基于纤维增强二灰稳定碎石抗裂性能研究

摘要

随着我国对道路基础建设事业重视程度的加强，等级公路(特别是高等级公路)的建设日新月异。但在道路使用年限内，路面发生早期病害状况严重，其中基层开裂从而诱导面层产生裂缝(又称之为反射裂缝)作为主导因素得到了广泛关注。研究表明，在保持道路材料原有级配的情况下，掺入适量外加材料可有效改善路面裂缝状况。
　　 本文考虑到内蒙古地区道路建设实际，以及借鉴国内外相关研究成果，在分析半刚性基层裂缝形成机理的基础上，通过在二灰稳定粒料中掺加聚丙烯和聚酯纤维，对柔性纤维二灰稳定粒料的抗裂性能进行试验研究。主要实现的工作包括：
　　 1．采用自制试模对预定级配的二灰碎石混合料的开裂形貌进行测试，试验采用裂纹宽度权值计算裂纹总长度和对裂纹灌入0.075mm砂两种评价方法。通过对掺加纤维组与样本组的对比，确定出长度为19mm的聚丙烯单丝纤维阻裂效果最好并应用于后续工作。
　　 2．通过对二灰碎石基层材料掺加纤维与否的基本力学性能进行对比分析，指出二灰掺配比例、纤维掺率和养生龄期的影响规律。测试结果表明：聚丙烯纤维的少量掺入对二灰碎石基层的抗压强度有一定的提高，对劈裂强度的影响不明显，但对抗压回弹模量的降低产生了很大的作用。另外，测试结果反映出纤维对二灰碎石基体材料的改善作用存在一个合理的掺率范围。
　　 3．利用千分表对二灰碎石基层材料的干燥收缩特性进行测试，运用正交表安排试验。初步拟定最优水平组合条件为：石灰与粉煤灰的掺配比例为1：2，纤维掺率为2‰，测试时间越接近试件成型时间时，选取各指标所反映的干缩特性越接近期望值。试验确定出测试时间对失水率的影响最为显著。
　　 4．根据断裂力学原理，运用K叠加法阐述了聚丙烯纤维对二灰碎石基体材料的抗裂机理。指出由于系列单丝纤维的作用，可有效阻止裂纹的失稳扩展。
　　 5．运用有限元软件建立半刚性基层沥青路面结构模型，通过改变二灰碎石基层材料的结构参数，对比普通二灰碎石基层与聚丙烯纤维二灰碎石基层层底拉应力云图。结果表明：聚丙烯纤维的掺加能够有效降低半刚性基层层底拉应力大小。并运用软件对裂尖的形貌进行静态模拟，经分析，裂尖具有应力集中特性，掺加纤维能够降低裂尖的应力、应变场强度，表明纤维对于抵制裂纹的扩展有一定的效果。

目录

1 绪论

2 试验方案、原材料和试件的制备

3 纤维选型试验

4 聚丙烯纤维二灰稳定碎石的基本力学性能试验

5 聚丙烯纤维二灰稳定碎石抗裂机理及收缩性能试验

6 含裂缝沥青路面结构有限元分析

7 结论与展望

致 谢

参考文献

附 录

作者简介

论文说明：插图和附表清单

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