弯曲破坏应变与冻融循环周期呈负相关关系,冻融循环次数超过12次时,弯曲应变下降速率减小并逐渐趋于稳定。     

纤维沥青混合料抗剪强度研究

为探索纤维沥青混合料抗剪强度的特点及影响因素,研究选择新型路用矿物纤维、玄武岩纤维和木质素纤维沥青混合料的抗剪强度为研究对象,以最大公称粒径、级配类型、纤维掺量和纤维种类为参数,采用抗剪强度试验仪对纤维沥青混合料抗剪强度进行测试,并尝试利用爱因斯坦粘度原理解释纤维沥青混合料与普通沥青混合料抗剪强度差异性。研究结果表明：在一定范围内最大公称粒径越大、纤维掺量越高,沥青混合料抗剪强度越大;同条件下的SMA混合料的抗剪强度大于AC沥青混合料;抗剪强度大小排序为玄武岩纤维混合料〉新型路用矿物纤维混合料〉木质素纤维混合料。     

纤维沥青混凝土的动态参数试验研究

通过动态抗压试验和动态劈裂试验研究了不同纤维掺量沥青混凝土的动态性能参数。选用5种聚酯纤维掺量的沥青混凝土圆柱体试件和马歇尔试件,每种纤维掺量制作4个试件,在MTS810材料试验机上进行试验。通过试验确定不同纤维掺量沥青混凝土的动态抗压模量和劈裂回弹模量,对纤维沥青混凝土的动态性能机理进行了分析,并且讨论了动静态抗压模量之间的关系以及纤维掺量与动态模量之间的关系。结果分析表明,加入纤维后的沥青混凝土表现出与普通沥青混凝土相似的动态响应规律,沥青混凝土的动态模量与纤维掺量之间存在较好的相关性,适量的加入纤维会改善沥青混凝土的动态模量等主要动态参数,从而有效增强其综合路用性能。根据动、静态分析结果的基础上给出此种聚酯纤维沥青混凝土的合理纤维掺量在0.20%~0.25%之间。     

纤维沥青胶浆流变性能的试验研究

为考察纤维沥青胶浆的高温性能和流变性能,对掺不同种类和剂量纤维的沥青胶浆进行不同温度下的粘度试验和动态剪切流变试验,分析纤维沥青胶浆的粘度、复数模量、相位角和抗车辙因子的变化规律,同时分析粘度与抗车辙因子的相关性。研究结果表明,纤维对沥青胶浆有明显的增粘与增弹作用,其中聚酯纤维最大,其次为木质素纤维,矿物纤维最弱;随着纤维掺量的增大,纤维增粘和增弹作用逐步发挥,当掺量达到沥青质量的0.04％时,纤维沥青胶浆的粘度、复数模量和抗车辙因子显著增大而相位角显著降低;纤维沥青胶浆的粘度与抗车辙因子存在良好的线性关系。     

纤维沥青混凝土动态模量与路用性能研究

采用动态模量试验、间接拉伸疲劳试验和车辙试验研究了掺加木质素纤维、聚酯纤维和玄武岩矿物纤维的沥青混合料的路用性能。结果表明,各种纤维掺入后能增大纤维沥青混合料的动态模量,其中聚酯纤维的增强作用最为显著;同时,掺加各种纤维后沥青混合料的疲劳性能和高温抗车辙性能也得到明显改善。     

玄武岩纤维改善沥青混合料的水稳定性能研究

对掺加两种矿物纤维及未掺纤维的AC-16C沥青混合料分别进行了浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验,分析掺加矿物纤维对沥青混合料水稳定性能的影响。试验结果表明,矿物棉纤维沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比都有所提高,说明掺加矿物棉纤维的沥青混合料表现出优良的水稳定性。掺加短切矿物纤维对沥青混合料的水稳定性没有明显改善作用,对冻融劈裂强度有不良影响。     

纤维对强嵌挤骨架密实沥青混合料路用性能的影响

通过室内车辙试验、低温弯曲试验和三点小梁疲劳试验研究了3种纤维对强嵌挤骨架密实(SISG)沥青混合料路用性能的影响,结果表明随纤维掺量的增加,SISG沥青混合料动稳定度及低温弯曲应变呈先增后减的趋势。矿物纤维、木质素纤维和聚酯纤维掺量分别为0. 3%、0. 5%、0. 2%时,SISG沥青混合料高温性能、低温性能达到最佳。与未掺纤维SISG沥青混合料相比,0. 3%矿物纤维、0. 5%木质素纤维和0. 2%聚酯纤维SISG沥青混合料高温性能分别可提升22%、13%、20%,低温性能分别可提升32%、30%、23%,疲劳性能分别可提升25%、6%、36%。     

聚酯纤维沥青混合料路用性能研究及改善机理分析

为了研究聚酯纤维沥青混合料的性能,引入木质素纤维作对比,对两种纤维的技术指标进行检测;通过车辙试验、低温弯曲小梁试验、冻融劈裂试验和四点弯曲疲劳试验对两种纤维沥青混合料及不掺加纤维沥青混合料的路用性能进行研究,并分析其改善机理。研究结果表明掺加纤维能显著地改善沥青混合料的路用性能,且聚酯纤维沥青混合料比木质素纤维混合料具有更优良的路用性能。     

纤维对嵌挤骨架密实沥青混合料疲劳性能的影响

通过室内试验研究了纤维对嵌挤骨架密实沥青混合料(SISG)疲劳性能的影响,应用威布尔分布建立疲劳方程,并与规范级配沥青混合料(GF)疲劳性能进行了对比。研究结果表明,与规范级配沥青混合料相比,SISG沥青混合料疲劳寿命最少提升17%;与不掺纤维SISG级配沥青混合料相比,在最佳掺量下掺木质素纤维、矿物纤维和聚酯纤维的SISG沥青混合料的疲劳寿命最少分别可提升2%、32%、48%。     

