纤维沥青混凝土的蠕变特性试验研究

根据单轴静载蠕变试验研究了不同纤维掺量沥青混凝土的蠕变性能。采用5种聚酯纤维掺量的沥青混凝土圆柱体试件在MTS810材料试验机上进行蠕变试验,试验温度为45℃。分析了纤维沥青混凝土的蠕变特性随着纤维掺量变化的规律,讨论了卸载后的回弹模量与纤维掺量的关系。结果表明,在沥青混凝土中掺加纤维,改善了沥青混凝土的蠕变性能,当纤维掺量在0~0.3%的区间内时,随着纤维掺量的增加,蠕变变形增量和卸载后的回弹模量表现出先减小、后增大的变化规律,由此分析给出合理纤维掺量约为0.2%。     

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。     

高模量沥青混合料力学性能试验研究

为了研究高模量剂掺量对沥青混合料力学性能的影响,通过劈裂强度、静态回弹模量和动态模量等试验,分析了高模量剂在不同掺量、不同温度条件下对沥青混合料劈裂强度、抗压强度、静态回弹模量、动态模量和相位角等指标的影响。结果表明:高模量剂的加入能明显提高劈裂强度,但其掺量不宜超过0.6%;随着高模量剂掺量的增大,抗压强度和静态回弹模量逐渐增大,当掺量由0%增至0.7%时,抗压强度和静态回弹模量分别提高30.8%和49.4%;高模量剂掺量对动态模量的影响小于静态回弹模量;高模量剂的加入对相位角的影响很小,表明高模量剂对沥青混合料的黏弹特性影响较小。     

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。     

聚酯纤维和聚丙烯纤维水泥稳定碎石力学性能研究

通过大量室内试验,研究了聚酯纤维及聚丙烯纤维对水泥稳定碎石的无侧限抗压强度、劈裂强度和抗压回弹模量等力学性能的影响。结果表明:聚酯纤维和聚丙烯纤维都可以大幅度地提高水泥稳定碎石的无侧限抗压强度和劈裂强度,降低抗压回弹模量;给出了纤维最佳质量掺量,聚酯纤维约为0.07%,聚丙烯纤维约为0.05%;相同龄期、相同纤维掺量的情况下,聚酯纤维水泥稳定碎石比聚丙烯纤维水泥稳定碎石的强度高、回弹模量低。同时,根据试验结果分析,得出了聚酯纤维、聚丙烯纤维掺量与水泥稳定碎石各力学性能指标的回归关系式。     

纤维沥青混凝土的等效劲度模量

根据复合材料细观力学理论探讨了低温条件下纤维沥青混凝土的等效劲度模量的分析方法。应用Y．H．Zhao和G．J．Weng提出的纤维增强复合材料的等效模量公式，计算了具有不同纤维掺量的沥青混凝土在不同温度状态下的等效劲度模量，对计算结果与劈裂试验结果进行了比较和误差分析。从温度、纤维掺量和纤维性状3个方面分析误差产生的原因，其中温度为主要影响因素，而纤维本身的性能对结果误差基本没有影响，根据误差分析结果提出计入温度影响的纤维沥青混凝土等效模量公式，通过修正公式计算得到的结果与试验结果取得较好的一致性。     

聚合物纤维和玻璃对沥青混合料力学性能的影响

废旧玻璃代替部分集料在减少道路建设对自然资源消耗的同时,还影响沥青混合料的力学性能。为提高掺有玻璃集料的沥青混合料的力学性能,在沥青混合料中添加聚丙烯纤维,通过标准马歇尔试验、间接拉伸刚度模量试验和动态蠕变试验研究了聚丙烯纤维和玻璃对沥青混合料力学性能的影响。结果表明:在一定掺量范围内聚丙烯纤维或玻璃单独掺加均可提升沥青混合料稳定度,二者对沥青混合料的稳定度最大提升效果分别为11.29%和12.10%。沥青混合料间接拉伸刚度模量与玻璃掺量正相关,但随聚丙烯纤维掺量的增加而先增加后降低,0.2%为聚丙烯纤维最佳掺量;在聚丙烯纤维掺量为0.2%时,玻璃最佳掺量为6%。     

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。     

不同RAP掺量热再生混合料力学性能研究

RAP材料的加入显著影响了沥青混合料的力学参数,因此直接参考规范取值是不合理的做法,系统研究了RAP掺量对热再生混合料抗压回弹模量、动态模量以及劈裂强度的影响,建立了热再生混合料抗压回弹模量与RAP掺量之间的回归关系式,并推荐了不同RAP掺量热再生混合料合理的模量取值范围,为沥青路面热再生混合料路面设计提供参考依据。     

橡胶沥青混凝土设计参数试验研究

以沥青混凝土AC-16为依托,结合橡胶添加工艺的特点,研究了橡胶沥青混土在干掺法施工和湿掺法施工两种施工工艺条件下的抗压回弹模量和劈裂强度值,并通过算例分析了橡胶沥青混凝土减薄沥青面层的原理。结果表明,对于橡胶沥青混凝土而言,不论是那种施工工艺,抗压回弹模量均处于规范给定的普通沥青混凝土参数取值的下限;劈裂强度值较普通沥青混凝土高,以沥青层拉应力为设计指标时,橡胶沥青混凝土可以减薄沥青路面的面层厚度。     

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.     

