双层式聚酯纤维沥青混凝土结构疲劳性能试验研究

论文摘要

在我国国民经济快速发展的同时,沥青路面因其行车舒适、维修方便在我国的公路建设事业中取得了迅猛发展。聚酯纤维作为一种加强材料,能够很好地改善沥青路面的综合路用性能、延长路面的使用寿命。南北气候的差异以及四季的更替,使得温度成为影响沥青路面疲劳性能的主要因素。由于疲劳开裂是沥青路面一种主要的结构破坏形式,所以研究温度和聚酯纤维掺量对沥青混合料疲劳性能的影响具有重要意义。本文在对沥青路面疲劳开裂的理论进行分析后,提出了裂缝的具体防治措施。以双层式沥青混凝土结构为研究对象,根据试验目的设置三种温度-5℃、10℃、25℃,三种聚酯纤维掺量0.1%、0.2%、0.3%,三种应力比0.6、0.7、0.8。为了研究油石比对聚酯纤维沥青混合料的影响,同时辅以三种油石比4.4%、4.8%、5.2%。由于疲劳破坏是从沥青路面的下面层开始的,所以聚酯纤维应用于结构的下面层。试验共制作8组96个试件,其中30个试件用于超声波检测和弯拉强度试验,66个试件用于室内小梁弯曲疲劳试验。首先对双层式沥青混凝土结构进行超声波检测和弯拉强度试验,然后在此基础上进行室内小梁弯曲疲劳试验。试验发现：弯拉强度和波速之间具有良好的相关性,可利用超声波波速对疲劳试件进行强度预测,波速与强度的回归方程为,f=0.0009×e0.0022ν R2=0.9186（-5℃）,f=0.0006×e0.0023ν R2=0.9276（10℃）,f=0.0034×e0.0015νR2=0.9083（25℃）,f=0.0651×e0.0008ν R2=0.9027（0.1%）,f=0.1643×e0.0006νR2=0.9090（0.2%）,f=0.1127×e0.0007ν R2=0.9167（0.3%）；沥青混合料的超声波波速、弯拉强度和疲劳寿命受温度、聚酯纤维掺量的影响,且随温度的降低而增大,随聚酯纤维掺量的增加先增大后减小,当聚酯纤维掺量为0.2%、油石比为4.8%时,双层式沥青混凝土结构的性能最佳；应力比也会影响沥青混合料的疲劳寿命,且应力比越大疲劳寿命越小。本文通过试验研究认为,聚酯纤维沥青路面有着良好的社会和经济效益,将其用于结构的下面层,可延缓沥青路面的疲劳开裂,对不同地区不同温度条件下沥青路面的设计和现场施工具有指导意义,为其大范围推广应用奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 聚酯纤维沥青混合料
• 1.2.2 沥青混合料疲劳性能
• 1.3 研究内容及技术路线
• 1.3.1 研究的内容
• 1.3.2 主要技术路线
• 2 沥青路面疲劳开裂的理论分析
• 2.1 疲劳裂缝产生的原因
• 2.2 裂缝的防治
• 2.2.1 荷载型裂缝
• 2.2.2 非荷载型裂缝
• 3 试验规划
• 3.1 原材料的性质
• 3.1.1 沥青的性质
• 3.1.2 矿料的性质
• 3.1.3 纤维的性质
• 3.2 试验概况
• 3.2.1 材料的选择
• 3.2.2 配合比设计
• 3.3 试件概况
• 3.3.1 试件尺寸
• 3.3.2 试件制作
• 3.3.3 试件养护
• 3.4 试验仪器
• 3.4.1 82型沥青薄膜烘箱
• 3.4.2 LHB-Ⅲ型卧式沥青混合料自动拌和机
• 3.4.3 -40D/160低温箱
• 3.4.4 CTS-25型非金属超声波检测仪
• 3.4.5 RMT-150B试验系统
• 4. 弯拉强度试验和超声波检测
• 4.1 弯拉强度试验
• 4.1.1 加载模式的选择
• 4.1.2 试验概况
• 4.1.3 试验结果与分析
• 4.2 超声波检测
• 4.2.1 超声波检测技术与应用概况
• 4.2.2 超声波检测的基本原理
• 4.2.3 超声波强度检测的概况
• 4.2.4 超声波波速测定结果和分析
• 4.2.5 超声波强度预测
• 5 沥青混凝土结构疲劳试验
• 5.1 疲劳试验方案的确定
• 5.1.1 疲劳试验方法
• 5.1.2 加载模式控制
• 5.1.3 荷载波形的选择
• 5.2 疲劳试验概况
• 5.2.1 试验内容
• 5.2.2 试验步骤
• 5.3 试验结果与分析
• 5.3.1 试验结果
• 5.3.2 结果分析
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果