纤维沥青混合料增强作用机理分析

纤维复合材料是常用的工程材料之一,而在沥青混合料中添加纤维已取得了成功的经验。通过对普通沥青混合料的组成结构和强度作用特性的分析,表明要改善沥青混合料的性能可通过添加纤维来改善沥青的性能入手,并讨论了纤维增强沥青混合料作用机理的有关理论与观点,分析了纤维沥青混合料同其它纤维复合材料性能特性存在差异的原因及纤维增强效果,分析了纤维沥青混合料的增强机理。     

沥青胶浆对沥青混合料高低温性能的影响

在沥青混合料设计中，对沥青胶浆在沥青混合料中的作用认识模糊，并且对沥青胶浆的作用重视不够。按照胶浆理论，将沥青胶浆作为沥青混合料构成中的重要部分，研究了粉胶比变化、纤维对沥青混合料高、低温性能的影响。研究表明，沥青混合料的性能不仅受沥青用量和填料量的影响，更重要的是受填料与沥青相对比例的影响；在沥青混合料设计时应注意结合工程实际作出相应的设计和控制；减少粉胶比，并加入适量纤维，可显著改善沥青混合料的低温柔性的低温松弛能力，同时也使沥青混合料的高温性能得到较大的提高。     

玄武岩纤维在沥青混合料中的作用机理

玄武岩纤维具有较高的强度和弹性模量,与沥青和集料有较好的亲和力,在混合料中分散性好。为分析其在沥青混合料中的作用机理,对玄武岩纤维沥青胶结料进行动态剪切流变（DSR）试验和表观粘度试验,并利用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来评价纤维对沥青混合料水稳定性的改善效果,采用动态蠕变试验及车辙试验研究纤维对混合料高温抗剪切性能的提高作用。试验结果表明：在SBS原沥青中加入玄武岩纤维后,纤维胶浆的抗车辙因子值得到显著提高,其表观粘度曲线随着玄武岩纤维掺量的增加呈上升趋势;玄武岩纤维沥青混合料的稳定度和浸水马歇尔稳定度值明显增大,且随着纤维掺量的增加而递增;玄武岩纤维的加入显著提高了动态蠕变试验沥青混合料的流变次数,其对混合料动稳定度有明显的增强作用。     

纤维对沥青低温性能改善效果的评价

由于增强纤维具有高抗拉强度、高模量特点,在沥青混合料中掺入增强纤维成为提高沥青混合料使用性能的新手段。本文通过采用测力延度仪及SHRP研究开发的弯曲梁流变仪评价纤维对沥青低温性能的影响,旨在为纤维沥青混合料中纤维的使用提供依据和参考。     

玄武岩纤维与高模量外掺剂复合增强沥青混合料性能

为优化玄武岩纤维高模量沥青混合料的配比,改善其路用性能,采用响应曲面法对玄武岩纤维高模量沥青混合料的配合比进行优化设计,利用马歇尔试验、浸水汉堡车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验对优化后的玄武岩纤维高模量沥青混合料性能进行分析,并通过扫描电镜（SEM）对沥青混合料破坏断面的微观形貌进行试验观测,尝试揭示玄武岩纤维与高模量外掺剂的复合增强机理。研究表明：利用响应曲面法得到玄武岩纤维高模量沥青混合料的最佳配比为0.44%高模量剂、0.45%玄武岩纤维和最佳油石比为4.98%;在最佳配比状态下进行路用性能试验得知混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性均有较大提升;利用扫描电镜观察到玄武岩纤维在高模量剂作用下能起到较好的加筋及分散应力的作用,且最佳配合比状态下的玄武岩纤维在高模量沥青混合料中分布较为均匀。     

纤维沥青混合料的低温抗裂性能

从不同纤维的微观特性和纤维沥青胶浆的沉锤试验出发，通过3种级配的纤维沥青混合料低温弯曲蠕变试验，分析了纤维和级配对沥青混合料低温抗裂性能的影响，并从复合材料角度对纤维的加强和改善作用机理进行了剖析。结果表明，纤维的加入可明显提高沥青混合料的低温抗裂性能，其中聚酯纤维的作用效果最为显著。     

基于图像散斑技术的纤维沥青混合料开裂演化行为研究

选用3种纤维(聚酯纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维)对AC-13沥青混合料进行改性。通过半圆弯拉试验同步结合图像散斑技术，研究纤维沥青混合料抗裂性能。根据混合料预切缝处的速度、裂纹演化趋势以及应变，探寻纤维沥青混合料裂缝起裂、发展规律。结果表明：纤维的添加可以提高沥青混合料的柔性指数，延缓混合料峰值荷载拐点出现的时间，全场应变可以较为高效地反映纤维沥青混合料横向和竖向的裂纹发展规律。半圆弯拉试验力学指标(柔性指数)与图像散斑技术指标(第I阶段速度变化率和转折点1的时间)的线性相关系数R²均大于0.9。对于沥青混合料开裂阻滞作用，依次为玄武岩纤维优于玻璃纤维、聚酯纤维。     

