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《武汉理工大学》 2007年
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纤维改性沥青胶浆与混合料流变特性研究

叶群山  
【摘要】: 纤维改性沥青混凝土是一种通过掺入纤维材料,改善沥青胶浆以及沥青混合料的综合性能,从而提高沥青路面使用品质的复合材料,其突出特点是能阻止沥青路面结构中裂缝的扩展、减少车辙流动变形和疲劳破坏的出现,对于延长沥青路面的使用寿命具有显著作用。深入开展纤维沥青胶浆与混合料的流变性能、路用性能和力学特性研究,对于纤维沥青混凝土的实际工程应用具有重要的理论指导意义。 本文首先应用流变学的方法研究了纤维种类、掺量、温度及作用荷载频率等因素对纤维沥青胶浆粘度、复合剪切模量、相位角等流变参数的影响规律。研究结果表明,各种纤维的掺入能增加沥青胶浆的粘度,且在掺量超过0.5%(占沥青质量百分数)和较低温度情况下纤维的增粘效果更加显著;不同温度和荷载作用频率下,纤维的掺入能使沥青胶浆承受荷载的能力和弹性性能增强,提高了沥青胶浆的复合剪切模量并降低相位角。 第二,采用Superpave简单性能试验方法(Simple Performance Test,SPT)进行了纤维沥青混合料动态流变特性研究。研究结果表明,纤维沥青混合料动态模量和相位角具有明显的频率依赖性和温度依赖性,纤维的掺入能提高沥青混合料的动态模量,同时使相位角减小;采用时-温等效原理可以将纤维沥青混合料不同温度和荷载作用频率下的动态模量试验结果转化得到动态模量主曲线,动态模量主曲线的研究结果表明纤维沥青混合料的动态模量增大,且纤维的掺入能使沥青混合料的动态模量在整个频率(或温度)范围内的变化幅度减小,表明纤维沥青混合料的温度敏感性得到降低;纤维沥青混合料的动态模量和相位角关系可以用半对数模型表征,该模型进一步验证了纤维对沥青混合料的增强作用;纤维沥青混合料的疲劳性能和高温稳定性能得到很大的改善,在较低应力水平下疲劳寿命的改善效果更加显著,同时可以采用纤维沥青混合料的车辙因子评价其抵抗永久变形的能力。 第三,采用蠕变试验研究了纤维沥青胶浆与混合料的粘弹特性,并采用合适的流变模型对其粘弹特性进行描述。研究结果表明,不同种类纤维的掺入都能改变沥青胶浆与混合料的粘弹性质,纤维的掺入一方面能降低沥青胶浆与混合料加载过程的总蠕变变形,同时又能提高沥青胶浆与混合料总变形中的弹性变形和可恢复弹性变形成分,使沥青胶浆与混合料承受外加荷载时产生的永久变形降低;纤维沥青胶浆和混合料蠕变试验加载过程中蠕变劲度模量随时间的变化关系可以由幂函数形式来表征,并通过进一步的研究建立了沥青胶浆蠕变劲度模量与温度和加载时间的函数关系;Burgers模型能很好的描述纤维沥青胶浆的粘弹特性,该模型拟合的结果表明,纤维掺入后能全面影响沥青胶浆的弹性和粘性部分,均能使描述以上粘弹性能的力学参数增大,而修正Burgers模型更适合于描述纤维沥青混合料的粘弹特性,流变模型参数拟合的结果表明,纤维在沥青混合料中的主要影响是提高沥青混合料粘弹性能中的迟滞粘弹性性能和粘性性能,其对沥青混合料弹性性能的改善效果则会因为矿料骨架的作用而有所弱化,尤其是E,、η_1的增大能改善沥青混合料抵抗永久变形(车辙性能)的能力。 最后,依托试验段的铺筑总结了纤维沥青混合料在实际工程应用中的纤维类型与掺量优选、配合比设计方法及施工工艺和控制措施。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U414

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【引证文献】
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【同被引文献】
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5 袁迎捷;基于Superpave的沥青胶浆流变特性与级配优化研究[D];长安大学;2004年
6 叶群山;纤维改性沥青胶浆与混合料流变特性研究[D];武汉理工大学;2007年
7 丛卓红;基于西部特点的沥青混合料设计研究[D];长安大学;2007年
8 付其林;开级配大粒径沥青碎石组成设计参数与方法研究[D];长安大学;2011年
9 姚立阳;聚丙烯腈纤维在沥青混合料路面中的应用研究[D];兰州理工大学;2012年
10 王金山;超分子结构LDHs材料耐老化路用沥青流变特性研究[D];武汉理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姜睆;沥青胶浆自愈合能力研究[D];武汉理工大学;2011年
2 郭猛;沥青胶浆的界面行为与机理分析[D];哈尔滨工业大学;2012年
3 黄建平;硅藻土粉沥青胶浆及混合料性能研究[D];吉林大学;2013年
4 周志雄;填料对沥青胶浆高低温性能影响与沥青胶浆性能预测研究[D];湖南大学;2013年
5 张吉哲;温拌助剂对温拌沥青胶浆性能的影响[D];武汉理工大学;2012年
6 刘丽;沥青胶浆技术性能及评价方法研究[D];长安大学;2004年
7 魏颖;基于胶浆性质的橡胶沥青混合料性能研究[D];长安大学;2012年
8 孙鸿伟;双参数沥青混合料组成设计研究[D];长安大学;2008年
9 吴文学;粉煤灰沥青混合料路用性能试验研究[D];重庆交通大学;2007年
10 刘全涛;沥青胶浆的疲劳性能研究[D];武汉理工大学;2008年
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