【摘 要】
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随着我国交通设施的完善,提升沥青路面的服役寿命十分必要。21世纪以来,众多学者证实了纤维能有效增强沥青混合料的性能。因玄武岩纤维自身的优异性能,在沥青混合料中已经有较多研究,并取得良好应用效果。但玄武岩纤维沥青混合料在季冻区的研究仍有发展空间,这对解决季冻区因低温出现的路面病害问题具有实际意义。因此,本文对季冻区木质素纤维SMA-13（以下简称普通SMA-13）,玄武岩纤维（BF）掺量为0.3%、
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随着我国交通设施的完善,提升沥青路面的服役寿命十分必要。21世纪以来,众多学者证实了纤维能有效增强沥青混合料的性能。因玄武岩纤维自身的优异性能,在沥青混合料中已经有较多研究,并取得良好应用效果。但玄武岩纤维沥青混合料在季冻区的研究仍有发展空间,这对解决季冻区因低温出现的路面病害问题具有实际意义。因此,本文对季冻区木质素纤维SMA-13（以下简称普通SMA-13）,玄武岩纤维（BF）掺量为0.3%、0.4%、0.5%的三种BF-SMA-13,这四种纤维沥青混合料分别进行试验研究,分析玄武岩纤维对沥青混合料的性能增强的原因,得到的主要研究成果为:（1）首先通过马歇尔试验法对SMA-13进行了级配设计。确定最终生产配合比为（玄武岩10mm～15mm）:（玄武岩5mm～10mm）:（石灰岩0～3mm）:矿粉=43:34:13:10。（2）通过冻融劈裂试验分析玄武岩纤维对沥青混合料水稳定性能的影响,结果表明,冻融循环前后,0.4%BF-SMA-13比普通SMA-13的劈裂抗拉强度最大提高43%。通过车辙试验分析玄武岩纤维对沥青混合料高温性能的影响,结果表明,纤维掺量0.4%时动稳定度最大。通过低温小梁弯曲试验分析玄武岩纤维对沥青混合料低温性能的影响,结果表明,冻融循环前后,相比普通SMA-13,0.4%BF-SMA-13应变最大提高46.2%。依据界面化学理论,得出其增强原因为:玄武岩纤维掺入后结构沥青含量增加,粘聚力增大,外界水分侵蚀的可能性变小,且高温时纤维能有效缓冲混合料内部各相之间的应力,界面层能有效降低混合料的变形能力。低温时试件底部横向分布的纤维对早期裂缝形成约束作用,提高了破坏弯曲应变。（3）通过高低温蠕变试验分析玄武岩纤维对沥青混合料黏弹性能的影响。选用Burgers模型、Boltzmann原理、Laplace变换确定Prony级数的松弛模型等,分析混合料的高低温黏弹性能。结果表明,高温蠕变加载10000次时,0.4%BF-SMA-13的应变为普通SMA-13的83%,低温蠕变1800s时,0.4%BF-SMA-13的应变比普通SMA-13的挠度高23%。分析各力学模型参数,得出其增强原因为:高温蠕变时纤维掺入减小了混合料的黏性变形和黏弹性变形,低温蠕变时纤维掺入增大了混合料的韧性。（4）基于现象学理论,进行四点弯曲疲劳试验分析玄武岩纤维对沥青混合料疲劳性能的影响。结合断裂力学理论,得出增强原因为:纤维吸附沥青、增弹、自愈能力、增韧阻裂及温度敏感性低的作用延长了冻融循环作用下混合料的疲劳寿命。综合分析得出,玄武岩纤维通过加筋、阻裂、增韧、增弹、温度敏感性低等作用,有效提高了沥青混合料的整体性能,且纤维掺量为0.4%时季冻区沥青路面性能最优。
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