發(fā)布時(shí)間：2018-07-17 01:47

【摘要】：SMA是由瀝青膠結(jié)料組成的瀝青瑪蹄脂填充于間斷級(jí)配的粗集料骨架空隙而組成一體的瀝青混合料,性能良好,被廣泛應(yīng)用于高等級(jí)瀝青路面結(jié)構(gòu)當(dāng)中。在SMA的組成成分當(dāng)中,起到穩(wěn)定作用的纖維尤為重要。研究發(fā)現(xiàn),玄武巖纖維有著良好的物理化學(xué)性質(zhì),且綠色環(huán)保,生產(chǎn)工藝簡單,性價(jià)比較高,可以替代SMA中常用的木質(zhì)纖維,能克服木質(zhì)素纖維易吸水、耐熱性差、耐磨性差等缺點(diǎn)。根據(jù)理論研究和工程實(shí)例的查閱,本文開展對(duì)SMA玄武巖纖維瀝青膠漿及混合料的研究。首先,通過對(duì)玄武巖纖維摻量為0%、1%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%以及長度為3mm、6mm、9mm的瀝青膠漿分別進(jìn)行軟化點(diǎn)、測力延度、彈性恢復(fù)以及錐入度試驗(yàn),以分析玄武巖纖維分散于瀝青膠漿中起到的作用以及纖維摻量和長度的改變對(duì)瀝青膠漿的影響,結(jié)果表明,玄武巖纖維能夠提高瀝青抵抗溫度變化的能力以及抗剪切性能,而變形恢復(fù)能力以及延展性有所下降,因此需要尋找合適的玄武巖纖維摻量以及纖維長度。然后,以響應(yīng)曲面試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法,取玄武巖纖維摻量0.25%~0.55%、纖維長度3mm~9mm、油石比6.4%~6.8%為影響因素,取穩(wěn)定度、流值、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度作為響應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行三因素三水平的試驗(yàn)設(shè)計(jì),對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行匯總,擬合出每種響應(yīng)指標(biāo)與三種影響因素的函數(shù)關(guān)系式,并對(duì)函數(shù)進(jìn)行方差分析檢驗(yàn),而后繪制出在每兩種影響因素交互作用下對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的響應(yīng)曲面圖,綜合各響應(yīng)指標(biāo)的最優(yōu)值,對(duì)影響因素進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),最終得出考慮瀝青混合料馬歇爾指標(biāo)期望值條件下玄武巖纖維在瀝青混合料中的最佳摻量為0.38%,纖維的最佳長度為6mm,以及最佳油石比為6.56%。最后,將優(yōu)化設(shè)計(jì)的玄武巖纖維SMA瀝青混合料與實(shí)際工程當(dāng)中所用木質(zhì)素纖維SMA瀝青混合料分別進(jìn)行車轍試驗(yàn)、低溫間接拉伸試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)以及凍融劈裂試驗(yàn),結(jié)果表明,玄武巖纖維瀝青混合料在高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、低溫抗裂性方面都優(yōu)于木質(zhì)纖維瀝青混合料,其中在低溫抗裂性方面尤為突出,提高50.5%。對(duì)玄武巖纖維瀝青試件開裂部分進(jìn)行電鏡掃描分析,從微觀上為玄武巖纖維在瀝青混合料中發(fā)揮的功效提供理論依據(jù),最后結(jié)合當(dāng)前瀝青混合料原材料市場價(jià)格,對(duì)玄武巖纖維和木質(zhì)纖維在SMA中的應(yīng)用做經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益對(duì)比分析。
[Abstract]:SMA is a kind of asphalt mixture composed of bituminous matte filled with coarse aggregate skeleton voids with discontinuous gradation. It has good performance and is widely used in high grade asphalt pavement structure. Among the components of SMA, fibers that play a stabilizing role are particularly important. It is found that basalt fiber has good physical and chemical properties, green environmental protection, simple production process and high cost performance ratio. It can replace the commonly used wood fibers in SMA, and can overcome the poor water absorption and heat resistance of lignin fibers. Poor wear resistance and other shortcomings. On the basis of theoretical research and engineering examples, the research on SMA basalt fiber asphalt mortar and mixture is carried out in this paper. First of all, by testing the softening point, force ductility, elastic recovery and cone penetration of asphalt mortar of 3. 5% and 3. 5% and 6 mm / 9 mm in length, respectively. The effect of basalt fiber dispersion in asphalt slurry and the influence of fiber content and length on asphalt mortar are analyzed. The results show that basalt fiber can improve asphalt resistance to temperature change and shear resistance. However, the deformation recovery ability and ductility are decreased, so it is necessary to find suitable basalt fiber content and fiber length. Then, with the optimum design method of response surface test, taking the basalt fiber content 0.250.55, fiber length 3mm / 9mm, oil stone ratio 6.4g 6.8% as the influencing factors, taking the stability, flow value, void ratio, mineral interstitial ratio, The experimental design of three factors and three levels of asphalt saturation is carried out as a response index. The experimental results are summarized, and the functional relations between each response index and the three influencing factors are fitted out, and the variance analysis of the function is carried out. Then draw the response surface map of each index under the interaction of each two factors, synthesize the optimum value of each response index, carry on the optimization design to the influence factor. Finally, the optimum content of basalt fiber in asphalt mixture is 0.38, the optimum length of fiber is 6 mm, and the optimum ratio of oil to stone is 6.56, considering the expected value of Marshall index of asphalt mixture. Finally, the optimized design of basalt fiber SMA asphalt mixture and the lignin fiber SMA asphalt mixture used in the actual project were carried out rutting test, low temperature indirect tensile test, immersion Marshall test and freeze-thaw splitting test, respectively. The results show that basalt fiber asphalt mixture is superior to wood fiber asphalt mixture in high temperature stability, water stability and low temperature crack resistance. Scanning electron microscope (SEM) scanning analysis is carried out on the cracking part of asphalt specimen of basalt fiber, which provides a theoretical basis for the function of basalt fiber in asphalt mixture microscopically. Finally, combined with the market price of raw materials of asphalt mixture at present, The economic and social benefits of basalt fiber and wood fiber in SMA were compared and analyzed.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U414

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