纖維瀝青混凝土力學性能及計算方法

隨著公路運輸業的快速發展，傳統路面材料和結構普遍存在車轍、坑槽、鬆散等早期損壞現象，難以滿足現代交通的需求。纖維瀝青混凝土以其優良的路用性能得到越來越多的重視。《纖維瀝青混凝土力學性能及計算方法》通過試驗和理論分析，深入研究纖維瀝青混凝土的路用和力學性能，主要內容如下：
　　
（1）通過12個級配纖維瀝青混凝土的馬歇爾試驗，研究了纖維類型、纖維摻量和纖維長徑比對纖維瀝青混凝土級配的影響，得到了纖維瀝青混凝土的瀝青用量；用纖維含量特徵參數綜合反映纖維體積率和纖維長徑比對瀝青混凝土瀝青用量的影響，提出了在基體瀝青混凝土瀝青用量基礎上確定纖維瀝青混凝土瀝青用量的計算方法。在瀝青用量下進行纖維瀝青混凝土的馬歇爾試驗、高溫車轍試驗和浸水馬歇爾試驗，分析了纖維瀝青混凝土組成與路用性能之間的關係。
　　
（2）通過240個纖維瀝青混凝土小梁試件的彎曲試驗，研究了溫度、纖維類型、纖維體積率和纖維長徑比對纖維瀝青混凝土彎曲性能的影響，建立了考慮纖維含量特徵參數影響的纖維瀝青混凝土彎曲性能指標的計算模型。結果表明，在-30一15aC範圍內，纖維瀝青混凝土彎拉強度隨溫度的升高先增大後減小，0℃時取得大值，此時纖維瀝青混凝土表現出明顯的應力軟化特徵；在合適的纖維體積率和纖維長徑比條件下，纖維能提高瀝青混凝土的低溫抗裂性能和高溫抗變形能力。
　　
（3）通過24個15℃條件下聚酯纖維瀝青混凝土小梁試件的彎曲蠕變試驗，研究了纖維體積率和纖維長徑比對蠕變試驗參數的影響；以Burgers模型和修正的Burgers模型為基礎，建立了纖維瀝青混凝土黏彈性力學模型和考慮纖維體積率和纖維長徑比綜合影響的纖維瀝青混凝土蠕變本構方程，並進行了黏彈性分析。結果表明，當纖維含量特徵參數為1.13時，聚酯纖維瀝青混凝土具有較好的抵抗彈性變形、黏性流動變形、車轍變形能力和卸載後黏彈性變形自愈能力；在分析纖維瀝青混凝土蠕變變形特徵的基礎上，提出了表徵纖維瀝青混凝土黏彈性能的“五單元八參數”新模型，利用該模型對纖維瀝青混凝土進行了黏彈性分析。結果表明，該模型能體現纖維瀝青混凝土的流變時間特徵，更好地表徵纖維瀝青混凝土的蠕變變形性能。
　　
（4）通過240個纖維瀝青混凝土試件的劈裂試驗，研究了纖維類型、纖維體積率、纖維長徑比及溫度對纖維瀝青混凝土劈裂性能的影響，建立了溫度與聚酯纖維和玄武岩礦物纖維瀝青混凝土劈裂試驗參數的關係式以及考慮纖維含量特徵參數影響的聚酯纖維瀝青混凝土劈裂試驗參數的計算模型。
　　
（5）通過128個聚酯纖維瀝青混凝土試件的劈裂疲勞試驗，研究了疲勞載入應力水準、纖維體積率和纖維長徑比對瀝青混凝土劈裂疲勞性能的影響。結合損傷力學理論，分別建立了現象學法和損傷力學法相統一的纖維瀝青混凝土疲勞破壞準則以及考慮載入頻率、纖維體積率和纖維長徑比綜合影響的纖維瀝青混凝土疲勞壽命計算模型。