《玄武巖纖維瀝青混合材料研究的國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述》8500字

玄武巖纖維瀝青混合材料研究的國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u30916玄武巖纖維瀝青混合材料研究的國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述 1229411.1.1玄武巖纖維瀝青混合料性能探究 1120901.1.2纖維分散性的探究與評價(jià) 333541.1.3纖維瀝青混合料的有限元數(shù)值模擬研究 5168341.1.4應(yīng)用于瀝青混合料中的玄武巖纖維表面改性技術(shù) 714753參考文獻(xiàn) 9玄武巖纖維瀝青混合料性能探究法國最早提出了玄武巖纖維制造技術(shù)，但之后并沒有進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的研究與生產(chǎn)ADDINNE.Ref.{CF68CB07-521E-4204-989B-CEC1B8659902}[6]。在第二次世界大戰(zhàn)后，前蘇聯(lián)、美國、德國等國家相繼開始了對玄武巖纖維生產(chǎn)技術(shù)的探索。前蘇聯(lián)莫斯科玻璃和塑料研究院在上世紀(jì)五十年代中期研制出了連續(xù)玄武巖纖維，并在1985年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，主要應(yīng)用于軍工、國防以及航空航天領(lǐng)域ADDINNE.Ref.{1E4A79E5-224E-44FA-9D10-7119567FBF68}[7]。在上世紀(jì)60年代，加拿大、法國等國家為了減少瀝青路面的開裂，開始在瀝青混合料中摻加纖維ADDINNE.Ref.{500F60FE-CA9E-4468-8D3B-DEA58CB974F0}[8]。在80年代，美國開始了在纖維增強(qiáng)瀝青路方面的研究應(yīng)用工作，利用新材料進(jìn)行纖維的研發(fā)，并且卓有成效。在90年代，美國的佐治亞州開始將玄武巖纖維應(yīng)用于瀝青混合料中ADDINNE.Ref.{C59FE84C-6EEC-4F08-A0FA-0F5A54F40BDC}[9]，玄武巖纖維開始正式成為瀝青混合料加強(qiáng)劑中的一員，開始在公路領(lǐng)域中發(fā)揮其優(yōu)異的性能。在我國，關(guān)于玄武巖纖維的研究工作雖起步較晚，但得到了國家以及各科研院所、企業(yè)工廠的充分重視，在研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用環(huán)節(jié)都發(fā)展迅速?，F(xiàn)階段，我國玄武巖生產(chǎn)技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平，年產(chǎn)量和生產(chǎn)廠家數(shù)量已經(jīng)超過世界其它國家的總和，具有很強(qiáng)的國際競爭優(yōu)勢ADDINNE.Ref.{72C62F28-F90C-4DE2-AA9A-64F20200446D}[10]。在2004年發(fā)布的《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）中提到了玄武巖纖維，參考了當(dāng)時美國的一些觀點(diǎn)，認(rèn)為玄武巖纖維瀝青混合料是一個值得重視的新動向。2010年交通運(yùn)輸部發(fā)布了《公路工程玄武巖纖維及其制品》（JT/T776-2010），具體給出了玄武巖纖維制品的定義、特點(diǎn)、用途、規(guī)格型號、技術(shù)指標(biāo)等的參考標(biāo)準(zhǔn)，為玄武巖在行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。2008年，湯寄予等ADDINNE.Ref.{43C40248-6374-46F5-985C-708D731DF439}[11]通過馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)以及動穩(wěn)定度試驗(yàn)確定了AC-13型瀝青混凝土最佳玄武巖摻量為0.4%，并通過浸水馬歇爾與凍融劈裂試驗(yàn)得到了加入玄武巖纖維能夠有效改善瀝青混凝土水穩(wěn)定性的結(jié)論。2011年，徐剛等ADDINNE.Ref.