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PVA纤维增强温拌沥青混合料性能及机理研究
| 论文题名： | PVA纤维增强温拌沥青混合料性能及机理研究 |
| 关键词： | 道路路面;温拌沥青混合料;PVA纤维;力学性能 |
| 摘要： | 近年来道路工作者尝试将聚酯纤维、玄武岩纤维、木质素纤维加入沥青混合料中，取得了良好性能提升效果。然而对于聚乙烯醇纤维（PVA纤维）却鲜见运用于沥青混合料。这是因为PVA纤维耐热性能的局限性，常规热拌生产工艺下易蜷缩、变脆导致复合增强失效。故将PVA纤维与温拌技术相结合，研究PVA纤维增强温拌沥青混合料性能及机理。 通过研究PVA纤维在不同温度下宏观形貌、微观形貌变化，分析PVA纤维适配温度。采用表面能体系，优选分散粉体，并提出了PVA纤维在沥青中的分散性评价指标。通过室内试验对PVA纤维沥青胶浆性能进行研究，并结合模拟仿真技术分析了PVA纤维抗剪性能规律。对PVA纤维温拌沥青混合料的路用性能进行了研究，并从微观层面定量分析PVA纤维形貌、力学性能变化，借助仿真技术研究纤维增强机理，主要结论如下： （1）通过扫描电镜、红外光谱试验，确立PVA纤维与沥青适配温度在130℃左右； （2）通过表面能理论分析，选定矿粉作为最优分散粉体，提出利用灰度共生矩阵特征参数熵和二阶矩评价纤维单丝分散效果，采用质量变异系数法评价纤维沥青胶浆分散效果； （3）通过DSR、MSCR和黏度试验对PVA纤维沥青胶浆进行评价，PVA纤维改善了沥青胶浆的流动性和黏度，提高了高温稳定性和疲劳性； （4）利用有限元分析对锥入度试验进行模拟仿真，提出了Python语言下的纤维三维随机分布算法，建立沥青胶浆与随机三维PVA纤维两相复合模型，模拟结果科学真实有效，纤维的掺量、长度以及分布形态对锥入度结果敏感性较高； （5）通过劈裂试验、车辙试验、弯曲试验和四点弯曲试验对PVA纤维温拌沥青混合料路用性能进行评价，其临界应变能、高温动稳定度、疲劳性能较普通热拌沥青混合料性能提升明显，但水稳定性无明显提升； （6）通过原子力显微镜评价PVA纤维对沥青形貌和力学性能的影响，PVA纤维对沥青蜂型结构形貌以及四组分比例影响较大，同时引起了沥青黏附力和模量的大幅度提升； （7）通过模拟仿真纤维拉拔受力分析，确立了基质纯沥青损伤强度和单丝PVA纤维影响下的损伤强度以及应力影响范围，并将复合损伤强度与抗剪性能进行相关性分析，结果表明两者相关性较高，系统解释纤维在沥青中的增强机理。 |
| 作者： | 赵阳 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 梁乃兴 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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