纤维沥青混合料在路面工程中的应用日趋广泛,纤维的掺入可明显改善沥青混合料的高温性能、低温性能和抗疲劳性能[1-4]。究其机理分析说法不一,基于线弹性断裂力学理论的研究认为,纤维对裂纹产生极大的反向应力强度因子,阻止了裂纹的进一步发展[5-7]。复合材料理论认为[8,9],纤维沥青混合料是一种多相体系,其性能取决于各相的相互作用行为、各相的体积率等。界面理论认为,纤维与基体的界面黏结是影响复合材料性能的主要因素,界面太弱,纤维的增强作用得不到有效发挥,以基体断裂为主,增强效果不明显;界面太强,将以纤维断裂为主,此时形成载荷的突然释放,导致断裂韧性下降。为探究其增强机理,经过对各项性能影响因素的综合分析,沥青胶浆与纤维的界面强度是影响纤维沥青混合料性能的重要因素[10,11]。
然而,沥青胶浆与纤维之间的界面黏结强度难以测试,已有少数研究借助其他用途仪器设备进行拉拔试验,进而反映纤维与沥青胶浆之间的界面黏结情况。Dong等[12]通过直接拉伸试验,测定玄武岩纤维沥青胶浆的拉伸强度,间接反映纤维与沥青胶浆之间的界面黏结特性;封基良等[13]通过直接拉伸试验机,开展了纤维拉拔试验;陈志鹏等[14]研究了钢纤维在水泥混凝土基体中的拔出特性;李凡凡等[15]研究了单纤维与水泥基体模拟的拉拔试验。借用其他用途仪器设备进行测试,存在试件制作烦琐、传感器不匹配、制样方法和试验过程不适用于纤维与沥青胶浆等问题。针对上述问题,本文研制了一种沥青胶浆纤维专用拉拔试验机,能够定量测试沥青胶浆与纤维之间的界面黏结性能,通过拉拔力的测试,可为确定沥青胶浆与纤维的相容性、纤维在其相应沥青混合料中的适用性提供技术支撑。
1 总体设计
2 试验方法
3 拉拔试验及结果分析
4 结语
从沥青胶浆与纤维拉拔力测试需求出发,研制了可调速、可控温、可改变埋置深度的沥青胶浆纤维拉拔试验机。不同设定工况下的拉拔力测试结果表明,该拉拔试验机运行平稳,重复性良好,测试得到的数据结果变化符合规律。经过更多次的测试试验,将进一步提高其可靠性。该拉拔试验机结构设计合理,操作简便,测定结果合理可靠,既可用于学生的沥青与沥青混合料、土木工程材料等专业课程实验,也可用于科研工作的开展,为确定沥青胶浆与纤维的界面黏结特性提供了新的试验方法。
参考文献
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吴正光1 周俊2 肖鹏1 潘晓慧1 李波1 1.扬州大学建筑科学与工程学院 2.扬州大学实验室与设备管理处 |