{7BAB4613-466B-404A-9C29-94B8328506BF}[12]對玄武巖纖維瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性與水穩(wěn)定性進(jìn)行了探究。其試驗(yàn)結(jié)果表明，摻加玄武巖纖維后，穩(wěn)定度提高了10%，動穩(wěn)定度提高了45%，但是對于水穩(wěn)定性沒有明顯的改善作用，在凍融劈裂試驗(yàn)中，產(chǎn)生了不利影響。2012年，韋佑坡等ADDINNE.Ref.{E9B168A3-5F47-4714-983F-17ACFFF11D89}[13]對玄武巖瀝青膠漿進(jìn)行了動態(tài)剪切流變（DSR）試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在加入玄武巖纖維后，瀝青膠漿的車轍因子得到顯著提高，且隨著摻量的增加而增大。同時對玄武巖纖維瀝青混合料進(jìn)行高溫性能測試，發(fā)現(xiàn)不同應(yīng)力水平下混合料的高溫蠕變次數(shù)提高明顯，動穩(wěn)定度顯著增強(qiáng)。2012年，高春妹ADDINNE.Ref.{B43A8C18-A0C4-421C-A824-90FB5531F4D9}[14]對玄武巖纖維瀝青混凝土進(jìn)行了凍融劈裂試驗(yàn)、低溫間接拉伸試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)，結(jié)果表明玄武巖纖維對于瀝青混凝土的水穩(wěn)定性、低溫抗裂性和高溫穩(wěn)定性都有著一定程度的改善。對玄武巖纖維瀝青混凝土試件的破壞面進(jìn)行了觀察，結(jié)果表明瀝青能夠與玄武巖纖維形成良好的粘結(jié)，與基體之間具有較強(qiáng)的變形協(xié)調(diào)能力，纖維受力被拉斷，而不是與基體分離。2013年，MorovaADDINNE.Ref.{5A8DAF8D-F2DC-4B07-9CA9-C211A3FA2F12}[15]根據(jù)馬歇爾設(shè)計(jì)方法，找到了通過試驗(yàn)確定玄武巖纖維瀝青混合料最佳瀝青用量及最佳纖維摻配比例的方法。同時，在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，玄武巖纖維的添加對于瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度具有提高作用。2013年，Wang等ADDINNE.Ref.{51D8AC05-A933-4057-B327-E83E608BE5E4}[16]通過直接拉伸試驗(yàn)研究了玄武巖纖維對于瀝青膠漿抗裂性的強(qiáng)化效果。結(jié)果表明，當(dāng)玄武巖纖維摻配比例為0.7%時，瀝青膠漿試件的破壞應(yīng)力提高了4.5%，但纖維含量過高時，會產(chǎn)生不利影響。2015年，Gu等ADDINNE.Ref.{5E320E68-D943-4EBA-9739-9C3ECC82B38F}[17]在SBS改性瀝青中加入纖維改性劑，并進(jìn)行流變性能研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，玄武巖纖維的加入能夠使瀝青膠漿的高溫穩(wěn)定性顯著增加，表現(xiàn)為DSR試驗(yàn)中車轍因子增大，在高溫條件下尤為明顯。同時與用于對比分析的木質(zhì)素纖維與聚酯纖維相比，玄武巖纖維的加強(qiáng)效果最好。2016年，Xue等ADDINNE.Ref.{A435E845-A5F2-4D2E-9814-41CCE017A7D8}[18]對用于鋼橋面鋪裝的環(huán)氧瀝青混凝土中加入玄武巖纖維進(jìn)行了嘗試。玄武巖纖維的加入使環(huán)氧瀝青的抗拉強(qiáng)度與斷裂伸長率顯著增大，但會縮短允許施工的時間。同時，可以改善環(huán)氧瀝青混凝土的抗剝落性能與水穩(wěn)定性，但對于抗?jié)B性與高溫穩(wěn)定性影響較小。2018年，Wang等ADDINNE.Ref.{993594A4-9772-4FCF-8684-744620FE8A21}[19]探究了玄武巖纖維摻量以及長度對于SBS改性瀝青膠漿及其混合料性能的影響。其認(rèn)為纖維長度相比于纖維摻量，對于馬歇爾穩(wěn)定度具有更顯著的影響。同時，玄武巖纖維的加入可以提高材料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和水穩(wěn)定性。