纤维沥青胶浆及沥青混合料路用性能试验研究

对木质素纤维和玄武岩纤维的沥青胶浆以及沥青混合料的高温、低温性能进行试验,对比分析不同纤维的性能。采用动态剪切流变试验和锥入度试验评价纤维沥青胶浆的高温性能,延度试验评价低温性能;选取SMA-13沥青混合料,通过车辙试验研究两种纤维对沥青混合料高温稳定性的增强作用,劈裂试验评价低温抗裂性的改善效果。研究结果表明：玄武岩纤维沥青胶浆的高温性能优于木质素纤维沥青胶浆;玄武岩纤维沥青混合料动稳定度和劈裂强度均要较木质素纤维高,且当玄武岩纤维掺量为0.3%~0.4%时其改善效果最佳。研究结果可为纤维在沥青混合料中的应用提供参考。     

盐冻融循环下添加剂对沥青流变性能的影响

为了研究盐冻融循环下添加剂对沥青流变性能的影响,采用木质素纤维、聚酯纤维、橡胶粉、PE、岩沥青、消石灰六6种添加剂制备沥青胶结料,对不同沥青胶结料分别进行动态剪切流变试验、弯曲梁流变试验以及疲劳试验。结果表明:经过盐冻融循环作用,掺加添加剂的沥青抗车辙因子显著提高,从而改善了沥青的高温性能,其中PE、橡胶粉对其改善更为显著;木质素纤维、聚酯纤维明显降低了沥青的低温劲度模量,对沥青的低温抗开裂性能有较大改善;聚酯纤维改善沥青疲劳性能的效果最好,PE次之,其他几种添加剂对沥青的疲劳性能改善效果相对不明显。     

玄武岩矿物纤维改善沥青混合料性能研究

为探讨玄武岩矿物纤维增强沥青混合料的适用性,通过马歇尔试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验、劈裂试验评价了玄武岩纤维沥青混合料的路用性能及力学性能,并从机理上分析了纤维的作用.试验结果表明,沥青混凝土中掺加玄武岩矿物棉纤维能有效提高沥青混合料的抗拉强度及路用性能;掺加短切矿物纤维能提高沥青混合料的抗拉强度及高温稳定性,但抗冻融能力有所降低,在长期浸水或寒冷地区不宜使用.     

盐分对AC-13C纤维沥青混合料性能影响的研究

针对盐分浸泡作用下沥青混合料抗水毁能力的研究不多,该文选用浸水马歇尔及冻融劈裂试验,结合理论分析和室内试验,分析浸泡在不同种类盐溶液中木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维3种沥青混合料的抗水毁能力以及马歇尔力学性能的变化趋势。试验结果表明:3种纤维混合料的马歇尔稳定度和流值,均较普通混合料大,玄武岩纤维对混合料稳定度及流值改善效果最优;经过饱和NaCl和饱和Na_2SO_4溶液浸泡后,3种纤维混合料的水稳定性均有所降低,但较普通混合料有所增强,从浸水马歇尔残留稳定度试验结果分析可知,聚酯纤维对混合料抗水毁能力改善效果最优,从冻融劈裂残留强度比试验结果分析可知,玄武岩纤维对混合料抗水毁能力改善效果最优。     

不同纤维对玛蹄脂和SMA混合料性能的影响研究

对掺木质素纤维、聚酯纤维、矿物纤维的三种玛蹄脂和SMA混合料的高、低温性能进行对比研究,并结合经济性分析,对比不同纤维的技术经济性能。采用50℃锥入度试验和5℃弯曲蠕变试验评价纤维玛蹄脂的高温和低温性能,车辙试验和低温弯曲试验评价混合料的高温和低温性能。结果表明：木质素纤维玛蹄脂的高温性能最优、低温性能最差,矿物纤维玛蹄脂的低温性能最优、高温性能居中,聚酯纤维玛蹄脂的高温性能最差、低温性能居中;3种SMA混合料的动稳定度和低温性能的对比规律为矿物纤维﹥木质素纤维﹥聚酯纤维;矿物纤维和絮状木质素纤维成本低且接近,而聚酯纤维的价格最高。     

纤维对浇注式沥青混合料性能的影响

为了研究纤维种类及掺量对桥面铺装浇注式沥青混合料路用性能的影响,首先基于关键指标对混合料的矿料级配进行了设计。然后研究了不同掺量的颗粒木质素纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维对浇注式沥青混合料高低温性能、水稳定性、疲劳性能的影响。再基于加速加载试验对浇注式沥青混合料的长期耐久性能进行了评价,建立了桥面全厚度沥青混合料铺装的耐久性能预测方程。最后分析了纤维增强沥青混合料性能作用机理。结果表明:纤维能够明显改善浇注式沥青混合料的路用性能;不同类别的纤维对沥青混合料性能提升作用各异,玄武岩纤维的改善效果优于木质素纤维和聚酯纤维;纤维对浇注式沥青混合料性能的增强作用随纤维掺量的增加先增大后减小;木质素纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维在最佳掺量4%,6%,8%时,混合料的性能最优;浇注式沥青混合料高温抗永久变形能力相对较差,试验车辙动稳定度不超过500次/mm;在最佳掺量下,木质素纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维可分别提升浇注式沥青高温抗车辙性能的72%,94%,44%;纤维增强浇注式沥青混合料的疲劳寿命随应变水平的增加呈指数函数递减趋势;组合铺装结构(3.5 cmSMA13+下面层3 cmGA10)的车辙深度与加速加载次数呈良好的指数关系,加速加载试验结合数值分析方法能够较为准确地预测铺装结构的耐久性能。