纤维沥青混合料防治路面裂缝机理研究

通过对裂缝形成机理的分析,以复合材料细观力学为理论基础,认为在沥青中加入纤维的沥青混合料具有较高的强度和韧性,使用它可以防止裂缝的产生。     

基于复合材料细观力学模型的沥青混凝土弹性模量预测

针对目前预测沥青混凝土弹性模量的主要方法(基于宏观层面的试验法和经验法)均未能反映其细观结构的问题,基于复合材料细观力学方法建立了沥青混凝土多相的2层嵌入式细观力学模型,求解得到单夹杂复合材料的2个弹性常数(弹性模量和剪切模量);结合多步骤方法,即将各档粒径集料与空隙逐一投入,然后进行均匀化,得到多夹杂复合材料弹性模量,并与试验值进行对比。结果表明:预测结果与试验结果基本相同;该方法能够反映各组成材料在沥青混凝土中所起的力学作用;沥青混凝土的空隙率、沥青胶浆的弹性模量对沥青混凝土的弹性模量有重要影响。     

重载交通沥青路面剪切屈服区分布规律研究

半刚性基层沥青路面的面层沥青混合料在重轴载车辆作用下,产生的剪应力超过其抗剪强度而容易产生过大的剪切塑性变形,使其产生横向剪切流动。考虑面层沥青混合料的粘弹性特性、不同轮载条件下非均布接地压力和路面面层及基层间的实际接触状态,选择4种典型沥青路面结构,用有限元分析方法进行力学响应分析,假定沥青混合料符合莫尔库仑屈服准则,编制基于COSMOS／M的二次开发程序找出重轴载条件下沥青面层剪切屈服区分布规律,解释重载交通沥青路面车辙产生机理。研究结果表明,沥青面层剪切屈服区随着车辆轴载增大而逐步扩展,不同路面结构沥青面层剪切屈服区扩展变化规律不尽相同,路面车辙发展速度和产生部位也不相同。     

纤维加固沥青混合料的路用性能试验研究

为研究石棉、尼龙和聚酯纤维对沥青混合料长期性能的改善效应,开展了沥青混合料物理及力学试验。首先,针对不同纤维沥青混凝土开展了试验设计;其次,研究了纤维掺量对沥青物理特性的影响;再则,开展了马歇尔试验明确纤维沥青混合料的最佳配比;最后,通过间接拉伸试验研究了纤维沥青混凝土的长期性能。研究表明:随着掺入纤维量的增加,沥青的软化点提高而渗透度降低;纤维掺入量为0.2%~0.6%的情况下沥青混合料的各项指标都能满足设计标准;掺入纤维后所有样本的拉伸强度和干湿韧性都得到提高,说明掺加纤维使混合料稳定、开裂减少、水损害降低,耐久性提高。石棉、尼龙和聚酯等纤维的最佳比例分别为0.6%,0.4%和0.4%,鉴于聚酯纤维成本较低,建议使用聚酯纤维用于沥青路面,以提高长期性能。     

哑铃型钢纤维粉煤灰混凝土基本力学性能及抗弯韧性

为了研究哑铃型钢纤维对混凝土力学性能的效用，试验研究了新拌纤维混凝土的坍落度和密度，测定了纤维混凝土的抗压强度、弹性模量、抗劈裂强度；基于美国ASTM及日本JCI方法，用四点弯曲梁测得了抗弯初裂强度、抗弯拉强度和抗弯韧性等。试验证明：哑铃型纤维能够均匀地分散在混凝土中，纤维无结团现象；该纤维对混凝土具有良好的增强和增韧双重效应，对抗弯初裂强度、抗弯拉强度和抗弯韧性等力学指标都有明显的提高。     

硫磺改性沥青路面的力学响应研究

采用ABAQUS有限元软件对半刚性基层硫磺改性沥青路面进行力学响应计算,将计算结果与SBS改性与基质沥青路面进行对比,结果表明:硫磺改性沥青路面层底弯拉应力显著大于SBS沥青及基质沥青路面,弯沉值小于SBS沥青及基质沥青路面;随着硫磺改性剂掺量增加,路面层底弯拉应力逐渐增大,弯沉值逐渐减小;并且随着沥青面层厚度的增加,面层底部主拉应力减小,弯沉值呈减小趋势。     

