论文部分内容阅读
目前反射裂缝是半刚性基层沥青路面裂缝的主要类型之一。防止反射裂缝既可以通过
改善基层干缩和温缩性能,或设置中间应力吸收层和隔离层,也可以通过改善面层材料性
能,提高沥青混凝士的抗裂能力。纤维沥青混凝土是一种复合材料,纤维在沥青混凝土中
可以减少材料内部的损伤,吸收应力,起到加筋增韧作用,提高了材料的抗裂能力。
纤维沥青混凝土的加筋机理可以通过沥青混凝土的强度理论、结构组成、破坏机理以
及纤维复合材料的增强理论等来解释。利用复合材料的混合律理论和纤维阻裂理论,提出
了纤维沥青混凝土力学性能的影响因素。
为比较不同品种、不同用量的纤维对沥青的改善作用,通过测力延度试验、直接拉伸
试验(DT)和弯曲梁流变试验(BBR),对纤维沥青的断裂韧度、抗拉强度、弹性模量、
断裂能、弯曲劲度模量等力学指标进行了测试,分析了纤维特征、纤维用量、纤维沥青界
面粘结能力、温度等因素对力学性能的影响。由于未计算界面粘结强度,纤维沥青的抗拉
强度和模量采用复合材料混合律理论预测似乎不太理想,文中提出利用DT试验得到的初
裂能和断裂能的比值Rw来评价纤维沥青的抗裂能力,比单一采用抗拉强度和弹性模量更能
说明纤维的加筋作用。
纤维沥青混凝土的力学性能主要采用断裂力学知识来分析,考虑的裂纹形式为Ⅰ型裂
纹。根据纤维在混合料中扩大塑性区的作用,纤维沥青混凝土的断裂形式为韧度,不适合
采用线弹性断裂问题中的断裂韧度KIC来评价材料抗裂能力,而应采用弹塑性断裂问题的
延性断裂韧度JIC。通过带切口小梁弯曲试验,由实测的荷载—挠度曲线进行回归拟合,建
立了JIC的数值求解方法。并通过JIC和KIC的比较分析,进一步说明对于纤维沥青混凝土,
KIC无法准确评价其抗裂能力。
为从结构内部特点来评价纤维沥青混凝土的阻裂行为,引入了声发射技术检测带切口
小梁在断裂过程中的声发射特征,并据此分析材料的断裂形式和抗裂能力。根据材料声发
射特征与应力应变的耦合关系,建立了累计振铃次数与J积分的关系,并由该公式预测了
材料的延性断裂韧度JIC。试验结果表明,由声发射试验得到的JIC与由力学试验得到的JIC,
从而进一步说明JIC是表征材料断裂性能的一种属性。声发射试验也表明,纤维减少了材料
的初始损伤,增大了材料的塑性区范围,提高了材料的韧度和抗裂能力。
最后对纤维沥青混凝土的常规性能进行了试验,表明纤维对沥青的高温稳定性、低温
变形性能和疲劳性能均有改善,但降低了材料的抗水损害能力。这为纤维材料的选择和评
价提供了参考。并在性能试验和机理分析指导下,进行了纤维沥青路面的应用设计和试验
段铺筑。
关键词:纤维沥青混凝土,断裂力学,复合材料,断裂能,弹塑性,断裂韧度,J积分,声发射