纖維瀝青應(yīng)力吸收層中纖維與瀝青的作用機(jī)理研究.pdf

1、剛?cè)釓?fù)合路面是一種長(zhǎng)壽命路面結(jié)構(gòu)形式，這種路面結(jié)構(gòu)減少了瀝青的使用量，同時(shí)彌補(bǔ)了剛性路面行車舒適度的不足。它剛?cè)嵯酀?jì)，改善了道路的使用性能。但這種路面結(jié)構(gòu)中的剛性基層存在施工接縫和原生裂紋缺陷，在復(fù)雜的交通組成和惡劣環(huán)境因素的聯(lián)合作用下，復(fù)合路面會(huì)出現(xiàn)很多早期病害，反射裂縫就是其中一種常見病害。纖維瀝青應(yīng)力吸收層技術(shù)可以有效降低、延緩剛?cè)釓?fù)合型路面的反射裂縫，然而然而我國(guó)引入這種技術(shù)時(shí)間較短，相關(guān)性能及機(jī)理研究較少。
　　研究中先

2、以表面能理論為基礎(chǔ)，對(duì)纖維、瀝青以及水泥砼切片進(jìn)行接觸角測(cè)量實(shí)驗(yàn)，通過計(jì)算粘附功對(duì)材料進(jìn)行優(yōu)選及評(píng)價(jià);然后建立了單根纖維有限元接觸模型，模擬單根纖維在基體中的情況，分析纖維-瀝青界面的受力特點(diǎn);最后，建立纖維織物有限元模型，分析纖維織物整體力學(xué)性能。研究得到主要的結(jié)論如下所示:
　　①4號(hào)纖維與瀝青的粘附功最大，往下依次是2號(hào)纖維、1號(hào)纖維、3號(hào)纖維;橡膠瀝青與纖維的粘附功最大，往下依次是SBS改性瀝青、乳化瀝青。所以，在纖維封層

3、這種復(fù)合材料中使用4號(hào)纖維和橡膠瀝青更加有利于增強(qiáng)其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、提高其抗裂效果。
　?、谙鹉z瀝青與水泥砼切片的粘附功最大，往下依次是SBS改性瀝青、乳化瀝青。所以選用橡膠瀝青最為纖維封層的膠結(jié)材料可以加強(qiáng)纖維封層與水泥砼面板的粘結(jié)力。
　　③對(duì)單根纖維模型進(jìn)行受力模擬發(fā)現(xiàn)，ANSYS計(jì)算的纖維-瀝青界面的剪應(yīng)力變化趨勢(shì)與彈塑性基體模型的相似。
　　④當(dāng)纖維封層受拉達(dá)到極限破壞狀態(tài)時(shí)，如果纖維過短，纖維將很容易從基體中拔

4、出，纖維的高強(qiáng)性能將得不到充分發(fā)揮，所以為使纖維的強(qiáng)度得到充分利用，其長(zhǎng)度宜超過一臨界值;但纖維過長(zhǎng)，其分擔(dān)擴(kuò)散基體應(yīng)力的作用增長(zhǎng)不明顯，會(huì)造成浪費(fèi)。所以在纖維瀝青碎石封層的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選擇合理的纖維長(zhǎng)度。
　　⑤纖維的增強(qiáng)作用與纖維/瀝青界面的粘結(jié)性能密切相關(guān):界面粘結(jié)太弱，將無法充分發(fā)揮纖維的增強(qiáng)作用，從而導(dǎo)致材料和經(jīng)濟(jì)的浪費(fèi);粘結(jié)良好的界面不僅可以很好的傳遞應(yīng)力，同時(shí)也可以延緩界面的脫粘。所以為了增強(qiáng)材料界面的粘附性能，我們可

5、以合理地選擇纖維封層的組成材料，這也可以有效提高纖維封層的力學(xué)性能。
　?、蘩w維的加入能夠限制、約束瀝青基體的應(yīng)變;纖維端部應(yīng)力集中造成的纖維端部過大的應(yīng)變可能使纖維端部與瀝青基體脫粘，所以纖維端部對(duì)纖維封層增強(qiáng)作用的貢獻(xiàn)非常小。
　?、呃w維織物模型中加入短纖維（長(zhǎng)度是長(zhǎng)纖維的1/6）能夠降低長(zhǎng)纖維界面剪應(yīng)力的合力，可以進(jìn)一步吸收、分散基體應(yīng)力，增強(qiáng)了模型的整體力學(xué)性能。
　?、嗬w維封層中的纖維是二維亂向分布的，應(yīng)力作