2018年，Qin等ADDINNE.Ref.{214EDBC4-4785-4A84-890D-CA44B638916C}[20]采用析漏試驗(yàn)探究玄武巖纖維對于瀝青膠漿的吸附能力，結(jié)果表明，長度為6mm的玄武巖纖維使瀝青膠漿的質(zhì)量損失率降低了64.3%。同時開展了錐入度試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)以及動態(tài)剪切流變試驗(yàn)，結(jié)果表明，加入玄武巖纖維后，其吸附作用和網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)，使瀝青膠漿的強(qiáng)度和抗裂性明顯提升。2018年，Wu等ADDINNE.Ref.{542594A5-4CF7-4BE0-9FA4-1A583C86A839}[21]進(jìn)行了不同種類纖維改性瀝青混合料低溫小梁三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，探究了纖維對于AC-13型瀝青混合料低溫抗裂性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，相同摻量下，相比于聚酯纖維與木質(zhì)素纖維，玄武巖纖維對于瀝青混合料的低溫抗裂性增強(qiáng)效果更為顯著與穩(wěn)定。2018年，Celauro.C等ADDINNE.Ref.{28149D7A-219A-4A65-A9F3-0F4562AD710C}[22]針對玄武巖纖維瀝青混合料在城市公交車道中的應(yīng)用展開了研究。結(jié)果表明瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性得到提高，減少車轍的產(chǎn)生，降低車轍深度。與此同時，玄武巖纖維瀝青混合料能夠滿足城市道路中對于路面結(jié)構(gòu)的抗滑性要求，可作為應(yīng)對渠化交通情況的路面材料。2019年，夏炎ADDINNE.Ref.{67A52298-B4D2-4581-B08E-A946E6155B30}[23]采用車轍試驗(yàn)、小梁彎曲等試驗(yàn)對玄武巖纖維瀝青混合料進(jìn)行了性能探究，結(jié)果表明，玄武巖纖維能夠改善瀝青混合料的高溫、低溫以及疲勞性能。進(jìn)一步分析了瀝青混合料的開裂過程及機(jī)理，認(rèn)為玄武巖纖維與SBS改性瀝青的共同應(yīng)用能夠延緩瀝青混合料裂縫的產(chǎn)生，并提高阻礙裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展的能力。2019年，余地ADDINNE.Ref.{B3235571-FD08-452B-BC88-C182AC0869E8}[24]借助數(shù)字圖像處理技術(shù)分析了玄武巖纖維瀝青混合料性能在凍融循環(huán)作用下的衰變特性。玄武巖纖維的加入對水的侵蝕作用影響較小，但可以顯著減弱凍脹作用，對空隙的擴(kuò)展形成約束，對于抗凍融循環(huán)能力有較好的改善效果。同時，摻加玄武巖纖維可以提高凍融循環(huán)后的蠕變參數(shù)，對凍融循環(huán)后的高溫抗變形能力改善顯著纖維分散性的探究與評價(jià)對于纖維改性劑空間分布特征的研究，在水泥混凝土領(lǐng)域的起步較早，方法也較為豐富。簡單易行的方法如水洗法，準(zhǔn)確可信的方法如圖像法，可以進(jìn)行定量分析的電阻率法、截面計(jì)數(shù)法等ADDINNE.Ref.{A6E077F2-2E79-46E4-B232-3C6695414E9B}[25]。但大多數(shù)方法并不適用于瀝青混合料之中，應(yīng)用于瀝青混合料中的纖維，直徑通常在幾十或幾百微米，加上被瀝青所裹附，難以對其分散性進(jìn)行直接觀測，這為纖維在瀝青混合料中分布情況的研究帶來了一定困難。瀝青混合料內(nèi)部結(jié)團(tuán)或聚束的纖維因內(nèi)部缺少瀝青的黏附作用，外表面也難以被瀝青完全裹附，從而形成薄弱面，對瀝青混合料性能的一致性與穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，同時也是對材料性能的浪費(fèi)。因此瀝青混合料內(nèi)纖維的分散性以及其改善方法，吸引了一些學(xué)者的研究。2006年，封基良ADDINNE.Ref.{43606C81-40DB-4E0E-8F12-AF1DF8FB672F}[26]對瀝青混合料中有機(jī)合成纖維分散性的檢測方法進(jìn)行了探索，其對拌和后纖維瀝青混合料進(jìn)行抽提與篩分，得到所取樣瀝青混合料中纖維的質(zhì)量占比，并定義纖維分散系數(shù)，用以評價(jià)纖維的宏觀分散性。