增强沥青混凝土用短切玄武岩纤维优选试验研究

玄武岩纤维作为新型的高效环保的矿物纤维,以其较强的吸附沥青和加筋抗裂能力,在高速公路建设应用中越来越受到重视。文章研究从玄武岩纤维用量对沥青混合料的高低温性能影响特征和技术经济角度出发,得出最佳纤维掺量。在最佳掺量下,对比各种纤维对沥青混合料的高低温增强能力,结合纤维在混合料中的拌和分散性,分析不同生产工艺、尺寸和长径比对纤维增强沥青混凝土作用的影响,对增强沥青混凝土用短切玄武岩纤维的类型进行比选。     

玄武岩纤维沥青混合料掺量优化设计与性能评价

在AC-13C沥青混合料中,掺加0、0．1％、0．2％、0．25％、0．3％、0．35％玄武岩纤维,进行室内车辙试验和-10℃小梁弯曲试验,评价不同用量的玄武岩纤维增强沥青混凝土高温稳定性和低温抗裂性的效果,研究玄武岩纤维掺量对沥青混凝土性能的影响。     

玄武岩纤维沥青胶浆的路用性能

为了研究玄武岩纤维对沥青混合料性能的影响,对不同玄武岩纤维掺量下的纤维沥青胶浆进行锥入度、软化点、延度、弹性恢复和表观粘度试验,考察玄武岩纤维掺量及温度对纤维沥青胶浆性能的影响,同时分析纤维沥青胶浆的作用机理.试验结果表明,玄武岩纤维的加入可增加沥青混合料中结构沥青的比例,提高集料表面沥青膜的厚度,改善沥青胶浆的高、低温性能及疲劳性能,从而增强路面的耐久性.玄武岩纤维的加入降低了纤维沥青胶浆的锥入度,提高了纤维沥青胶浆的软化点、弹性恢复和表观粘度.由不同玄武岩纤维掺量下沥青胶浆的延度试验和表观粘度试验可知,过量加入纤维会影响混合料的应变性能和工作性.     

玄武岩纤维增强沥青混合料性能试验研究

为研究玄武岩纤维对沥青混合料性能的增强作用,结合湖南省张家界至花垣高速公路工程,对玄武岩纤维沥青胶浆进行动态剪切流变试验和锥入度试验评价其高温性能,采用车辙试验研究纤维对沥青混合料高温稳定性的增强作用;利用浸水马歇尔试验评价纤维对沥青混合料水稳定性的改善效果.研究结果表明：玄武岩纤维胶浆抗车辙因子显著提高,抗剪切能力明显增强;玄武岩纤维沥青混合料的动稳定度和残留稳定度均得到提高,且在纤维掺量一定范围内,增长率比较快,掺量达到某一临界值时,增长率开始下降;AC-30C沥青混合料玄武岩纤维最佳掺量为0.3％.研究成果可为玄武岩纤维在道路工程中的应用提供参考.     

玄武岩纤维沥青混凝土技术性能研究

通过约束应力试验和冲击韧性试验,研究玄武岩纤维增强沥青混凝土的抗裂性能,结果表明:玄武岩纤维加筋沥青混凝土具有极低的冻断温度,在低于沥青硬化温度下仍具有较好的低温柔韧性;相对于正常油石比沥青混凝土,富沥青含量沥青混凝土的冲击韧性提高了11%,玄武岩纤维沥青混凝土的提高幅度约为65%。结合玄武岩纤维室内指标检测和混合料试验,探讨路用玄武岩纤维技术要求。通过室内试验和试验路铺筑,提出掺加玄武岩纤维的沥青混合料的施工工艺和施工注意事项。     

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。     

玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

沥青混凝土路面中掺入纤维可以减缓车辙病害的产生,预防低温开裂裂缝的形成,降低水损害的发生,对提高沥青混凝土路面路用性能和增加沥青路面使用寿命有着重要的作用。该文通过原材料性能试验、沥青胶浆网篮析出试验、沥青胶浆抗剪、抗裂试验来评价玄武岩纤维胶浆的胶浆特性和力学性能;通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂等试验评价AC-13C和SMA-13玄武岩纤维沥青混凝土路用性能。试验结果表明:玄武岩纤维增强了沥青胶浆的吸附性,改善了沥青胶浆抗剪强度;AC-13C和SMA-13沥青混合料在纤维掺量分别为0.3%、0.4%时动稳定度达到峰值;在纤维掺量分别为0.4%、0.3%时,冻融劈裂残留强度比达到最大。     