掺RAP的水泥乳化沥青混合料抗压回弹模量试验研究

采用顶面法测试了掺RAP的水泥乳化沥青混合料中不同油石比、RAP掺量、水泥掺量、压实度和温度5个因素对其抗压回弹模量的影响。研究结果表明:掺RAP的水泥乳化沥青混合料抗压回弹模量随乳化沥青油石比的增大而降低;抗压回弹模量随温度升高呈线性降低;抗压回弹模量随水泥用量的增大而增大,推荐水泥掺量为3%;混合料抗压回弹模量随着RAP掺量的增大而增大,建议RAP掺量控制在50%范围以内;压实度对添加RAP的水泥乳化沥青混合料抗压回弹模量的影响显著。     

水镁石纤维对再生基层材料路用性能的影响

为了改善再生基层材料路用性能,选取不同水镁石纤维和水泥的掺量作为关键影响因素,采用无侧限抗压强度试验、间接抗拉强度试验、抗弯拉强度试验和抗压回弹模量试验,评价影响因素对再生基层材料的路用性能影响;采用干缩和温缩性能试验,评价不同水镁石纤维掺量对再生基层材料收缩性能的影响。研究结果表明:增加水镁石纤维和水泥的掺量对再生基层材料各项力学性能有所增强,但水镁石纤维对再生基层材料的不同性能改善略有差异。其中,随着纤维掺量的增加,在掺量小于4%时,再生基层材料的劈裂强度与抗弯拉强度为阶梯式增加;在掺量大于等于4%时,其增长速度相对缓慢。此外,掺入水镁石纤维对再生基层材料的干缩和温缩性能也均有所改善。     

硫酸盐-冻融共同作用下隧道衬砌支护喷射混凝土劣化性能研究

为研究地铁隧道衬砌支护结构在恶劣环境下的劣化问题,以西部地区地铁隧道服役过程中典型的气候条件和腐蚀环境为背景,研究冻融和盐溶液侵蚀情况下隧道衬砌支护结构的耐久性能。依据兰州秋冬环境温度和地下水中硫酸盐的离子质量浓度设计室内硫酸盐-冻融侵蚀试验,研究不同掺量的粉煤灰和玄武岩纤维对衬砌支护喷射混凝土在不同冻融循环次数作用下的质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数的影响,并根据试验结果建立考虑粉煤灰掺量和玄武岩纤维掺量的抗压强度衰减模型。结果表明： 1）粉煤灰和玄武岩纤维对衬砌支护喷射混凝土性能提升的最优掺量分别为20%和0.1%。2）混凝土的质量损失率随冻融循环先增大后降低,到后期又持续增大;随着粉煤灰和玄武岩纤维掺量的增大,衬砌支护喷射混凝土的质量损失率降低,当粉煤灰和玄武岩掺量分别达到30%和0.15%时,对质量损失率的降低出现负效应。3）喷射混凝土的相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数随着冻融循环次数的增大在初期损失较小,之后迅速增大。     

纳米SiO2和PVA纤维协同增强混凝土力学性能

为研究纳米SiO₂和PVA纤维对混凝土力学性能的影响,通过工作性试验和抗压试验,测得了混凝土拌和物的坍落度以及硬化混凝土的抗压强度和弹性模量。结果表明:在一定掺量范围内,纳米SiO₂和PVA纤维的掺入对混凝土的流动性和力学性能均有较大影响;随着纳米SiO₂掺量的增加,混凝土拌和物的坍落度逐渐降低,抗压强度和弹性模量均先增大后减小,在纳米SiO₂掺量为5%时达到最大值;随着PVA纤维体积掺量的增加,掺纳米SiO₂混凝土的坍落度逐渐降低,抗压强度和弹性模量也呈现先增大后减小的趋势,在PVA纤维体积掺量分别为1.5%和1.0%时达到最大值。纳米SiO₂提高了混凝土的抗压强度和弹性模量,PVA纤维提高了纳米混凝土的抗压强度,但降低了纳米混凝土的弹性模量。     

水泥稳定碎石基层含水量对回弹模量影响的试验研究

路面半刚性基层的无侧限抗压强度与基层含水量的变化有关。采用现场承载板法测试了不同含水量基层的回弹模量,得出不同水泥掺量的水泥稳定碎石的含水量与回弹模量的关系。研究结果表明:水泥稳定碎石的回弹模量随着含水量的增大而减小。在低含水量和高含水量情况下,回弹模量变化趋势都较为平缓,当水泥稳定碎石的含水量状态处于第一界限含水量与第二界限含水量之间时,基层回弹模量对含水量的变化较为敏感。通过对比分析得出无侧限抗压强度高的水泥稳定碎石基层对含水量的变化最为敏感,从另一方面说明水泥掺量越大,基层回弹模量对含水量越敏感。基于试验结果,建议基层含水量应控制在4.5%最优含水量附近,可保证基层无侧限抗压强度不至于降低过大。     

车辆荷载作用下纤维沥青路面响应分析

基于弹性理论,采用有限元方法分析车辆荷载作用下,纤维沥青混凝土的模量、不同道路等级下的纤维沥青混凝土层位置和厚度、基层厚度对路表最大弯沉、基层和底基层的层底径向应力的影响。结果表明,纤维加入到沥青路面后,提高了路面的整体变形能力,从而可以减小路面面层的厚度;基层厚度的增加,不仅缓解了由于纤维沥青混凝土面层厚度减小而产生的基层和底基层的层底径向应力的增加,而且可以减小纤维沥青混凝土的掺入量。在考虑提高路面结构的整体性以及面层和基层之间的粘结力时,给出了不同道路等级下纤维沥青路面结构的合理设计。