玄武岩纤维加筋沥青混凝土动态模量主曲线研究

资料大小：500KB
资料类型：.PDF
资料等级：
发布时间：2021-09-03

资料介绍

玄武岩纤维加筋沥青混凝土动态模量主曲线研究
Dynamic Modulus Master Curve Research on Basalt Fiber
Reinforced Asphalt Concrete
蒋波，赵纪法
Jiang Bo，Zhao．，
(浙江省建筑设计研究院，浙江杭州310006)
摘要：为了研究玄武岩纤维加筋沥青混合料的动态特性，采用室内试验方法测试了玄武岩纤维加筋沥青混合料在4、21、
41℃ 三个温度条件和0．1⋯1 5 10、25 Hz五个加载频率条件下的动态模量，分析了温度和加载频率对混合料动态特性的影响。依
据时一温等效原理、S形方程和WLF模型建立了玄武岩纤维加筋沥青混合料的动态模量主曲线。研究结果表明：玄武岩纤维加筋
沥青混合料动态模量随温度升高而显著减小，同时还随加载频率的增大而增加；以参考温度20℃ 建立的玄武岩纤维加筋沥青混
合料动态模量主曲线可很好地拟合试验数据。
关键词：玄武岩纤维；沥青混合料；动态模量；主曲线
中图分类号：TU528．572 文献标志码：A 文章编号：1008—3707(2013)05—0063—04
改善沥青混合料路用性能可以有效提高道路使
用质量、延长使用寿命。通过在沥青混合料中加入
纤维材料来改善沥青混合料的整体物理力学性能是
目前在这方面的一个主要研究方向⋯ 。玄武岩纤
维以其优良的技术性能，近年来被用作沥青混合料
的一种加筋材料，取得了大量的研究成果并得到广
泛的工程应用。
沥青混合料是一种典型的粘、弹、塑性综合体，
并以粘弹性为基本力学特征。复数模量是描述沥青
混合料粘弹性性质的重要指标，它的实部为储能模
量，表征弹性部分；它的虚部为损耗模量，表征粘性
部分，复数模量的绝对值(模)成为动态模量。沥青
混合料动态模量是沥青路面设计的重要参数。目
前，修订的美国《AASHTO路面结构设计指南》规定
在需要较高抵抗力的洲际公路和其他大多数高等级
公路设计中，引用动态模量试验来描述沥青混合料
的性能。可见，在沥青路面设计中考虑混合料的动
态特性已经成为一个明确的方向。
目前，玄武岩纤维加筋沥青混合料虽然取得了
较多的研究成果，但研究集中于材料的静态特性，而
关于玄武岩纤维加筋沥青混合料的动态特性尚无针
对性的研究。因此，本文从动态模量这个材料力学
性能指标出发，研究了玄武岩纤维加筋沥青混合料
的动态特征，并得出了玄武岩纤维加筋沥青混合料
的动态模量主曲线。
1 混合料设计
1．1 原材料
玄武岩纤维加筋沥青混合料是由沥青混合料在
拌合过程中掺加玄武岩纤维制备而成的。本文采用
的主要原材料有玄武岩集料、石灰岩矿粉、SBS改性
沥青和玄武岩纤维。玄武岩纤维以玄武岩为原料生
产，化学性质稳定，与沥青有良好的表面亲和力，易
于在沥青混合料中均匀分散。本文所用玄武岩纤维
单丝长度6 mm，直径15 m，外观形状为长条薄片，
颜色呈暗金色。玄武岩集料、石灰岩矿粉和SBS改
性沥青的技术性质见表1。
收稿日期：2013—02—04
作者简介：蒋波(1985一)，男，湖南会同人，助理工程师，从事城市道路设计工作。
64 浙江建筑 2013年第30卷
1．2 矿料集配
采用现行《公路沥青路面施工技术规范(JTG
F40-2004)》规定的AC一13级配作为玄武岩纤维加
筋沥青混合料的设计级配，集体级配曲线见图1。
得
lⅢ
謦
图1 玄武岩纤维加筋沥青混合料级配曲线
1．3 最佳油石比确定
采用《公路沥青路面施工技术规范(JTG F40—
2004)》规定的马歇尔试验方法研究确定玄武岩纤
维加筋沥青混合料最佳油石比。根据相关研究，
选取玄武岩纤维掺量为0．4％，5个初始油石比为
4．6％、4．9％、5．2％、5．5％、5．8％ ‘。
依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程
(JTG E20—20l 1)》规定的沥青混合料试件击实成
型方法，根据5个初始油石比，成型标准马歇尔试
件，共5组，每组4个试件，共20个试件。测试各
’：件密度、孔隙率、稳定度等指标，试验结果
见表2
表2 马歇尔试验结果
根据表2所示的沥青混合料性能指标随油石比
的变化规律，确定本文设计的玄武岩纤维加筋沥青
混合料的最佳油石比为5．1％。
2 动态模量试验
2．1 试件准备
本文采用抗压模式的动态模量试验，研究玄
武岩纤维加筋沥青混凝土动态模量主曲线。试验
所用试件为高150 mm、直径100 mm 的圆柱体试
件。根据混合料设计得出的级配和最佳油石比，
采用旋转压实仪成型原始试件，然后经钻心和切
割，获得试验所需标准试件。为安装应变传感器，
在标准试件表面还需要粘贴6个金属件(见图2)。
为避免试验结果的离散性，试验结果取三个平行
试验的平均值。