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不同直径玄武岩纤维沥青混合料力学响应特性研究
| 论文题名： | 不同直径玄武岩纤维沥青混合料力学响应特性研究 |
| 关键词： | 沥青混合料;玄武岩纤维;路用性能;力学响应 |
| 摘要： | 玄武岩纤维沥青混合料（BFAM）具有优良的抗高温变形、抗低温开裂、抗冻融及抗疲劳开裂等性能，越来越多地被应用于各种工程项目。玄武岩纤维（BF）的特征参数（长度、直径等）是影响其对沥青混合料增强效果的重要因素，现有研究已探明了纤维长度与沥青混合料级配的适配性，但纤维直径对沥青混合料性能尤其是力学响应特性的影响尚缺乏深入研究。因此，本文拟研究不同直径玄武岩纤维对沥青混合料力学响应特性的影响，尤其是对沥青混合料的抗裂规律及抗剪强度组成影响进行研究。 首先，选用7μm、16μm及25μm三种不同直径的玄武岩纤维，通过马歇尔试验设计方法，对掺入BF的AC-13沥青混合料进行了配合比设计。结果表明，在保持BF掺量固定（质量比0.3％）的条件下，AC-13沥青混合料的最佳油石比随着纤维直径的增大略有降低。 其次，采用高温车辙试验、单轴贯入试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验测试了BFAM的路用性能。结果表明，与无纤维的AC-13沥青混合料相比，掺加各种直径的BF均能改善沥青混合料的抗高温变形性能、抗低温开裂性能和抗水损害性能。其中，直径为7μm的玄武岩纤维对沥青混合料的增强效果最突出，16μm、25μm的玄武岩纤维次之，混合直径（7μm∶16μm∶25μm=1∶1∶1）的纤维增强效果在7μm和16μm之间。 最后，采用理想开裂试验、三轴剪切试验、动态蠕变试验、动态模量试验测试了不同直径玄武岩纤维沥青混合料的力学性能。结果表明，玄武岩纤维能改善沥青混合料的中温抗裂性能、低高频模量及抗高温变形能力。其中，7μm纤维能有效阻止纤维沥青混合料内部相对滑移的发生。等截面理论计算表明，在相同纤维掺量和纤维长度的条件下，纤维模量、直径及根数决定了纤维对沥青混合料性能的增强效果。纤维直径越小，其根数越多，且实际模量越大，等效截面积越大，对沥青混合料性能的增强效果越显著。利用所得到的动态模量和相位角主曲线，发现高频段动态模量值与纤维直径呈正相关，相位角曲线说明在不同频率区间纤维直径越细越有助于混合料粘弹性的转换。 本文研究了不同直径BFAM的路用性能及力学性能，并基于等截面理论分析了BF的直径与沥青混合料的协同作用机制，结果可为不同直径BF在沥青路面的进一步推广提供辅助和参考。 |
| 作者： | 陈子恺 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 寇长江 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 扬州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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