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玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

作　者: 刘福军
导　师: 周纯秀
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 玄武岩纤维力学特性增强机理流变特性路用性能
分类号: U414
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

纤维沥青混合料是一种通过掺入纤维材料提高沥青路面使用品质的复合型沥青混合料。其突出特点是能阻止沥青路面裂缝的扩展、减少高温车辙的出现、弥补低温脆性不足以及减小路面的水损害程度,对延长沥青路面的使用寿命具有显著作用。本论文借鉴纤维提高沥青混合料路用性能这一优点,选用新型的路用玄武岩纤维并对比聚酯纤维、木质素纤维,分别以密级配、间断级配为依托,对基于基质沥青平台和改性沥青平台的纤维沥青的性质和沥青混合料的路用性能进行了研究,并研究了纤维对沥青混合料的增强机理。本文主要从以下五个方面对玄武岩纤维沥青混合料进行了研究:⑴纤维增强机理的研究。通过劈裂试验,静载蠕变试验方法,分析了纤维沥青混合料的力学特性;并从玄武岩纤维的微观特征、物化性质及宏观意义的复合材料理论角度两方面,对纤维沥青混合料的增强机理进行了研究。⑵纤维沥青流变性能的研究。通过DSR和BBR等试验方法,研究了玄武岩纤维、木质素纤维、聚酯纤维三种纤维沥青的流变性能。比较了三种纤维的掺入量对沥青三大指标、DSR和BBR性能指标的影响,初步确定了三种纤维的最佳掺量。⑶纤维最佳掺量的研究。针对不同的混合料级配类型,根据混合料的高温抗车辙性能、低温抗开裂性能等,研究确定了玄武岩纤维、聚酯纤维和木质素纤维在沥青混合料中的最佳掺量,并确定了在最佳纤维掺量情况下的最佳沥青用量。⑷玄武岩纤维沥青混合料路用性能分析。通过室内试验方法,研究了玄武岩纤维分别在密级配AC-16C及在间断级配SMA-13中的路用性能。并与掺加木质素纤维、聚酯纤维及不掺纤维的沥青混合料在高温、低温和水稳定性等方面路用性能进行了对比分析。研究结果显示,玄武岩纤维对沥青混合料路用性能具有更大的改善作用。⑸实体工程的铺筑和性能观测分析。在室内研究的基础上,铺筑了试验路,对室内研究成果进行了验证。通过试验路使用性能的观测,证明了玄武岩纤维沥青混合料良好的使用效果和推广应用价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-15
  1.1 问题的提出  9-10
    1.1.1 玄武岩纤维沥青混合料的概述  9-10
    1.1.2 玄武岩纤维沥青混合料的发展前景  10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 国外纤维沥青混合料研究综述  10-12
    1.2.2 国内玄武岩纤维沥青混合料研究综述  12-13
  1.3 本论文主要研究内容  13-15
第2章原材料性能介绍  15-20
  2.1 沥青胶结料性能  15-16
  2.2 集料性能  16-17
  2.3 填料性能  17
  2.4 纤维介绍  17-19
    2.4.1 纤维种类  17-18
    2.4.2 三种纤维性能对比  18-19
  2.5 小结  19-20
第3章纤维沥青混合料增强机理研究  20-25
  3.1 纤维沥青混合料的劈裂试验结果及分析  20-22
    3.1.1 基于基质沥青平台的劈裂试验  20-21
    3.1.2 基于改性沥青平台的劈裂试验  21-22
  3.2 纤维沥青混合料的静载蠕变试验及结果分析  22-24
    3.2.1 基于基质沥青平台的静载蠕变试验  22
    3.2.2 基于改性沥青平台的静载蠕变试验  22-24
  3.3 小结  24-25
第4章玄武岩纤维沥青的流变性能  25-36
  4.1 纤维沥青的三大指标试验结果及分析  25-28
    4.1.1 基于基质沥青平台的纤维沥青  25-26
    4.1.2 基于改性沥青平台的纤维沥青  26-28
  4.2 纤维沥青的BBR 试验结果及分析  28-31
    4.2.1 基于基质沥青平台的纤维沥青  28-30
    4.2.2 基于改性沥青平台的纤维沥青  30-31
  4.3 纤维沥青的DSR 试验结果及分析  31-35
    4.3.1 基于基质沥青平台的纤维沥青  32-33
    4.3.2 基于改性沥青平台的纤维沥青  33-35
  4.4 小结  35-36
第5章最佳纤维掺量的确定  36-49
  5.1 混合料配合比设计  36-38
    5.1.1 悬浮-密实型AC-16C 结构  36-37
    5.1.2 骨架-密实型SMA-13 结构  37-38
  5.2 最佳沥青用量的确定  38-44
    5.2.1 AC-16C 结构最佳沥青用量  38-42
    5.2.2 SMA-13 结构最佳沥青用量  42-44
  5.3 纤维最佳掺量的确定  44-48
    5.3.1 车辙试验确定纤维最佳掺量  44-46
    5.3.2 弯曲试验确定纤维的最佳掺量  46-48
  5.4 小结  48-49
第6章纤维沥青混合料路用性能研究  49-59
  6.1 纤维沥青混合料高温车辙试验结果及分析  49-52
    6.1.1 基于基质沥青平台的车辙试验  50-51
    6.1.2 基于改性沥青平台的车辙试验  51-52
  6.2 纤维沥青混合料低温小梁弯曲试验结果及分析  52-55
    6.2.1 基于基质沥青平台的小梁弯曲  53-54
    6.2.2 基于改性沥青平台的小梁弯曲  54-55
  6.3 纤维沥青混合料抗水损害的冻融劈裂试验结果及分析  55-58
    6.3.1 基于基质沥青平台的冻融劈裂  56-57
    6.3.2 基于改性沥青平台的冻融劈裂  57-58
  6.4 小结  58-59
第7章实体工程  59-65
  7.1 依托工程概况  59
  7.2 路面裂缝调查  59
  7.3 配合比设计概述  59-62
    7.3.1 目标配合比设计  59-60
    7.3.2 生产配合比级配调试  60-62
  7.4 试验路铺筑概况  62-63
    7.4.1 铺筑温度及厚度  62
    7.4.2 现场摊铺和碾压概况  62
    7.4.3 试验路级配检验  62-63
    7.4.4 试验路摊铺效果  63
  7.5 试验路检测  63-64
  7.6 小结  64-65
结论  65-67
参考文献  67-72
致谢  72

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