纤维沥青混凝土抗疲劳性能试验探究

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1、纤维沥青混凝土抗疲劳性能试验探究　　摘要：本文通过试验研究，对不同纤维沥青混合料疲劳试验回归分析，试验说明不同纤维的掺加确实能给沥青混凝土的疲劳性能带来一定程度的提高。关键词：沥青；混凝土；抗疲劳；试验中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：前言沥青混凝土路面是我国道路交通建设中的重要组成部分，它的特点是:稳定耐久，平整无尘，养护费用少，运输成本低，能保证高速行车。而且使用寿命长，能适应较繁重的交通量。要想铺筑出高质量的沥青混凝土路面，一方面要严格施工，把好质量关。纤维沥青混凝土是近年来在国际上出现的一种新型的沥青混合料，由沥青、纤维稳定剂、矿粉及

2、少量的细集料组成。在沥青混凝土中加入纤维，可有效地改善沥青混凝土路面的高温稳定性、疲劳耐久性，并且具有低温抗拉和防止反射裂缝的作用。1材料1.1沥青本试验采用壳牌70#基质沥青（以下简称“SHELL70#”），沥青各项指标均符合规范要求。1.2集料5本试验所用集料采用抚宁玄武岩、石灰岩机制砂和矿粉。为突出纤维对混合料抗水损害性能的影响，本试验的混合料矿料级配均采用AC-13中值，经逐级筛分，回配得到。1.3纤维本试验采用国内某厂家生产的四种纤维，其物理性质如表1所示。表1四种纤维物理性质2试验方法及结果分析2.1试验方法沥青混合料的疲劳是材料在重复荷载

3、作用下产生不可恢复的强度衰减积累引起的一种破坏现象，是路面产生开裂破坏的主要原因之一。试件成型方法：轮碾压实，切割成小梁。试件尺寸：40mm×40mm×250mm。试件个数：2～5根/应力水平。加载方式：应力控制，三分点加载50mm×50mm×50mm。加载波形和频率：10Hz连续式半正矢荷载。应力比：0.1、0.15、0.2、0.3、0.4、0.5。试验温度：（15±1）℃。主要试验设备：MTS材料试验机。2.2数据分析整理方法5本研究采用传统的疲劳理论，即现象学法，经过回归分析得到控制应力的加载模式的疲劳寿命：当对应力水平σ和疲劳寿命进行双对数回归

4、时，可得到一直线，疲劳方程的参数lgk和n即为直线的截距和斜率。n值越大，疲劳曲线越陡，表明疲劳寿命对应力水平的变化越敏感；值表明了疲劳曲线的线位高低，其值越大，疲劳曲线的线位越高，材料的抗疲劳性能就越好。这样，沥青混合料的疲劳性能可通过疲劳方程的两个参数k（或）和n来反映。2.3试验结果及分析（见表2）对比表2的可以看出，在添加了纤维之后，混合料的疲劳寿命均比普通沥青混合料的疲劳寿命好，其中以改性纤维的提高了32.0%为最好，其次是复合改性纤维的30.6%和矿物纤维的13.4％，木质素纤维的较低为4.3%，但是均比普通沥青混合料的好。对比表2的n值可

5、以看出，木质素的n值小于普通沥青混合料的，其他纤维混合料的均比普通沥青混合料的高出少许，说明其混合料对应力水平比普通混合料要稍微敏感一些。表2不同纤维沥青混合料疲劳试验结果及回归分析5由于混合料内部缺陷或者材料分布不均匀性，在荷载作用下会引起应力集中，从而导致微裂缝的产生。荷载的反复作用在达到一定次数后结构就被破坏了。纤维的加入，一方面由于其加筋作用，在混合料内形成的网状结构延缓了混合料的开裂趋势；另一方面减小了混合料的劲度模量，增加了混合料的柔性，使得混合料在疲劳荷载作用下的微量变形能被部分消除，因此添加有纤维的混合料的疲劳性能均优于普通沥青混合料。

6、从纤维微观照片上看改性纤维和木质素纤维的成分大致相同，但在二者疲劳寿命上有一定的差别，差别可能主要来源于改性纤维中的改性剂成分。其他三种纤维在各自加筋效果的影响下，疲劳寿命上以复合改性纤维的效果较好，其次是矿物纤维、木质素纤维。3结语3.1不同纤维的掺加确实能给沥青混凝土的疲劳性能带来一定程度的提高。3.2三点弯曲疲劳试验结果表明，疲劳寿命与应变水平表现出了较好的相关性，疲劳寿命曲线的走向大致相同。不同纤维沥青混凝土的疲劳寿命和对应力水平的敏感性不同。参考文献[1]JTJ052—2000，公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S]．5[2]陈华鑫，李宁利，

7、胡长顺，等．纤维沥青混合料路用性能[J]．长安大学学报：自然科学版，2004，24（2）：l-6．[3]丁智勇，戴经梁，裴建中，等．纤维沥青混合料性能试验分析[J]．公路交通科技，2008，25（5）：8-12．[4]王辉，张起森．纤维加筋沥青混合料路用性能试验研究[J]．公路与汽运，2008，（3）：78-80．5