玄武岩纤维对Sup-20沥青混合料性能影响研究

为系统分析玄武岩纤维掺量、长度参数对Sup-20沥青混合料性能影响,采用Superpave旋转压实方法对玄武岩纤维沥青混合料进行配合比设计,再通过车辙试验、小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验和四点弯曲疲劳试验等对不同玄武岩纤维掺量和长度组合的Sup-20沥青混合料路用性能进行比较分析,最后对路用性能指标进行灵敏度分析。结果表明:适当的玄武岩纤维掺量或长度可充分发挥纤维在混合料中的作用,使Sup-20沥青混合料各项路用性能尤其是疲劳寿命达到最佳;通过灵敏度分析可知Sup-20沥青混合料高温稳定性和抗疲劳性受长度和掺量波动影响幅度较大,且玄武岩纤维长度参数对Sup-20沥青混合料影响程度略大于掺量。     

外掺玄武岩纤维再生沥青混合料马歇尔试验研究

通过对外掺玄武岩纤维的再生沥青混合料进行马歇尔试验,研究玄武岩纤维对再生沥青混合料马歇尔性能的改善效果,分析不同掺量的玄武岩纤维对再生沥青混合料马歇尔试验结果影响的原因,提出玄武岩纤维的掺入对再生沥青混合料的马歇尔试验各项指标的改善存在一个最佳纤维掺量为0.3%,新沥青的掺量为4.5%。试验结果表明,经过玄武岩纤维改善的再生沥青混合料的各项马歇尔指标均能达到普通再生沥青混合料的标准,可以重新利用。研究成果可为玄武岩纤维在再生沥青混合料中的应用提供参考。     

复掺纤维再生沥青混合料性能试验研究

选用木质素纤维和玄武岩纤维对SMA-13级配再生沥青混合料进行改良,对沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性进行试验研究。结果表明:玄武岩纤维对再生沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性能的改善效果较为显著,而木质素纤维对混合料的水稳定性的增强效果更为明显;按指标控制要求,单掺木质素纤维或玄武岩纤维沥青混合料对应的铣刨料最大掺量均低于30.0 %,采用0.2 %木质素纤维和0.4 %玄武岩纤维进行复掺改善再生沥青混合料,铣刨料的掺量最大可达到50.0 %,有利于提高铣刨料的再生利用率。     

Mix Proportion Optimal Design for Flexible Basalt Fiber Reinforced Cement Concrete

为研究玄武岩纤维增强水泥混凝土的路用性能,针对柔性纤维水泥混凝土配合比设计过程中的不确定性和依赖经验的现状,以水灰比作为参照因素,通过正交试验分析了玄武岩纤维体积掺量和长度对混凝土抗弯拉强度的影响程度,明确了主次影响参数及参数适宜取值范围.通过进一步分析纤维体积率对水泥混凝土28 d抗弯拉强度、干缩率和冲击韧性等指标的影响,结合柔性纤维混凝土的增强机理,确定了各参数的最佳选值.研究结果表明,水灰比、纤维体积掺量和纤维长度是影响混凝土强度的重要因素,0.2％～0.3％体积掺量的玄武岩纤维可显著提高水泥混凝土的早期强度、收缩性能和抗冲击性能,同时具有良好的工作性,玄武岩纤维对水泥混凝土后期强度的提升有一定效果.     

玄武岩纤维沥青混凝土优选及疲劳寿命预估

通过熵权法加权的灰靶理论,对6组不同长度、掺量的玄武岩纤维沥青混凝土路用性能进行综合评价分析,得到最优玄武岩纤维长度及掺量;对其最优组进行疲劳试验,以劲度模量及荷载作用次数为参数,建立BP神经网络模型。结果表明:经过玄武岩纤维改性的沥青混凝土其各项路用性能均得到提高,其中掺加0.3%的6 mm玄武岩纤维后,沥青混凝土路用性能综合评价最高;采用BP神经网络模型进行玄武岩纤维沥青混凝土疲劳寿命预测可得到较为准确的结果,最大误差小于1%,相比之下Levenberg-Marquardt训练算法收敛速度较快,泛化能力好,且误差平方和明显低于其他两种算法,最大相对误差为0.064%～0.485%。     