乳化沥青-柔性纤维改性水稳碎石弯曲韧性试验研究

本文选用乳化沥青和柔性纤维(聚丙烯纤维)两种材料对水泥稳定碎石进行改性研究。通过三分点加载试验,得到了普通水泥稳定碎石(CSM)、3%乳化沥青掺量的水泥稳定碎石(CASM)和柔性纤维的乳化沥青水泥稳定碎石(PCASM)的荷载-挠度曲线,并分别按照美国材料与试验协会ASTM C1018-97标准方法、日本混凝土协会(JCI)标准方法和国内研究者提出的剩余弯曲强度法对三种类型稳定碎石进行韧性评价。结果表明,水泥稳定碎石中掺入乳化沥青,会显著降低混合料的韧性指数及剩余弯曲强度;聚丙烯纤维能够有效提高乳化沥青水泥稳定碎石的弯曲韧性及剩余弯曲强度,且添加聚丙烯纤维后,混合料的弯曲韧性指数和剩余弯曲强度明显高于普通水泥稳定碎石,改善了乳化沥青水泥稳定碎石的弯拉性能。     

格栅加强沥青路面结构设计分析

土工格栅是最常用的路用土工织物之一。在沥青路面面层中加入玻璃纤维土工格栅,采用复合材料模拟法确定格栅加强沥青路面结构层的设计模型及参数,利用《公路沥青路面设计规范》规定的设计程序与控制指标,按层状弹性体系理论求解格栅加强沥青路面结构,将格栅加强沥青路面与普通沥青路面的结构设计结果相对比,结果显示:土工格栅的使用可有效增加沥青面层的弹性模量,当保持设计标准不变的情况下,格栅的使用可有效降低沥青面层的厚度。     

改性剂对水泥乳浆性能的影响

水泥灌浆沥青混凝土是半柔性沥青路面常用的一种形式。为了研究改性剂对水泥乳浆性能的影响,选择了4种改性剂对水泥乳浆进行改性。通过对改性水泥乳浆稠度、力学指标以及干缩试验的分析和对比,发现不同改性剂对水泥胶浆的作用是不同的,不合理的改性剂反而会使水泥胶浆的强度降低。合理的改性剂对水泥乳浆干缩系数的影响最大,改性后和改性前的干缩系数相差达2~3倍。改性后水泥乳浆的力学特性也能得到相应的改善。在实际应用中,稠度可以作为判别改性剂优劣的简单指标。     

纤维沥青混凝土路用性能研究

该文通过对沥青混合料掺加纤维的研究,系统分析了纤维沥青混合料的路用性能,包括马歇尔稳定度、水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性及耐疲劳性能;探讨了纤维增强沥青混合料的强度形成机理,并与普通密级配沥青混凝土进行了对比、分析。结果表明,纤维沥青混合料具有较好的路用性能,可以改善沥青路面使用品质,延长使用寿命。     

热老化后的纤维沥青混合料性能试验

通过使用强制通风烘箱使纤维沥青混合料试件高温热老化来模拟纤维沥青混合料在施工中受到的热老化,进一步通过间接拉伸试验、冻融循环试验和疲劳试验测试热老化后试件的间接拉伸强度、冻融间接拉伸强度比、动态劲度模量和疲劳寿命。试验结果表明：热老化后,纤维沥青混合料间接拉伸强度稍增大,水稳定性变差,动态劲度模量增大,疲劳寿命降低。     

纤维掺量对沥青混凝土抗压回弹模量的影响分析

为了研究纤维掺量对沥青混凝土的抗压强度和回弹模量的影响,选用5种聚酯纤维掺量沥青混凝土的圆柱体试件在M TS810材料试验机上进行单轴静压试验,试验温度为20℃。分析了沥青混凝土的抗压强度和回弹模量随纤维掺量变化的规律以及纤维的作用机理,同时对回弹模量取值的合理性进行了探讨。结果表明,沥青混凝土的力学性能对纤维的掺量反映敏感,适量地加入纤维会改善沥青混凝土的抗压强度和回弹模量。根据试验分析结果确定纤维的合理掺量范围为0.2%~0.25%,纤维掺量为0.3%的回弹模量合理取值有待深入研究。     

