【摘要】：荷載裂縫是瀝青混凝土路面的主要破壞形式之一,嚴重影響了公路的正常運行,自1967年Bazin和Saunier用試驗證明瀝青混凝土具有自愈能力以來,注許多研究均證明了瀝青材料的自愈合特性,并確定了加載應變間歇時間,混合料結構及不同的加載間歇比例等因素對自愈合的影響,但是現(xiàn)有研究多基于改性劑瀝青,對常用的纖維瀝青混合料的研究較少。玄武巖纖維以路面性能提升明顯、化學性能穩(wěn)定、天然環(huán)保、價格低廉等優(yōu)點脫穎而出,成為路面纖維改性劑的重要研究方向。因此,本文從材料復合化的角度出發(fā),利用玄武巖纖維材料的抗裂特點瀝青的自愈性能相結合,研究添加玄武巖纖維對瀝青混合料自愈合能力的影響。首先,基于馬歇爾試驗方法,進行AC-16C密集配基質(zhì)瀝青混合料配合比設計,確定最佳油石比為4.9%,以此為基礎制備改性劑含量4.5%的SBS改性瀝青混合料,0.03%質(zhì)量分數(shù)的玄武巖纖維瀝青混合料,在此過程中探究了玄武巖纖維瀝青混合料拌和工藝,提出了一種新的纖維混合料拌和方式。其次,針對三種瀝青混合料進行四點彎疲勞試驗,發(fā)現(xiàn)損傷程度對于瀝青混合料疲勞性能有較大影響,損傷程度越大改性瀝青混合料疲勞性能提升越明顯;添加玄武巖纖維后瀝青混合料疲勞性能提升明顯但仍不及SBS改性瀝青混合料;耗散能變化率曲線可以更好的反映瀝青混合料的損傷程度,分析曲線我們可以發(fā)現(xiàn)瀝青混合料疲勞損傷分為三個階段,分別對應缺陷的累計、擴張和穩(wěn)定階段,損傷程度在30%是缺陷累計階段,30%~50%是裂縫的萌生階段,損傷程度超過50%~70%是混合料內(nèi)部裂縫劇烈發(fā)展。再次,通過正交試驗分析研究愈合時間、愈合溫度、損傷程度對不同瀝青混合料自愈合性能影響,選用損傷速率最為愈合性能評價指標,試驗表明:對于三種混合料自愈合性能來說,損傷程度具有消極作用,溫度具有積極作用,時間也有積極作用但是提升效果不如溫度明顯;SBS改性瀝青混合料、玄武巖纖維瀝青混合料經(jīng)受輕微損傷之后,在合適的養(yǎng)護條件下發(fā)生“鍛造效應”即抗疲勞性能會好于愈合前;損傷程度超過50%時基質(zhì)瀝青混合料愈合性能下降明顯,SBS改性瀝青混合料幾乎不愈合,玄武巖纖維瀝青混合料愈合性能最好。最后,本章借助電子掃描顯微鏡(SEM)分別對基質(zhì)瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料、玄武巖纖維瀝青混合料進行了微觀結構分析,結合界面理論、復合材料觀點和斷裂力學理論定性分析了玄武巖纖維對瀝青混凝土增強性能的作用機理。
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U414
【圖文】：

圖 2-1 短切玄武巖纖維 圖 2-2 微觀玄武巖纖維形態(tài)Figure.2-1 Short cut basalt fiber Figure.2-2 Microbasalt fiber morphology微觀玄武巖纖維形態(tài)如圖 2-2 所示。從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)玄武巖纖維微觀形態(tài)呈現(xiàn)平滑的柱狀，這是因為纖維在成形過程當中，玄武巖經(jīng)歷高溫熔化拉伸時，表面受張力作用收縮成面積最小原型，玄武巖纖維具體如表 2-3 所示。表 2-3 玄武巖纖維化學組成Table 2-4 Chemical composition of basalt fiber化學成分 FeO3+FeO TiO2 Na2O+K2O MgO CaO Al2O3 SiO2 其他含量/wt% 9.50 1.40 4.20 4.20 7.20 17.80 55.60 0.10玄武巖在 1500℃高溫的條件下拉絲制成玄武巖纖維，纖維的性能指標經(jīng)試驗測試。纖維的技術指標如表 2-4 所示表 2-4 纖維的技術指標Table 2-4 Technical indicators of fiber指標 測試值工作溫度（℃） >1000長度（mm） 6

圖 2-1 短切玄武巖纖維 圖 2-2 微觀玄武巖纖維形態(tài)Figure.2-1 Short cut basalt fiber Figure.2-2 Microbasalt fiber morphology微觀玄武巖纖維形態(tài)如圖 2-2 所示。從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)玄武巖纖維微觀形態(tài)呈現(xiàn)平滑的柱狀，這是因為纖維在成形過程當中，玄武巖經(jīng)歷高溫熔化拉伸時，表面受張力作用收縮成面積最小原型，玄武巖纖維具體如表 2-3 所示。表 2-3 玄武巖纖維化學組成Table 2-4 Chemical composition of basalt fiber化學成分 FeO3+FeO TiO2 Na2O+K2O MgO CaO Al2O3 SiO2 其他含量/wt% 9.50 1.40 4.20 4.20 7.20 17.80 55.60 0.10玄武巖在 1500℃高溫的條件下拉絲制成玄武巖纖維，纖維的性能指標經(jīng)試驗測試。纖維的技術指標如表 2-4 所示表 2-4 纖維的技術指標Table 2-4 Technical indicators of fiber指標 測試值工作溫度（℃） >1000長度（mm） 6

【參考文獻】

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本文編號：2724626