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纤维沥青混合料力学特性及断裂行为研究
| 论文题名： | 纤维沥青混合料力学特性及断裂行为研究 |
| 关键词： | 纤维沥青混合料;力学性能;间接拉伸开裂;数字图像散斑技术 |
| 摘要： | 纤维是提高沥青混合料高低温性能、抗裂性能的有效手段，在沥青混合料中掺入纤维能够延长沥青路面服役寿命，改善路面耐久性。但目前路用纤维种类繁多且纤维最佳掺量存在差异，对纤维沥青混合料的增强机理和断裂行为不明，成为阻碍纤维沥青混合料高效应用与发展的瓶颈问题。本文以不同纤维种类及掺量的沥青混合料作为研究对象，对纤维沥青混合料性能及断裂行为进行研究。 首先，选用玄武岩纤维、玻璃纤维、聚酯纤维三种纤维以及0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％五种掺量，对纤维等原材料性能进行测试，通过马歇尔试验设计方法对AC-13沥青混合料进行了配合比设计。结果表明，沥青混合料最佳油石比随着纤维掺量增加呈增加趋势。 其次，采用车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验测试了纤维沥青混合料的路用性能。结果表明，纤维能够显著提高沥青混合料的高、低温性能，且随着掺量增加，改善效果均呈现出先增强后降低的趋势，其中玄武岩纤维的增强效果最佳。此外，纤维对于沥青混合料的水稳定性能提高效果均较小。 然后，采用单轴贯入试验测试纤维沥青混合料抗剪切性能;采用间接拉伸开裂试验，以起裂能、断裂能、劈裂抗拉强度、CTindex等指标分析其抗裂性能;采用动态模量试验，通过WLF方程拟合得到移位因子，利用Sigmoidal模型建立动态模量主曲线评价其动态粘弹特性。结果表明，纤维对于沥青混合料的各项力学性能均有改善作用，玄武岩纤维、玻璃纤维、聚酯纤维沥青混合料分别在0.4％、0.3％、0.3％掺量下改善效果最佳，其中玄武岩纤维更优。 最后，通过数字图像散斑技术同步提取了纤维沥青混合料开裂过程中的实时拉伸应变与应变场，以断裂参数和裂纹曲折系数为指标，量化分析了纤维沥青混合料的断裂行为。结果表明，应变分为缓慢增长与快速扩展两个阶段，纤维在沥青混合料中能够起到阻裂效果，玄武岩纤维沥青混合料在两阶段中阻裂能力均最优，玻璃纤维在第一阶段优于聚酯纤维，在第二阶段劣于聚酯纤维。 本文研究了不同种类及掺量纤维对沥青混合料的路用性能与力学特性的影响，并基于数字图像散斑技术深入研究了其断裂行为，结果可为纤维在沥青路面中的应用提供有益参考与借鉴。 |
| 作者： | 顾倩俪 |
| 专业： | 土木工程（结构工程） |
| 导师： | 康爱红 |
| 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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