玄武岩纤维在沥青路面中的应用研究

为了评价玄武岩纤维沥青混合料的路用性能,对玄武岩纤维的掺入改善混合料路用性能展开了研究.通过室内相关试验,在SMA-13沥青玛蹄脂混合料中掺入玄武岩纤维,主要对沥青混合料配合比设计、高温稳定性、低温抗开裂能力以及水稳定性等路用性能展开研究.结果表明,在最佳纤维掺量时,玄武岩纤维混合料的高温稳定性明显优于木质素纤维混合料;玄武岩纤维的加入对混合料低温抗开裂能力有显著增强作用,可以延缓沥青路面破坏变形的发生速率,改善水-温冻融循环对混合料损伤程度,提高沥青路面抗水毁破坏的能力;最终确定,玄武岩纤维最佳用量为0.3%,纤维最佳长度6 mm.     

纤维沥青低温性能影响因素的试验研究

随着材料加工技术的不断进步,聚合物增强纤维的性能有了很大的提高,其应用也越来越广泛,在沥青混合料中掺加纤维成为提高沥青混合料使用性能的重要手段。为研究纤维的改善效果及机理,本文通过SHRP研究计划开发BBR、DTT试验设备研究了纤维长度及纤维掺量对纤维沥青低温性能的影响,可为纤维沥青混合料中纤维种类的选择及用量的确定提供参考。     

橡胶沥青混合料面层抗裂性能的研究

文章主要采用小梁低温三点弯曲试验,对比研究不同级配、不同沥青种类及纤维添加对沥青混合料面层抗裂性能的影响,以分析不同因素对沥青面层开裂的影响.研究结果表明,间断级配橡胶沥青混合料具有更好的抗裂性,橡胶沥青混合料面层的抗裂性比SBS改性沥青和普通沥青更好,添加纤维可增强沥青混合料的抗裂性,可为实体工程中选择合理的橡胶沥青混合料工程级配类型提供参考依据.     

纤维沥青混合料的路用性能研究

本文首先进行了AC-16型沥青混合料的配合比设计,确定了掺加纤维与未掺加纤维沥青混合料的最佳油石比,然后进行了沥青混合料高温性能、低温性能和水稳定性能的试验,对比分析了纤维沥青混合料与普通沥青混合料的路用性能,最后结合试验结果分析了纤维改善和提高沥青混合料各项路用性能的作用机理。     

岩沥青与玄武岩纤维复合改性沥青混合料性能研究

岩沥青改性沥青具有较好的抗车辙能力、抗水损坏能力和抗疲劳能力,但低温抗裂性能较差,以玄武岩纤维和聚酯纤维作为岩沥青的增强材料,采用车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和三轴剪切试验分别对比了岩沥青和纤维复合改性沥青混合料、基质沥青混合料以及SBS(styrene butadiene styrene)改性沥青混合料的高、低温性,水稳定性能,力学性能。试验结果表明,青川岩沥青与纤维复配的复合改性沥青混合料具有优良的路用性能,纤维的加筋作用能够有效改善岩沥青改性沥青的低温抗裂性能,且玄武岩纤维的改性效果优于聚酯纤维,推荐最佳的复配方案为6%青川岩沥青+0.30%玄武岩纤维。     

玄武岩纤维沥青混合料动态蠕变试验

为研究玄武岩纤维对沥青混合料高温抗车辙的改善效果,采用UTM-25伺服式材料动态测试系统,对掺加与不掺加玄武岩纤维的AC-13,SMA-13不同级配沥青混合料,在40,50和60℃温度环境下进行动态蠕变试验,对比分析6种不同级配沥青混合料的动态蠕变曲线、流变次数等.试验结果表明:掺加玄武岩纤维后,混合料在相同作用次数下的永久应变减小,且沥青混合料达到蠕变破坏阶段的累计作用次数大于不掺加玄武岩纤维的沥青混合料;沥青混合料的流变次数随温度升高而降低,掺加玄武岩纤维后降低趋势变缓,且温度越高效果越明显.可见,掺加玄武岩纤维能有效提高沥青混合料的抗车辙性能.     

基于感应加热的钢丝绒纤维沥青混合料除冰性能评价

为有效解决冬季冰雪覆盖对沥青路面行车安全的困扰，采用电磁感应加热的方式，研究了钢丝绒纤维长度、掺量对沥青混合料除冰效果与路用性能的影响，并探讨了钢丝绒纤维沥青混合料电磁感应加热除冰机理。结果表明：钢丝绒纤维沥青混合料电磁感应加热除冰效果显著，钢丝绒纤维长度、掺量与感应加热平均融冰速率呈正相关趋势；掺量6%的5mm钢丝绒纤维沥青混合料平均融冰速率最快，达0.47℃·s-1；掺入钢丝绒纤维后，沥青混合料高温稳定性与低温抗裂性均得到改善；4%掺量的5mm钢丝绒纤维沥青混合料路用性能达到最佳；综合考虑，推荐掺入4%的5mm钢丝绒纤维为沥青混合料电磁感应加热除冰最佳方案。     

