【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展,高速公路建成通車?yán)锍滩粩嗌仙?高速公路陸續(xù)出現(xiàn)多種病害問題。高速公路建設(shè)初期車轍病害問題較為嚴(yán)重,導(dǎo)致在路面結(jié)構(gòu)與路面材料選擇時(shí)往往著重考慮抗車轍性能,而對(duì)路面材料在低溫環(huán)境下的使用性能研究不足。特別是季節(jié)性凍區(qū)由于年溫差較大,瀝青路面在溫度較低或溫差較大時(shí),由于材料自身性質(zhì)易產(chǎn)生低溫裂縫。而裂縫不僅影響行車舒適性,更會(huì)嚴(yán)重危害路面結(jié)構(gòu)的使用壽命,加速路面結(jié)構(gòu)性能劣化。國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究表明在混合料中添加高性能纖維材料能夠顯著改善瀝青混合料在高溫及低溫環(huán)境下的使用性能,近年來短切玄武巖纖維由于其優(yōu)異性能而備受關(guān)注,但國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)玄武巖纖維對(duì)瀝青混合料的低溫性能缺乏系統(tǒng)性研究。參考相關(guān)研究,本文圍繞玄武巖纖維SMA路用性能及低溫特性展開。本文結(jié)合吉林省交通科技項(xiàng)目“水-溫耦合作用下玄武巖纖維瀝青混凝土損傷特性及機(jī)理分析”,在課題組相關(guān)研究基礎(chǔ)上,首先研究了玄武巖纖維用于SMA瀝青混合料級(jí)配特性,分析了纖維對(duì)混合料各項(xiàng)物理指標(biāo)的影響;然后通過路用性能試驗(yàn)與現(xiàn)有路面材料進(jìn)行對(duì)比,并進(jìn)行高溫蠕變?cè)囼?yàn),分析玄武巖纖維對(duì)其粘彈性能的影響,通過模型分析混合料性能;最后通過混合料低溫彎曲試驗(yàn)、低溫劈裂試驗(yàn)、低溫收縮系數(shù)、低溫松弛模量以及凍斷溫度,綜合評(píng)價(jià)玄武巖纖維瀝青混合料的低溫特性。并依托科研項(xiàng)目進(jìn)行了試驗(yàn)路段鋪設(shè)。本文開展的具體工作如下:1、根據(jù)課題組前期研究表明,在BF-SMA-13中玄武巖纖維選擇長(zhǎng)度6mm、纖維摻量0.4%時(shí)性能最佳。選擇優(yōu)質(zhì)的集料、瀝青及礦粉,在保持孔隙率不變的前提下,分析BF-SMA-13與木質(zhì)素纖維SMA-13在級(jí)配和油石比方面的差異,對(duì)各項(xiàng)物理指標(biāo)的影響。通過水穩(wěn)定性試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)、高溫單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)及間接拉伸動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)評(píng)價(jià)BF-SMA-13在常溫及高溫下的路用性能。2、為了評(píng)價(jià)玄武巖纖維SMA-13低溫下的力學(xué)性能,在-30至10℃溫度范圍內(nèi)以10℃溫度梯度進(jìn)行小梁低溫彎曲試驗(yàn)和低溫劈裂試驗(yàn),表明玄武巖纖維能夠增加瀝青混合低溫下的強(qiáng)度和勁度模量;在0℃~-30℃溫度范圍進(jìn)行低溫收縮系數(shù)試驗(yàn),表明玄武巖纖維SMA-13低溫收縮系數(shù)較低;在0℃下進(jìn)行小梁低溫松弛試驗(yàn),通過蠕變?nèi)崃颗c松弛模量轉(zhuǎn)換關(guān)系得到BF-SMA-13低溫松弛模量-時(shí)間曲線,表明玄武巖纖維能夠增加混合料應(yīng)力松弛速率,縮短應(yīng)力松弛時(shí)間。3、通過凍斷試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),BF-SMA-13的凍斷溫度、轉(zhuǎn)化點(diǎn)溫度更低,凍斷應(yīng)力較高,并與相關(guān)基礎(chǔ)性低溫試驗(yàn)結(jié)果相一致,證明玄武巖纖維能夠增加瀝青混合料低溫低溫開裂的能力。綜合考慮混合料低溫收縮系數(shù)、劈裂抗拉勁度模量、劈裂抗拉強(qiáng)度以及低溫松弛模量,采用Hills和Brein提出的溫度應(yīng)力預(yù)估模型,預(yù)估BF-SMA-13瀝青路面開裂溫度。4、依托科研項(xiàng)目支持在長(zhǎng)雙高速公路鋪設(shè)BF-SMA-13試驗(yàn)路段,實(shí)踐表明添加玄武巖纖維在對(duì)生產(chǎn)及施工機(jī)械沒有特殊要求,且易于施工。通過施工質(zhì)量檢測(cè)及使用一年跟蹤回訪,可以看出BF-SMA-13瀝青路面具有良好的路面使用性能。
【圖文】：

比設(shè)計(jì)完成后，對(duì)其進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)檢測(cè)是驗(yàn)性質(zhì)的準(zhǔn)備工作。本節(jié)對(duì)兩種材料進(jìn)行常規(guī)過程中性能衰減情況以及抵抗車轍荷載的能維 SMA-13(Basalt fiber SMA)簡(jiǎn)稱為 BF-SM一種重要的破壞形式，表現(xiàn)為水分在外界環(huán)面中，導(dǎo)致石料與瀝青粘結(jié)性減弱，降低混性是評(píng)價(jià)瀝青混合料的重要指標(biāo)。征瀝青混合料長(zhǎng)期處于高溫浸水環(huán)境下，水試驗(yàn)機(jī)，試件高度 63.5mm±1.3mm，，試驗(yàn)

圖 2.2 凍融劈裂圖法：10.006287 /1 1RT = PT h 20.006287 /2 2RT = PT h 100T2T1RTSR=R拉強(qiáng)度比，%；T1R —未進(jìn)行凍融循環(huán)試環(huán)試件的劈裂抗拉強(qiáng)度，MPa。別測(cè)定木質(zhì)素纖維SMA-13和BF-SMA-結(jié)果如表 2.16。表 2.16 瀝青混合料凍融劈裂強(qiáng)度比
【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】：2018
【分類號(hào)】：U414

【參考文獻(xiàn)】

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