聚酯纖維瀝青混凝土的靜動(dòng)態(tài)性能研究.pdf

1、伴隨著我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，路面結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題也日益突出。聚酯纖維瀝青混凝土作為一種新型路面材料，可以有效的提高路面綜合路用性能，延長(zhǎng)路面的使用壽命。深入探討纖維瀝青混凝土靜、動(dòng)態(tài)性能以及工程適用性，對(duì)纖維瀝青混凝土在路面工程中的廣泛應(yīng)用是十分重要的。 本文首先從靜態(tài)抗壓回彈模量的試驗(yàn)研究入手，得到纖維瀝青混凝土的靜態(tài)模量，同時(shí)對(duì)靜態(tài)回彈模量取值的合理性和纖維作用機(jī)理進(jìn)行了分析，并以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步研究動(dòng)態(tài)荷載作用下

2、的纖維瀝青混凝土的動(dòng)態(tài)模量，給出靜、動(dòng)態(tài)模量關(guān)系。結(jié)果分析表明，適量的加入纖維會(huì)改善瀝青混凝土的回彈模量等力學(xué)參數(shù)，從而有效地增強(qiáng)其路用性能，并且依據(jù)抗壓強(qiáng)度和靜、動(dòng)態(tài)回彈模量隨纖維摻量的變化規(guī)律，確定纖維的合理?yè)搅繛?.20﹪-0.25﹪。 第二，根據(jù)單軸靜壓蠕變?cè)囼?yàn)分析了纖維瀝青混凝土的蠕變特性與纖維摻量的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明，在瀝青混凝土中摻加纖維，改善了瀝青混凝土的蠕變性能，隨著纖維摻量的增加，蠕變變形表現(xiàn)出先減小，后增大

3、的變化規(guī)律，與普通瀝青混凝土是一致的。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用粘彈性本構(gòu)模型探討了纖維瀝青混凝土的粘彈性特征，提出了計(jì)入纖維摻量的“四單元、五參數(shù)”粘彈性本構(gòu)方程，并應(yīng)用該方程計(jì)算了蠕變加載過(guò)程，其結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果取得較好的一致性，同時(shí)應(yīng)用該方程分析了纖維摻量對(duì)應(yīng)變率的影響，根據(jù)試驗(yàn)和分析結(jié)果給出合理纖維摻量約為0．20﹪。 第三，對(duì)纖維瀝青混凝土進(jìn)行劈裂試驗(yàn)研究，應(yīng)用無(wú)量綱的韌性指數(shù)評(píng)價(jià)纖維瀝青混凝土的抗裂性能。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，纖維的加入

4、沒(méi)有顯著增大瀝青混凝土的劈裂強(qiáng)度，但其韌性得到明顯的改善，反映出材料的阻裂性能得以增強(qiáng)。再則，對(duì)纖維瀝青混凝土進(jìn)行劈裂疲勞試驗(yàn)研究，分析纖維摻量對(duì)疲勞壽命的影響，討論了動(dòng)態(tài)劈裂回彈模量與疲勞壽命以及通過(guò)疲勞試驗(yàn)確定的瞬時(shí)回彈模量之間的關(guān)系。結(jié)果表明，纖維的加入提高了瀝青混凝土的疲勞壽命，動(dòng)態(tài)劈裂回彈模量和纖維摻量是影響疲勞壽命的重要因素。根據(jù)靜、動(dòng)態(tài)劈裂試驗(yàn)和劈裂疲勞試驗(yàn)的結(jié)果與纖維摻量的關(guān)系，給出了纖維的合理?yè)搅考s為0．20﹪。

5、 第四，應(yīng)用復(fù)合材料理論，結(jié)合試驗(yàn)研究，探討了纖維瀝青混凝土的宏觀勁度模量預(yù)測(cè)方法。應(yīng)用G．P．Tandon和Y．H．Zhao提出的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的等效模量公式，計(jì)算了具有不同纖維摻量的瀝青混凝土在不同溫度狀態(tài)下的等效勁度模量，對(duì)計(jì)算結(jié)果與劈裂試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較和誤差分析。從溫度、纖維摻量和纖維性狀三個(gè)方面分析誤差產(chǎn)生的原因，其中溫度為主要影響因素，而纖維本身的性能對(duì)結(jié)果誤差基本沒(méi)有影響，根據(jù)誤差分析結(jié)果提出計(jì)入溫度影響的纖維瀝青混

6、凝土等效模量公式，通過(guò)修正公式計(jì)算得到的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果取得較好的一致性。 第五，基于層狀彈性理論，采用有限元方法分析靜荷載作用下纖維瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)響應(yīng)，探討了纖維瀝青混凝土的回彈模量、不同道路等級(jí)下的纖維瀝青混凝土層的位置和厚度、基層厚度和軸載變化對(duì)不同纖維瀝青路面結(jié)構(gòu)計(jì)算特征點(diǎn)的彎沉、基層和底基層的層底拉應(yīng)力影響。在上述分析基礎(chǔ)上，給出纖維瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)。 最后，基于層狀彈性理論，采用有限元方法分析動(dòng)