随着高速公路的发展,沥青混凝土路面已经成为主流路面。在沥青路面的使用过程中,路面开裂问题越来越突出,其中反射裂缝是沥青路面的主要破坏形式之一。反射裂缝是在低温和荷载的共同作用下,由沥青面层的底面向上扩展的裂缝,其扩展速度快,危害严重。对此,从材料和环境两个角度对沥青混合料的低温抗裂性能进行研究。选择用煤矸石粉等质量替代矿粉作为沥青混合料的填料,其替代的百分数分别为0%、25%、50%、75%、100%;选择聚酯纤维作为沥青混合料的增韧材料,其掺入量分别为混合料总质量的 0%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%;制成直径为 101.6mm,厚度为31.75mm的煤矸石粉/聚酯纤维沥青混合料半圆形试件进行半圆弯曲试验(SCB试验)。为了模拟冬季气温的变化,选择的试验温度为0℃、-10℃、-20℃;为了研究反射裂缝位置对沥青混合料试件抗裂性能的影响,分别在试件底部中心、偏移中心10mm、偏移中心20mm处设置深度10mm,宽度1.5mm的预切口。SCB试验结果表明,煤矸石粉的最佳替代率为50%,聚酯纤维的最佳掺量为0.4%;随着试验温度的降低,煤矸石粉/聚酯纤维沥青混合料半圆形试件由塑性转化为脆性,其抗裂性能先增强后减弱,其中-10℃时的抗裂性能最优;随着预切口偏移中心的距离逐渐增大,试件的临界荷载逐渐降低,沥青混合料的抗裂性能也逐渐降低。扫描电镜结果表明,煤矸石粉的比表面积远大于矿粉的比表面积,50%煤矸石粉替代率的沥青混合料内部结构致密,空隙较少,抗裂性能最优;0.4%掺量的聚酯纤维在沥青混合料中的分散性最好,形成的网状结构能牢固的锁住沥青及填料,整体性强,抗裂性能最优。ANSYS模拟结果表明,沥青混合料半圆形试件在三点弯曲的过程中,大部分面积为受拉状态,约束位置表现出压应力集中。随着预切口偏移中心的距离逐渐增大,压应力集中的影响深度逐渐减小。图[36]表[32]参[68]