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基于数字图像散斑技术的纤维沥青混合料抗裂性能研究
| 论文题名： | 基于数字图像散斑技术的纤维沥青混合料抗裂性能研究 |
| 关键词： | 纤维沥青混合料;沥青砂浆;半圆弯拉试验;数字图像散斑技术;抗裂性能;路用性能 |
| 摘要： | 开裂引起了沥青路面早期损坏和频繁的维修养护，已成为我国沥青路面主要病害之一。添加纤维是提高沥青路面抗裂性能的一种有效方式，纤维在沥青混合料中主要起到桥连、加筋的作用，从而缓解裂缝的扩展。现有研究主要集中在通过不同类型的室内开裂试验，评价纤维沥青混合料宏观抗裂性能，缺乏对混合料开裂过程的研究，难以量化表征纤维沥青混合料协同作用机制与阻裂机理。本研究基于半圆弯拉试验(SCB)，同步结合数字图像散斑技术(DIC)，研究不同类型纤维对沥青混合料抗裂性能和开裂过程的影响，同时考虑矿料级配、试验条件等因素，综合全面地分析混合料开裂行为。 首先，采用马歇尔试验设计法，分别对AC-13、AC-20沥青混合料进行配合比设计和路用性能测试，并根据AC-13矿料级配、集料比表面积、沥青膜厚度等进行沥青砂浆的配合比设计。结果表明，沥青混合料的路用性能均满足规范要求，掺加纤维后沥青混合料最佳油石比都有所增加，玄武岩纤维和玻璃纤维的增加幅度略低于聚酯纤维的。 其次，阐明数字图像散斑技术原理、标准化处理流程及选点依据，并通过分析加载速率误差、控制直方图、编辑初始估计、去除未加载图像等方法，验证了基于VIC-2D的数字图像散斑技术分析方法的可行性和准确性。 接着，对不同类型纤维的AC-13沥青混合料进行半圆弯拉试验，同步采用数字图像散斑技术进行分析，探寻纤维沥青混合料裂缝发展规律。结果表明，掺入纤维后可有效提高沥青混合料断裂能和柔性指数，改善效果玄武岩纤维(BF)＞玻璃纤维(GF)＞聚酯纤维(PF)，按照加载过程时间轴将开裂过程分为裂缝稳定发展、快速发展及失效阶段，掺入纤维后可有效缓解裂缝扩展速度，并使得裂缝稳定发展持续时间分别延长1.72s、1.32s、0.76s，且柔性指数与裂缝稳定发展持续时间成正比，与加速度成反比。 最后，研究最大公称粒径、沥青砂浆、加载速率和试验温度等因素对于纤维沥青混合料抗裂性能及开裂路径的影响规律。结果表明，最大公称粒径和沥青砂浆强度对裂缝扩展有较大的阻碍作用，加载速率的减小使得混合料的抗裂性能下降，温度的降低使得沥青砂浆的强度提高，削弱了细集料阻碍作用，减少了裂缝快速发展阶段的波动次数，掺入纤维后沥青混合料和沥青砂浆的开裂路径变得更为曲折。 研究成果为指导纤维沥青混合料的应用提供科学依据，对提高沥青路面抗裂性、延长其使用寿命具有重要意义。 |
| 作者： | 张聪 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 吴正光;袁守国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 扬州大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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