本文關(guān)鍵詞：摻玄武巖纖維的高模量瀝青混合料性能試驗(yàn)研究

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【摘要】：車轍作為最常見的一種道路病害,嚴(yán)重影響了道路通行質(zhì)量。為了解決瀝青路面的車轍問題,國(guó)內(nèi)外許多學(xué)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(shì),但是其疲勞性能有待進(jìn)一步增強(qiáng)。玄武巖纖維是近年來(lái)逐漸興起的一種新型礦物纖維,用于瀝青混合料時(shí)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(duì)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(lái)越多的關(guān)注。研究將玄武巖纖維與高模量瀝青混合料相結(jié)合,充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),對(duì)于兩者的推廣應(yīng)用具有重要的意義。首先選取中面層常用AC-20C級(jí)配,對(duì)基質(zhì)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(jìn)行組成設(shè)計(jì)。通過馬歇爾設(shè)計(jì)法確定五種瀝青混合料的最佳油石比,并對(duì)混合料的馬歇爾指標(biāo)進(jìn)行分析,結(jié)果表明玄武巖纖維能夠進(jìn)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(duì)混合料動(dòng)態(tài)模量的影響,采用單軸壓縮動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)對(duì)混合料動(dòng)態(tài)模量進(jìn)行測(cè)定,結(jié)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(dá)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(yàn)、低溫小梁彎曲試驗(yàn)、浸水馬歇爾與凍融劈裂試驗(yàn)及四點(diǎn)小梁彎曲疲勞試驗(yàn)對(duì)各項(xiàng)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(jìn)行對(duì)比研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：玄武巖纖維能進(jìn)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(duì)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(yīng)變條件下?lián)叫鋷r纖維后混合料疲勞壽命次數(shù)仍能達(dá)到不摻纖維的1.7倍。在對(duì)混合料性能研究的基礎(chǔ)上,對(duì)采用高模量瀝青混合料中面層的路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。通過HPDS設(shè)計(jì)軟件計(jì)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(duì)路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析,層底拉應(yīng)力計(jì)算表明采用高模量混合料減薄中面層厚度會(huì)引起中面層受力狀況的改變,中面層材料需要有在大應(yīng)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(jié)合施工技術(shù)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(duì)摻玄武巖纖維的高模量瀝青混合料的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益分析進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)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(huì)增加工程建設(shè)費(fèi)用,但在路面使用年限內(nèi)能大大降低養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用,具有突出的經(jīng)濟(jì)效益。玄武巖纖維是一種無(wú)機(jī)礦物纖維,其生產(chǎn)過程和使用過程均不會(huì)對(duì)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(huì)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(yīng)用提供了參考,具有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：玄武巖纖維 高模量瀝青混合料 疲勞壽命 路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(guó)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?jī)?nèi)容及技術(shù)路線17-19
• 1.3.1 研究思路17
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.3.3 技術(shù)路線18-19
• 1.4 課題來(lái)源19-20
• 2 瀝青混合料組成設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)模量測(cè)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(shè)計(jì)22-30
• 2.2.1 礦料級(jí)配組成設(shè)計(jì)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(biāo)分析29-30
• 2.3 瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量測(cè)定30-35
• 2.3.1 動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)方法30-31
• 2.3.2 試驗(yàn)方案與步驟31-33
• 2.3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析33-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 3 摻玄武巖纖維的高模量瀝青混合料路用性能試驗(yàn)研究36-56
• 3.1 高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)研究36-41
• 3.1.1 試驗(yàn)方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)36-38
• 3.1.2 瀝青混合料高溫性能試驗(yàn)結(jié)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(jī)理分析40-41
• 3.2 低溫抗裂性試驗(yàn)研究41-44
• 3.2.1 低溫抗裂性試驗(yàn)方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)41-42
• 3.2.2 瀝青混合料低溫性能試驗(yàn)結(jié)果分析42-44
• 3.2.3 玄武巖纖維增強(qiáng)高模量瀝青混合料低溫抗裂性能機(jī)理分析44
• 3.3 水穩(wěn)定性試驗(yàn)研究44-48
• 3.3.1 瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)方法45-46
• 3.3.2 瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果分析46-48
• 3.4 抗疲勞性能試驗(yàn)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(yàn)步驟50-52
• 3.4.3 瀝青混合料抗疲勞性能試驗(yàn)結(jié)果分析52-54
• 3.4.4 玄武巖纖維增強(qiáng)高模量瀝青混合料抗疲勞性能機(jī)理分析54
• 3.5 本章小結(jié)54-56
• 4 摻玄武巖纖維的高模量瀝青混合料路面結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法56
• 4.1.2 典型路面結(jié)構(gòu)56-57
• 4.1.3 中面層厚度計(jì)算57-58
• 4.2 路面結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析58-68
• 4.2.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取及模型建立59-60
• 4.2.2 有限元計(jì)算結(jié)果與分析60-68
• 4.3 綜合效益分析68-71
• 4.3.1 經(jīng)濟(jì)效益分析68-70
• 4.3.2 社會(huì)與環(huán)境效益分析70-71
• 4.4 本章小結(jié)71-72
• 5 結(jié)論和展望72-74
• 5.1 主要結(jié)論72-73
• 5.2 研究展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-79
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄79-80

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本文編號(hào)：1003141