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环氧沥青混凝土较多应用于大跨径公路钢桥面铺装,重载交通和钢桥面正交异性结构特性对环氧沥青混合料的变形性能、材料强度、疲劳性能提出较高的要求。环氧沥青钢桥面铺装仍然存在早期疲劳开裂或使用寿命短的问题,针对环氧沥青混凝土材料特性进行增韧改性,是提高环氧沥青钢桥面铺装耐久性需要进一步研究解决的问题。为提高环氧沥青混凝土设计的科学性和针对性,在对环氧沥青材料性能改进研究中,也有必要从强度机理及微观结构方面进行分析。从复合材料角度出发,通过在环氧沥青混合料中加入纤维或微米级粉末材料等填料来增强环氧沥青混凝土的韧性和强度,以满足铺装材料的抗疲劳耐久性需要。利用微观分析测试手段对填料的作用机理进行分析,优化环氧沥青混合料增强设计中的填料选择。主要从材料力学性能评价和微观测试分析两个方面研究纤维、微米级颗粒填料对环氧沥青胶浆和环氧沥青混合料的性能改善效果,并分析填料增强作用机理,为高性能增韧环氧沥青混合料的设计提供参考。首先通过对纤维增强环氧树脂复合材料性能需要的分析,选定玻璃纤维作为环氧沥青混凝土的增强改性材料。对玻璃纤维改性环氧沥青胶浆进行拉伸试验,试验结果显示增强效果与纤维的长度和用量有关。通过玻璃纤维改性环氧沥青混合料马歇尔试验评价,确定不同长度的纤维的最佳用量。按5%纤胶质量比进行环氧沥青混合料弯曲试验和疲劳试验,试验结果表明环氧沥青混合料的柔韧性均有显著提高,且9mm玻璃纤维的增强效果最好。利用扫描电子显微镜(SEM)观测分析玻纤环氧沥青胶浆拉伸断裂面和混合料疲劳试件断裂面,结果显示玻璃纤维的分散性对其增强效果影响显著,9mm玻璃纤维兼具较好分散性和较大的有效作用长度,其增强效果最显著。选择Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰、石灰岩矿粉和硅藻土等四种填料,通过粒度、比表面积、电镜扫描和X射线衍射(XRD)分析进行填料材料特性分析。对环氧沥青填料胶浆进行拉伸试验和动态剪切流变实验(DSR),结合填料特性分析试验结果,对比分析填料对环氧沥青胶浆的增强效果和机理,结果表明比表面积越大的填料胶浆性能提升越明显。通过扫描电子显微镜(SEM)观察填料增强环氧沥青胶浆拉伸断裂面,评价填料增强微观作用机理,结果显示比表面积较大的填料颗粒与环氧沥青结合更紧密,有助提高其强度性能。Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰等质量替换环氧沥青混合料中的矿粉,进行混合料弯曲试验和疲劳试验,结果显示两种粉煤灰的加入可显著改善混合料的柔韧性,且Ⅰ级粉煤灰效果更好。在环氧沥青混合料中掺加玻璃纤维或微米级颗粒填料,可显著提升环氧沥青混合料的强度和抗疲劳性能。掺量为环氧沥青质量5%,长度为9mm的玻璃纤维可使环氧沥青混合料韧性显著提升。Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰可替换矿粉作为环氧沥青混合料的填料,使环氧沥青混合料的强度和抗疲劳性能得到显著提升,Ⅰ级粉煤灰增强效果优于Ⅱ级粉煤灰。试验研究成果可为增强环氧沥青混合料强度和抗疲劳性能的研究设计提供参考。