严寒地区玄武岩纤维沥青胶浆优化设计及机理研究

为改善严寒地区沥青胶浆的低温性能,该文选用3种长度、3种掺量的玄武岩纤维,3种普通沥青,研究纤维长度、掺量和沥青标号对纤维吸附沥青能力、纤维沥青低温最大拉力、纤维沥青低温应变能、纤维沥青冻融后锥入抗剪强度的影响。结果表明:纤维掺量对沥青的吸附能力影响最大;纤维长度对沥青的低温最大拉力、低温应变能影响最大;沥青标号对冻融后锥入抗剪强度影响最大;基于综合平衡法理论,纤维沥青胶浆最优方案为选用9 mm玄武岩纤维、110~#普通沥青,纤维以7%的掺量拌和的纤维沥青胶浆在低温地区使用性能最优。     

玄武岩纤维最佳掺量和对SMA沥青混合料的路用性能的影响

玄武岩纤维近年来被作为SMA沥青混合料中的纤维稳定剂,具有突出优势。本文通过玄武岩纤维不同掺量对SMA沥青混合料的性能试验分析比对,确定玄武岩纤维在SMA沥青混合料中的最佳掺量,以及通过相同掺量的玄武岩纤维和木质素纤维对其在最佳油石比的SMA沥青混合料中的路用性能的试验对比分析,总结出各纤维在SMA沥青混合料各种性能的优势,为工程需要提供依据。     

玄武岩纤维增强混凝土的力学性能研究

纤维增强混凝土(Fiber-Reinforced Concrete,FRC)作为一种可靠的新型材料已经被广泛应用于建造路面、大型工业地板和机场跑道。采用玄武岩短切纤维开发了一种称为玄武岩纤维增强混凝土(Basalt Fiber-Reinforced Concrete,BFRC)的FRC材料,以寻求混凝土28 d抗压强度和断裂模量的改善,鉴于断裂模量对路面、工业地板和机场跑道建设的重要性。成型了不同纤维长度和纤维掺量的玄武岩纤维混凝土试件。过高的纤维掺量会导致纤维结团,不利于混凝土的拌和与成型,使用长纤维会使这一问题更加严重。结果表明:玄武岩纤维长度为36 mm,掺量为8 kg/m~3时,混凝土的抗压强度和断裂模量最佳。讨论了不同玄武岩纤维混凝土和普通混凝土的试验结果。     

混掺纤维沥青混合料路用性能试验研究

为改善沥青混凝土路面的路用性能,在沥青混合料中掺加一定量的纤维是一种有效的方法和途径。本研究选取了玄武岩纤维(BF)和聚丙烯腈纤维(PF),以不同比例掺加到沥青混合料中,通过高温车辙试验和浸水马歇尔试验来考察混掺纤维沥青混合料的路用性能,并通过功效系数法来分析不同纤维掺量沥青混合料路用性能的性价比。试验和计算分析表明,混掺纤维沥青混合料的路用性能明显提升,玄武岩纤维和聚丙烯腈纤维按纤维沥青混合料总重的0.3%加入,掺量体积比为2∶3时性价比最高。本研究为混掺纤维沥青混合料的应用提供了参考和依据。     

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。     

玄武岩纤维增强BRA改性SMA-13沥青混合料路用性能研究

布敦岩沥青(BRA)和玄武岩纤维具有较好的路用性能,能改善沥青混合料的性能。文中综合利用两者的优势,开展玄武岩纤维增强BRA改性SMA-13矿料级配设计及路用性能试验研究,确定BRA及玄武岩纤维的最佳掺量分别为3%、0.3%;试验结果表明,与SBS-SMA-13沥青混合料相比,在BRA及玄武岩纤维最佳掺量下,BRA-MA-13混合料的高温抗车辙、水稳定性、抗渗及抗滑能力均得到改善,但低温抗开裂能力略有下降,BRA与玄武岩纤维的掺入能增强SMA-13的路用性能。     

玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

为评价玄武岩纤维的掺入对沥青混合料性能的改善效果,通过动态剪切试验、拉伸试验对未掺玄武岩纤维和掺6%沥青质量的玄武岩纤维的沥青胶浆的抗剪性能、延展性以及AC-13C沥青混合料和掺玄武岩纤维的沥青混合料的路用性能展开研究。结果表明,纤维的掺入可改善沥青胶浆的抗剪切能力和高温稳定性;纤维掺量为沥青混合料质量的0.4%时,沥青混合料的高温稳定性、低温抗开裂能力、水稳定性等路用性能最优。     

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。