纖維瀝青混合料凍融劈裂試驗(yàn)及其數(shù)值模擬.pdf

1、纖維瀝青混合料成分組合復(fù)雜，其復(fù)雜性則導(dǎo)致了纖維瀝青混合料的力學(xué)特性也隨之相應(yīng)復(fù)雜。本文研究以纖維種類、摻量以及凍融次數(shù)為參數(shù)，從纖維瀝青混凝土的劈裂試驗(yàn)出發(fā)，評(píng)價(jià)纖維瀝青混凝土的凍融劈裂性能。
　　通過大量的室內(nèi)試驗(yàn)與理論分析，具體研究了摻加聚酯纖維、玄武巖纖維、木質(zhì)素纖維及各種纖維摻量為0.3％、0.35％、0.4％、0.45％情況下的瀝青混合料在清水作用下的水穩(wěn)定性情況，為以后纖維種類及摻量對(duì)瀝青混合料的影響做出參考。本文還

2、建立了三維瀝青混合料的有限元劈裂模型，通過對(duì)比數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)的結(jié)果兩者之間的關(guān)系，由此驗(yàn)證得出建立纖維瀝青混合料馬歇爾試件有限元模型的合理性;針對(duì)纖維瀝青混合料馬歇爾試件劈裂模型數(shù)值模擬所得的應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D的分布情況，具體分析瀝青混合料試件的受力特性。試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果表明:
　　(1)隨著凍融次數(shù)的增加，摻加纖維的瀝青混凝土試件的凍融劈裂強(qiáng)度降低;其主要原因是試件中的水在凍融循環(huán)過程中經(jīng)歷不斷的結(jié)冰和融化，這就直接導(dǎo)致試件

3、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的逐漸破壞。
　　(2)隨著纖維摻量的增加，未凍融試件劈裂強(qiáng)度變化的基本趨勢(shì)相同，幾乎都是先上升后下降。凍融次數(shù)為2、4、6的情況下試件的劈裂強(qiáng)度與未凍融的規(guī)律相似。主要是因?yàn)槔w維摻量過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，導(dǎo)致纖維與瀝青及集料拌和不均勻，劈裂強(qiáng)度也就隨之而降低。凍融次數(shù)相同時(shí)，不管是2、4或者6次，凍融劈裂強(qiáng)度最小的都是纖維摻量最小的試件。在相同的纖維摻量條件下，無論是0.3％、0.35％、0.4％還是0.45％，劈裂強(qiáng)度

4、最小的都是凍融次數(shù)最多的試件。
　　(3)纖維摻量為0.3％、0.35％、0.4％、0.45％在經(jīng)過6次凍融循環(huán)后，瀝青混凝土試件的劈裂強(qiáng)度都會(huì)有最佳值;在本文的試驗(yàn)研究范圍內(nèi)纖維的最佳摻量為0.4％，最佳纖維為玄武巖纖維。以上兩個(gè)數(shù)據(jù)條件下，纖維的增強(qiáng)作用為最佳，此時(shí)試件的凍融劈裂性能最好。
　　(4)通過對(duì)超聲波試驗(yàn)數(shù)據(jù)中波速和纖維瀝青混合料馬歇爾試件強(qiáng)度檢測(cè)的處理結(jié)果可知，采用指數(shù)函數(shù)擬合超聲波傳播速度和瀝青混合料凍融

5、循環(huán)后的劈裂強(qiáng)度，正確地反映瀝青混合料在凍融過程中的性能衰減。對(duì)于摻加聚酯纖維的試件，波速與強(qiáng)度的擬合公式為f=4.42477×10-7e0.0031v，R2=0.89431;對(duì)于摻加玄武巖纖維的試件，波速與強(qiáng)度的擬合公式為f=1.25069×10-8e0.00467v，R2=0.86403;對(duì)于摻加木質(zhì)素纖維的試件，波速與強(qiáng)度的擬合公式為f=5.05944×10-11e0.00487v，R2=0.96903。采用超聲波法進(jìn)行瀝青混合料