浅析掺入纤维后对沥青混凝土性能的改善

在Ac.SMA.OGFC3种级配形式的沥青混合料中分别掺入国产聚酯纤维.聚丙烯腈纤维和未质素纤维.潮定纤维沥青混合料的路用性能,包括混合料马歇尔稳定度.高温稳定性.低温抗裂性.水稳性.渗水性.抗车辙性能和抗滑性能.分析了纤维增强沥青混合料强度形成机理.与无纤维沥青混合料试验结果进行对比,3种纤维沥青混合料的路用性能都有不同程度的提高,聚酯纤维与聚丙蚌腈纤维的综合改善性能优于木质素纤维.通过抗车辙试验.确定了聚酯纤维满足不同交通量下的设计用量.技术经济分析表明,纤维沥青混合料经济效益明显,具有良好的应用前景.     

纤维和矿粉对沥青胶浆性能的影响

为了研究纤维和矿粉对沥青胶浆性能的影响，采用动态剪切流变仪（DSR）和弯梁流变仪（BBR）对纤维、矿粉和沥青三者组成的沥青胶浆的高、低温性能进行了研究，分析了粉胶比和纤维用量变化对沥青胶浆性能的影响。结果表明，提高粉胶比、增加纤维用量使沥青胶浆的高温性能改善，但会使低温性能有所降低；矿粉和纤维两种材料具有不同的作用机理，采用纤维取代部分矿粉可取得沥青混合料高、低温性能均改善的效果，是解决沥青混合料高、低温性能难以兼顾的有效途径。     

考虑粗集料和空隙的沥青混合料粘弹性细观力学分析

利用细观力学方法分析了粗集料和空隙对沥青混合料的粘弹性能的影响。在Laplace空间域内,分别对粗集料和空隙利用细观力学的Mori-Tanaka等效夹杂理论解决了沥青混合料的混合夹杂问题。然后基于宏观平均场理论,从沥青砂浆基体粘弹性能推导了沥青混合料的粘弹性能。以单轴和简单剪切应力下的预测为例,分析了粗集料和空隙对沥青混合料性能的影响,结果发现：复合材料细观理论可以成功地从性质均匀的沥青砂浆粘弹性能预测性质复杂的沥青混合料粘弹性能,沥青混合料粘弹本构方程可以表示为粗集料和空隙的综合影响系数与沥青砂浆粘弹本构方程的乘积形式。空隙率的增大会导致综合影响系数呈线性减小,而粗集料体积分数的增大会使其呈指数规律迅速增大,说明空隙和粗集料对沥青混合料的粘弹性能分别起到衰减和增强作用,但空隙的衰减作用弱于粗集料的增强作用。粗集料和空隙对沥青砂浆的综合影响体现为增强作用（2～10倍）,且剪切应力下增强作用近似是单轴应力下的2倍。沥青砂浆基体泊松比对综合影响系数的影响甚微,在以后的研究中可以取定值。     

玄武岩短切纤维改性沥青混合料路用性能分析

为改善沥青路面的质量,延长路面的使用寿命,探讨玄武岩短切纤维在增强沥青混合料路用性能方面的适用性,选用AC-13C型级配,通过高温稳定性、水稳定性、低温性能、疲劳性能,对比研究玄武岩短切纤维改性沥青混合料的路用性能.试验结果表明:玄武岩短切纤维沥青混合料各项路用性能均能满足规格的要求.掺加玄武岩短切纤维可提高沥青混合料...     

纤维沥青混合料路用性能

纤维沥青混合料以其优良的技术性能与合理的经济性,受到人们的普遍关注,但目前对其性能研究尚缺乏系统性。从不同纤维的微观特性出发,通过不同级配纤维沥青混合料的车辙试验、低温弯曲和弯曲蠕变试验、小梁疲劳试验和混合料耐水害性能试验,分析了纤维和级配类型对沥青混合料路用性能的影响,并从复合材料角度对纤维的加强和改善作用机理进行了分析。     

玄武岩纤维与抗车辙剂复合改性沥青混合料路用性能研究

为了探索玄武岩纤维和抗车辙剂复合添加对沥青混合料的增强效果,本文通过室内试验研究复合改性沥青混合料的路用性能,并与单掺一种改性剂的沥青混合料进行对比。试验表明与单掺玄武岩纤维沥青混合料相比,复合改性沥青混合料动稳定度提高320%,冻融劈裂强度比提高5%,疲劳破坏寿命提高14.6%;与单掺抗车辙剂的沥青混合料相比,复合改性沥青混合料低温抗弯拉应变提高53%,冻融劈裂强强度比提高8%,疲劳破坏寿命提高31.5%。玄武岩纤维与抗车辙剂复合改性能明显提升善沥青混合料路用性能。