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纖維瀝青混凝土小梁彎曲試驗
(1)試驗材料及方法
試驗用的瀝青混凝土選擇比較常用的防滑面層材料AK-13A型瀝青混合料,瀝青為ESSO70#重交瀝青,瀝青用量為4.7%,纖維為聚丙烯腈綸纖維,纖維用量分別為集料總重的0.1%和0.2%,瀝青混凝土梁由輪碾法成型的瀝青混合料試塊切割而成,尺寸為250mm×50mm×50mm,跨徑200mm,高跨比W/L為4。小梁的編號為M0、M0.1和M0.2,所對應(yīng)的混合料纖維用量分別為0、0.1%和0.2%。
瀝青混凝土小梁彎曲試驗在MTS810試驗機上完成,加載方式采用應(yīng)變控制模型,加載速率為1mm/min,由計算機完成應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)的采集。試驗溫度為0℃和-12℃。
(2)勁度模量和破壞應(yīng)變計算公式
瀝青混凝土小梁的彎拉模量E 和破壞應(yīng)變ε的計算公式如下:
式中: PS ---極限荷載,N ;
L ---跨徑,為200mm ;
b ---梁寬,為50mm ;
h ---梁高,為50mm ;
δ---極限荷載時的跨中變形,mm
(3)小梁彎曲試驗結(jié)果分析
在加載初期,M0.1和M0.2纖維瀝青混凝土的曲線斜率比普通瀝青混凝土M0的大,即前者具有較大的勁度,因為纖維在其中起到了加勁作用,它減小了瀝青混凝土的響應(yīng)。當(dāng)達到材料極限荷載時,M0幾乎同時發(fā)生斷裂,表現(xiàn)為脆斷。而M0.1和M0.2具有與金屬相同的塑性特征,存在明顯的屈服階段,此時纖維的橋聯(lián)作用使材料仍具有一定的承載能力,直至纖維從瀝青中拔出或斷裂而引起失穩(wěn)斷裂。
其次一個顯著的特點是纖維明顯提高了瀝青混凝土的破壞應(yīng)變。在瀝青混合料中加入纖維后,雖然破壞荷載變化較小,但破壞應(yīng)變增大幅度較大。與M0普通瀝青混凝土相比,在0℃時,M0.1和M0.2纖維瀝青混凝土破壞應(yīng)變分別提高30.6%和50%,而在-12℃破壞應(yīng)變提高35.9%和65.6%,可見纖維對瀝青混凝土變形能力的改善效果非常顯著,并且這種改善效果隨纖維用量增大而提高。另外可以看出,當(dāng)溫度從0℃降低到-12℃,未加纖維的瀝青混凝土破壞應(yīng)變降低較多,即材料變得更脆。而纖維瀝青混凝土仍然保持一定的破壞應(yīng)變,如纖維用量為0.2%的纖維瀝青混凝土在0℃和-12℃溫度條件下的破壞應(yīng)變分別為0.0108和0.0106 ,幾乎相等。若從彎拉模量來看,M0.1和M0.2的彎拉模量比M0小,低溫變形能力更好,從而具有較好的抗裂能力。
另外也可根據(jù)荷載-撓度曲線,計算曲線以下的面積,即材料的韌度,來反映材料抵抗破壞的能力。正因為纖維瀝青混凝土在加載至破壞過程中需要經(jīng)歷一段較長的屈服階段,其韌度明顯比普通瀝青混凝土大。
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