本文關鍵詞：摻玄武巖纖維的高模量瀝青混合料性能試驗研究

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【摘要】：車轍作為最常見的一種道路病害,嚴重影響了道路通行質量。為了解決瀝青路面的車轍問題,國內(nèi)外許多學者己提出各種各樣的解決方法。高模量瀝青混合料作為一種新型道路材料,在減少車轍病害方面具有顯著優(yōu)勢,但是其疲勞性能有待進一步增強。玄武巖纖維是近年來逐漸興起的一種新型礦物纖維,用于瀝青混合料時既能避免傳統(tǒng)纖維的不足,又能有效改善瀝青混合料的路用性能,特別是對瀝青混合料抗疲勞性能提升顯著,在道路工程中正受到越來越多的關注。研究將玄武巖纖維與高模量瀝青混合料相結合,充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢,對于兩者的推廣應用具有重要的意義。首先選取中面層常用AC-20C級配,對基質瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料、單摻玄武巖纖維瀝青混合料、高模量瀝青混合料以及摻玄武巖纖維的高模量瀝青混合料等五種混合料進行組成設計。通過馬歇爾設計法確定五種瀝青混合料的最佳油石比,并對混合料的馬歇爾指標進行分析,結果表明玄武巖纖維能夠進一步提高高模量瀝青混合料的穩(wěn)定度,降低流值。為確定玄武巖纖維加入后對混合料動態(tài)模量的影響,采用單軸壓縮動態(tài)模量試驗對混合料動態(tài)模量進行測定,結果表明玄武巖纖維加入后高模量瀝青混合料模量雖有所降低,但15℃、10Hz條件下仍能達到10000MPa,依舊滿足高模量的要求。其次,在最佳油石比下制備五種瀝青混合料,采用車轍試驗、低溫小梁彎曲試驗、浸水馬歇爾與凍融劈裂試驗及四點小梁彎曲疲勞試驗對各項路用性能,包括高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性及抗疲勞性能,進行對比研究。試驗結果表明：玄武巖纖維能進一步提高高模量瀝青混合料的抗車轍性能,延緩其在高溫下的衰減；改善高模量瀝青混合料的低溫性能,提高其低溫抗裂性；特別是對于高模量瀝青混合料亟需改善的抗疲勞性能提高明顯,在800微應變條件下?lián)叫鋷r纖維后混合料疲勞壽命次數(shù)仍能達到不摻纖維的1.7倍。在對混合料性能研究的基礎上,對采用高模量瀝青混合料中面層的路面結構進行優(yōu)化。通過HPDS設計軟件計算出摻玄武巖纖維的高模量瀝青混合料厚度最多可由6cm減薄至4.3cm。通過ABAQUS軟件對路面結構進行靜力學分析,層底拉應力計算表明采用高模量混合料減薄中面層厚度會引起中面層受力狀況的改變,中面層材料需要有在大應力條件下具有較好的抗疲勞性能,摻玄武巖纖維的高模量瀝青混合料具有很好的適用性；豎向形變分析表明,摻玄武巖纖維的高模量瀝青混合料中面層具有更好的抗車轍能力。結合施工技術規(guī)范,最終確定摻玄武巖纖維的高模量瀝青混合料中面層厚度為5cm。最后對摻玄武巖纖維的高模量瀝青混合料的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益分析進行綜合評價。結果表明,使用摻玄武巖纖維的高模量瀝青混合料中面層雖然會增加工程建設費用,但在路面使用年限內(nèi)能大大降低養(yǎng)護維修費用,具有突出的經(jīng)濟效益。玄武巖纖維是一種無機礦物纖維,其生產(chǎn)過程和使用過程均不會對環(huán)境造成危害,環(huán)境效益突出；玄武巖纖維瀝青混合料能夠保證人們的出行舒適度,具有良好的社會效益。本文的研究成果為玄武巖纖維與高模量瀝青混合料的推廣應用提供了參考,具有一定的理論意義和實用價值。
【關鍵詞】：玄武巖纖維 高模量瀝青混合料 疲勞壽命 路面結構優(yōu)化
【學位授予單位】：揚州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U414
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-20
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 高模量瀝青混合料研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 玄武巖纖維瀝青混合料研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 研究思路、研究內(nèi)容及技術路線17-19
• 1.3.1 研究思路17
• 1.3.2 研究內(nèi)容17-18
• 1.3.3 技術路線18-19
• 1.4 課題來源19-20
• 2 瀝青混合料組成設計與動態(tài)模量測定20-36
• 2.1 原材料20-22
• 2.1.1 瀝青20
• 2.1.2 集料和填料20-21
• 2.1.3 高模量改性劑與玄武巖纖維21-22
• 2.2 瀝青混合料(AC-20C)組成設計22-30
• 2.2.1 礦料級配組成設計23-24
• 2.2.2 最佳油石比的確定24-29
• 2.2.3 瀝青混合料馬歇爾指標分析29-30
• 2.3 瀝青混合料動態(tài)模量測定30-35
• 2.3.1 動態(tài)模量試驗方法30-31
• 2.3.2 試驗方案與步驟31-33
• 2.3.3 試驗結果分析33-35
• 2.4 本章小結35-36
• 3 摻玄武巖纖維的高模量瀝青混合料路用性能試驗研究36-56
• 3.1 高溫穩(wěn)定性試驗研究36-41
• 3.1.1 試驗方法及評價指標36-38
• 3.1.2 瀝青混合料高溫性能試驗結果分析38-40
• 3.1.3 高模量改性劑與玄武巖纖維改善混合料高溫性能機理分析40-41
• 3.2 低溫抗裂性試驗研究41-44
• 3.2.1 低溫抗裂性試驗方法與評價指標41-42
• 3.2.2 瀝青混合料低溫性能試驗結果分析42-44
• 3.2.3 玄武巖纖維增強高模量瀝青混合料低溫抗裂性能機理分析44
• 3.3 水穩(wěn)定性試驗研究44-48
• 3.3.1 瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗方法45-46
• 3.3.2 瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗結果分析46-48
• 3.4 抗疲勞性能試驗研究48-54
• 3.4.1 瀝青混合料疲勞特性的研究方法49-50
• 3.4.2 疲勞試驗步驟50-52
• 3.4.3 瀝青混合料抗疲勞性能試驗結果分析52-54
• 3.4.4 玄武巖纖維增強高模量瀝青混合料抗疲勞性能機理分析54
• 3.5 本章小結54-56
• 4 摻玄武巖纖維的高模量瀝青混合料路面結構優(yōu)化研究56-72
• 4.1 高模量瀝青混合料中面層厚度優(yōu)化56-58
• 4.1.1 現(xiàn)行路面結構設計方法56
• 4.1.2 典型路面結構56-57
• 4.1.3 中面層厚度計算57-58
• 4.2 路面結構靜力學分析58-68
• 4.2.1 結構參數(shù)的選取及模型建立59-60
• 4.2.2 有限元計算結果與分析60-68
• 4.3 綜合效益分析68-71
• 4.3.1 經(jīng)濟效益分析68-70
• 4.3.2 社會與環(huán)境效益分析70-71
• 4.4 本章小結71-72
• 5 結論和展望72-74
• 5.1 主要結論72-73
• 5.2 研究展望73-74
• 參考文獻74-78
• 致謝78-79
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄79-80

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