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。     

玄武岩纤维对沥青混合料水稳定性影响的研究

为探讨新型的玄武岩矿物纤维对沥青混合料水稳定性的影响,首先由马歇尔试验和车辙试验确定纤维的最佳掺量,然后按照现行规范JTG F40-2004规定的浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验方法评价玄武岩矿物纤维对沥青混合料水稳定性的改善效果。玄武岩矿物纤维使沥青混合料浸水马歇尔残留稳定度提高了10.3%;在50次和75次压实功下使冻融劈裂抗拉强度比分别提高了16%和15%。由复合材料细观力学的强度和粘度公式及复合材料界面化学理论阐释玄武岩矿物纤维改善沥青混合料水稳定性的基本原理。试验表明,玄武岩矿物纤维对沥青混合料的水稳定性有明显的改善效果。     

高模量沥青混凝土力学性能试验研究

从高模量沥青混凝土材料组成设计入手,通过沥青混凝土力学性能试验,分析低标号沥青、外掺剂用量对高模量沥青混凝土力学性能的影响规律。试验研究结果显示:低标号沥青可提高沥青混凝土的力学强度;沥青混凝土的回弹模量、劈裂强度和动态抗压模量随外掺剂用量的增加呈增加趋势,当外掺剂用量增加至混合料用量的0.7 %时,沥青混凝土的回弹模量增加幅度平均可达到50 %左右;添加外掺剂的沥青混凝土,其累积变形在一定程度上有所降低。     

乳化沥青冷再生混合料路用性能试验研究

为了探讨乳化沥青冷再生混合料全面的性能参数,对0%～100%的6种不同RAP含量的乳化沥青冷再生混合料进行了室内试验研究与回归分析.结果表明:抗压回弹模量与抗压强度、劈裂抗拉强度与破坏劲度模量、弯拉应变与弯拉强度都随RAP用量的增加而呈线性减少;动稳定度随RAP用量的增加而呈指数函数减少;渗水系数随RAP用量的增加呈二次多项式减少;冻融劈裂强度比TSR随RAP用量的增加变化不大,但远低于规范的技术要求;同温下的抗压回弹模量与劈裂抗拉强度有较好幂函数关系.根据材料的抗压回弹模量与劈裂抗拉强度,把乳化沥青冷再生材料分主四类.     

纤维沥青低温性能的试验研究

沥青具有抗拉强度低、温度敏感性差等本质缺陷,而纤维具有高抗拉强度、高模量等优点。在沥青混合料中掺入高抗拉强度的聚合物纤维成为提高沥青混合料使用性能的一种重要手段。鉴于纤维在沥青混合料中所起的作用很大程度通过沥青传递,为进一步评价纤维所起的作用,通过采用测力延度试验来评价纤维长度及掺量对纤维沥青低温性能影响,从而为纤维沥青混合料中纤维的选择提供依据和参考。     

乳化沥青改性水泥砂浆的试验研究

针对乳化沥青改性水泥砂浆探讨其提高水泥基材料的力学性能，以期能在公路工程中应用。分析研究了乳化沥青对水泥终凝的滞缓作用、改性水泥砂浆的减水作用及抗压强度、抗折强度和动弹性模量，同时分析了乳化沥青的性质及掺加顺序对抗折强度的影响，并简单分析了乳化沥青对水泥砂浆的作用机理。     

高黏复合改性橡胶沥青在透水沥青路面中的应用

为了研究高黏复合改性橡胶沥青应用在透水沥青路面中的性能,依托实体工程,在PAC-13、PAC-20型透水性沥青混合料中使用高黏复合改性橡胶沥青,研究了高黏复合改性橡胶沥青混合料的各项路用性能和渗水系数,并与高黏改性沥青混合料进行了对比。结果表明,PAC-13、PAC-20型高黏复合改性橡胶沥青混合料的最佳油石比与同级配类型的高黏沥青混合料基本相同;PAC-13、PAC-20型高黏复合改性橡胶沥青混合料各项路用性能均优于高黏沥青混合料,其渗水性能也较为突出。