纤维封层力学性能试验研究

论文摘要

纤维封层是我国新引进的一种沥青路面养护方法,是指采用纤维封层专用设备同时洒布沥青结合料和纤维,然后在上面撒布碎石,通过胶轮压路机及自然行车碾压后形成的薄层复合材料,主要应用于预防性路面养护的表面磨耗层,能较好地封闭原路面的龟网裂,提高原路面的防水性能,具有较好的经济成本效益。目前,纤维封层的材料配合比及施工质量控制主要依靠经验法。通过试验方法研究纤维封层的层间黏结强度和整体抗拉强度等力学性能指标,对于促进纤维封层的推广应用具有较好的理论指导意义。本文首先依托试验路对纤维封层层间的拉拔强度增长趋势进行现场试验检测,并进行室内模拟试验,确定了试件成型的设备、碾压次数、黏结强度的检测方法,结合理论分析,初步掌握了纤维封层强度的形成机理。室内外试验结果表明,纤维封层的层间拉拔强度在施工后初期黏结强度增长迅速,随后其强度增长趋势减缓,并趋于稳定。在此基础上,对纤维封层进行了拉拔试验和剪切试验,研究乳化沥青、玻璃纤维、裂缝和麻面对层间的黏结强度的影响。试验结果表明,纤维封层层间剪切强度随乳化沥青及纤维用量的增加有减小的趋势;在裂缝宽度相同的条件下,龟网裂缝对纤维封层层间的黏结强度影响最大;路面麻面的存在将使纤维封层层间的剪切强度减小。最后,采用直接拉伸试验检测了纤维封层和沥青+纤维两种类型板带的抗拉强度,研究乳化沥青、纤维含量及纤维长度对板带拉伸应力的影响。试验结果表明,纤维封层板带的直接拉应力随乳化沥青含量的增加而有所减小;两种板带的直接拉伸应力均随纤维含量的增加呈现不断增大的趋势;适当延长纤维长度可提高纤维封层的抗拉强度。作为工程应用,本文根据纤维封层层间黏结强度和板带拉伸强度的力学性能试验结果,提出了纤维封层材料配合比设计时乳化沥青用量、纤维用量及纤维长度的适用范围。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 研究的目的及意义
• 1.4 主要内容和技术路线
• 1.4.1 主要内容
• 1.4.2 技术路线
• 2 纤维封层强度形成及抗裂机理
• 2.1 纤维封层的材料性质和应用
• 2.1.1 纤维封层的材料性质
• 2.1.2 纤维封层的应用概述
• 2.2 纤维封层层间黏结强度形成机理
• 2.2.1 纤维封层层间黏结强度变化的定性分析
• 2.2.2 纤维封层层间黏结强度形成机理分析
• 2.2.3 层间拉拔强度试验分析
• 2.3 纤维封层抗裂机理分析
• 2.3.1 裂纹的基本类型
• 2.3.2 裂缝的形成扩展机理分析
• 2.3.3 纤维封层阻裂机理分析
• 2.4 本章小结
• 3 纤维封层层间拉拔强度试验研究
• 3.1 试验方案
• 3.2 层间拉拔现场试验
• 3.2.1 试验路层间拉拔试验
• 3.2.2 试验结果分析
• 3.3 层间拉拔室内试验
• 3.3.1 纤维封层室内成型试验
• 3.3.2 层间拉拔力试验步骤
• 3.3.3 试验结果分析
• 3.4 试验路验证分析
• 3.5 本章小结
• 4 纤维封层层间黏结性能影响因素分析
• 4.1 试验方案
• 4.2 沥青和纤维含量对层间剪切性能的影响
• 4.2.1 试验仪具与材料
• 4.2.2 剪切试件成型
• 4.2.3 试验方法分析
• 4.2.4 层间剪切试验分析
• 4.3 裂缝类型对层间黏结强度的影响
• 4.3.1 路面裂缝状况分析
• 4.3.2 试验器具与材料
• 4.3.3 试件成型和试验步骤
• 4.3.4 试验结果分析
• 4.4 麻面对层间黏结性能影响分析
• 4.4.1 沥青含量对层间黏结性能的影响
• 4.4.2 麻面对层间黏结强度的影响
• 4.5 本章小结
• 5 纤维封层抗拉性能影响因素分析
• 5.1 试验方案
• 5.2 纤维封层板带的拉伸试验分析
• 5.2.1 试验目的
• 5.2.2 试验仪具和材料
• 5.2.3 试件的成型
• 5.2.4 直接拉伸试验
• 5.3 沥青+纤维板带的拉伸试验分析
• 5.3.1 纤维含量对板带抗拉性能的影响
• 5.3.2 纤维封层和沥青+纤维板带拉伸试验相关性分析
• 5.3.3 纤维长度对板带抗拉性能的影响
• 5.4 本章小结
• 6 纤维封层配合比设计参数分析
• 6.1 粘结料施工参数分析
• 6.2 纤维施工参数分析
• 6.2.1 纤维的长度
• 6.2.2 纤维的用量
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