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原文传递大掺量橡胶/聚酯纤维沥青混合料低温抗裂性能研究

论文题名：	大掺量橡胶/聚酯纤维沥青混合料低温抗裂性能研究
关键词：	沥青混合料;橡胶粉;聚酯纤维;SCB试验;改性机理
摘要：	随着近些年来沥青混凝土技术的不断发展，沥青路面已成为高等级公路中路面的主要形式。但在我国北方寒冷地区，由于昼夜温差大、雨雪持续时间长等因素，导致沥青路面开裂问题愈发严重，一种低温抗裂优异的新型沥青路面亟待开发。而废旧轮胎作为现代汽车行业的主要废弃物之一，含有的诸多成分可以有效改善沥青混合料低温性能。在这种情况下，通过合理的工艺将大量废旧轮胎橡胶粉应用于沥青路面，不仅解决了废旧轮胎堆积污染问题，而且在提高沥青路面使用性能的同时降低了路面造价，有着巨大的经济价值和积极的社会意义。　　试验选用7种掺量(0％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％)的橡胶粉和20％掺量的橡维联（占橡胶粉和橡维联总量计）作为沥青改性材料和柔性集料，同时选取6种掺量(0％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.5％)的聚酯纤维作为锚固加筋的增韧材料，通过干法工艺制备了大掺量橡胶/聚酯纤维(SMA-13)沥青混合料（普通橡胶沥青混合料中橡胶粉掺量通常为1％左右）。开展4种试验温度(0℃、-10℃、-20℃、-30℃)的预切口SCB试验，利用断裂韧性、断裂劲度以及断裂能三个指标综合评价橡胶/聚酯纤维沥青混合料的低温抗裂性能;利用SPSS软件对试件峰值荷载进行因素显著性分析;通过超声波无损检测技术和SEM技术探究材料的改性作用机理。主要结论如下: 　　(1)试验通过“等体积替换法”将粒径0.6mm以下的石灰岩集料按级配部分替换为橡胶粉，在得到优化级配后，利用马歇尔试验确定了橡胶粉掺量和聚酯纤维掺量对最佳沥青用量的影响。　　(2)SCB试验结果表明，橡胶粉最佳掺量为3％、聚酯纤维最佳掺量为0.4％，随着试验温度的降低，SCB试件的断裂韧性呈先上升后下降的变化规律，而断裂劲度和断裂能均呈现持续下降的变化趋势，其中试验温度为-10℃时，沥青混合料表现出最优的低温抗裂性能。　　(3)试验通过因素显著性分析发现橡胶粉掺量、聚酯纤维掺量以及试验温度三者单独作用时会对SCB试件的峰值荷载产生显著性影响，其中橡胶粉掺量的影响最为显著，其次是试验温度，聚酯纤维掺量影响最小，而当三者交互作用时则对试件峰值荷载的影响不显著。　　(4)SEM扫描电镜结果表明，0.4％掺量的聚酯纤维在沥青混合料内部有序交错、合理搭接，形成了分布均匀的纤维空间网络，为沥青提供了良好的浸润界面。而3％掺量的橡胶粉在改性沥青的同时，自身作为柔性集料与石灰岩集料、矿粉、沥青以及聚酯纤维网络结构相互裹覆、嵌套，形成了界面过渡顺畅、结构连续清晰的骨架体系，确保了颗粒间荷载传递的均匀性。　　(5)在扫描电镜结果的基础上，分析了沥青、橡胶粉以及石灰岩三者间界面能量作用的机理，发现橡胶粉的掺入从多方面增强了混合料的界面粘附性和界面相强度，对提高大掺量橡胶/聚酯纤维沥青混合料的耐久性、抗裂性有着积极影响。
作者：	牛兆旭
专业：	土木水利
导师：	吴金荣
授予学位：	硕士
授予学位单位：	安徽理工大学
学位年度：	2022