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玄武岩纤维增强路面材料性能试验研究

范文孝  
【摘要】:沥青路面因平整、舒适、噪音小等特点在高等级路面中得到了广泛的应用。但随着交通量和轴载的不断增大,沥青路面早期破坏现象日趋严重,对沥青混合料的路用性能提出了更高的要求。如何有效提高沥青路面的服务质量和使用寿命成为了广大道路工作者的研究重点。纤维作为一种新型的工程材料的添加剂和稳定剂,因其优良的路用性能以及施工简单、造价经济等特点在国内外引起了学者们的重视。玄武岩纤维作为继木质素纤维、聚合物纤维之后出现的又一种新型纤维,以其优良的技术性能受到人们的普遍关注。其不仅有效弥补了有机类纤维的强度与弹性模量低、耐高温性能差等缺点,同时也克服了石棉等矿物纤维存在污染环境的缺陷。 本文在国内外已有研究成果的基础上,首先通过马歇尔试验与高温车辙试验确定最佳的沥青与纤维用量。然后通过高温稳定性、水稳定性试验、疲劳试验及低温抗裂试验研究了玄武岩纤维沥青混合料的路用性能,并与聚酯纤维混合料、木质素纤维混合料及无添加纤维混合料路用性能进行对比与分析。针对目前我国半刚性基层和底基层严重开裂现象,研究了玄武纤维的掺入对半刚性基层和底基层材料性能的改善情况。本文主要研究工作如下: (1)纤维沥青混合料马歇尔试验研究 通过对不同纤维类型及纤维用量的沥青混合料马歇尔试验研究,分析了纤维对沥青混合料马歇尔试验结果影响的原因,分析了纤维沥青混合料马歇尔指标的变化规律,并确定了纤维沥青混合料的最佳油石比和纤维掺量。 (2)纤维沥青混合料路用性能试验研究 通过高温稳定性试验、水稳性试验、疲劳试验及低温抗裂性试验对不添加纤维、添加玄武岩纤维、添加聚酯纤维(polyester)以及添加木质纤维(nethyl cellulose)'隋况下的沥青混合料的路用性能进行了对比分析。研究表明,纤维沥青混合料在路用性能方面得到了明显的改良与优化;在保持最佳纤维掺量的情况下,玄武岩纤维对沥青混合料路用性能的增强效果更明显。 (3)玄武纤维水泥稳定碎石(基层和底基层)材料性能试验 采用不同配合比和纤维掺量,开展了玄武岩纤维水泥稳定碎石抗压强度、弯曲强度和韧性及疲劳特性、抗裂性能(干缩开裂和温度循环开裂)试验研究,结果表明玄武岩纤维在一定程度上能够改善水泥稳定碎石基层的路用性能。 (4)玄武岩纤维增强半刚性沥青路面疲劳寿命预估研究 为了验证玄武岩纤维增强半刚性沥青路面路用性能、提高其服务质量和延长其寿命的效果,在沥青面层掺入适量玄武岩纤维,进而对其疲劳寿命进行预估,并与普通半刚性沥青路面的疲劳寿命进行了对比验证。


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