玄武岩—聚丙烯混杂纤维水稳碎石基层的路用性能研究

• 作 者: 杨明
• 出 处: 长安大学
• 发表日期: 2017年01期
• 关键词: 混杂纤维 水泥稳定碎石基层 路用性能 玄武岩纤维 聚丙烯纤维

水泥稳定碎石是最常用的路面基层结构之一,然而,水泥稳定碎石基层常常出现开裂、水损害等病害,降低了路面使用寿命,增加了道路养护和维修的费用。近年来,将纤维应用于水泥稳定碎石中以增强水泥稳定碎石的路用性能,已经成为一个热门的研究方向。不同纤维具有不同的性质,其弹性模量、密度、韧性、长度、直径、吸水性等等均不同,将不同性质的纤维掺加入水泥稳定碎石中,对水泥稳定碎石的各个路用性能的改善作用也不尽相同,因此,将不同的纤维混杂后应用于水泥稳定碎石中,以发挥每种纤维的优势,扬长避短,全面的增强水泥稳定碎石的路用性能,已经成为一个新的研究方向。然而,如何将这些不同的纤维均匀的分散到水泥稳定碎石混合料中尚是一个技术问题;另外,如何将具有不同性质的纤维组合,扬长避短,发挥出每种纤维的优势并弥补其劣势,使得混杂纤维在水泥稳定碎石中发挥出1+1大于2的作用,避免混杂纤维出现路用性能下降的现象,还需要大量的试验验证。本文以水泥稳定碎石基层作为研究对象,在水泥稳定碎石基层中掺入一定比例的混杂纤维,在保证水泥稳定碎石基层施工成本的前提下,探究混杂纤维对于水泥稳定碎石基层路用性能的影响研究。本文选用玄武岩纤维和聚丙烯纤维,通过正交试验优选了这两种纤维的尺寸与掺量,混杂后进行了无侧限抗压强度试验、抗弯拉强度试验、干缩性能试验、温缩性能试验、抗冻性试验、以验证玄武岩-聚丙烯纤维对于水泥稳定碎石路用性能的改善作用。本课题研究对于减少水泥稳定碎石基层病害的产生,保证道路使用寿命和交通能力,节约养护维修资金等方面均具有重要社会经济效果。研究结果表明:混杂纤维对水泥稳定碎石基层的力学性能、耐久性、收缩性能及公路路面使用寿命的延长具有很好的增强效果。通过玄武岩纤维和聚丙烯纤维尺寸与掺量的优选,确定了玄武岩纤维的长度为25mm,最佳掺量为0.08%,聚丙烯纤维的长度为19mm,最佳掺量为0.04%;在这种掺量的混杂纤维作用下,混杂纤维水泥稳定碎石的14d抗压强度可以提高10.35%,14d抗弯拉强度提高28.57%,28d干缩系数降低了36%,28d温缩系数降低13.27%,冻融劈裂强度比提高了14.16%。本课题的研究成果对将混杂纤维应用于水泥稳定碎石基层并在路面半刚性基层工程中的推广应用具有一定的借鉴意义。