在進(jìn)行分散性試驗(yàn)后，其認(rèn)為瀝青混合料的抽提試驗(yàn)可以較好地將纖維分離出來，分散系數(shù)可作為確定最佳纖維摻量的參考。2012年，郭鋒等ADDINNE.Ref.{2E7758AE-F1D4-428D-A40E-4419866FFF72}[27]提出了一種木質(zhì)素纖維在高粘瀝青混合料中的分散工藝。作者認(rèn)為集料的剪切作用是纖維分散的主要動力，需保證攪拌速率足夠大，集料粒徑應(yīng)盡量小同時集料間產(chǎn)生盡可能多的沖擊碰撞。選擇2.36mm單檔集料與纖維拌和，拌和后觀測到纖維分散均勻，成團(tuán)較少，并進(jìn)行了混合料析漏實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該分散方法明顯改善了混合料性能。2018年，張晨晨等ADDINNE.Ref.{CAC6D99E-11AA-4E4D-8474-F7CF0321A238}[28]建立了木質(zhì)素纖維SMA混合料析漏損失與有效纖維含量之間的數(shù)學(xué)擬合模型，用于評價(jià)木質(zhì)素纖維在混合料中的分散性。首先進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，將所使用的纖維進(jìn)行人工分散，將纖維摻量認(rèn)為是有效纖維含量，之后進(jìn)行析漏試驗(yàn)，測定不同纖維摻量下的析漏損失，建立了數(shù)學(xué)模型。定義了木質(zhì)素纖維分散率這一評價(jià)指標(biāo)，即有效纖維含量與實(shí)際纖維摻量之比。之后以此為依據(jù)，對不同拌和方式的分散效果進(jìn)行了評價(jià)，結(jié)果表明，干拌的分散效果要優(yōu)于濕拌。2020年，Liu等ADDINNE.Ref.{FC226392-6F7C-4323-82E7-15E290E9C33F}[29]提出了一種瀝青膠漿中纖維玄武巖纖維離散性的評價(jià)方法，并將該方法應(yīng)用于硅烷偶聯(lián)劑對玄武巖纖維改性效果的探究中。該方法首先將高溫纖維瀝青膠漿倒入試管中，并設(shè)置不同的處理?xiàng)l件，包括常溫下冷卻、放入烘箱中繼續(xù)加熱等。在此之后將膠漿與試管放入冰箱中冷凍1~2h，將冷凍后的試管取除并敲碎，把膠漿分為上、中、下三部分，利用三氯乙烯溶解瀝青獲得纖維，稱取質(zhì)量即可得到纖維在膠漿中的分散情況。上述方法在宏觀尺度上探究了瀝青混合料中纖維的分散情況，一些方法實(shí)現(xiàn)了對纖維分散性的量化評價(jià)，但對于纖維在瀝青混合料中的真實(shí)分布情況與狀態(tài)難以進(jìn)行描述。在細(xì)觀尺度，采用圖像處理方法對瀝青混合料中的纖維分布情況進(jìn)行研究是得力的手段。其中，掃描電鏡技術(shù)（SEM）與電子計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)（CT）得到了廣泛的應(yīng)用。2010年，Chen等ADDINNE.Ref.{8FB149F4-97B5-41E5-A182-39D803AA9333}[30]通過SEM探究了聚酯纖維在瀝青膠漿中的空間分布特征，觀測到纖維在膠漿內(nèi)部相互搭接，構(gòu)成了空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其認(rèn)為這些網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以延緩裂縫的產(chǎn)生，使混合料內(nèi)部應(yīng)力分散，避免應(yīng)力集中，提高瀝青膠漿內(nèi)部強(qiáng)度。2015年，Xiong等ADDINNE.Ref.{3E87B824-4B0B-4C42-903E-C4E94E1C27D8}[31]應(yīng)用SEM探究了不同種纖維在瀝青膠漿內(nèi)的空間分布，以及與瀝青的結(jié)合情況。其認(rèn)為木質(zhì)素纖維等表面粗糙的纖維相比于表面較為光滑的玄武巖纖維，與瀝青膠漿結(jié)合效果更好，更易形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。2015年，穆儒等ADDINNE.Ref.{02D7FA69-66DC-4798-BA0F-C9185D1917D3}[32]利用X-rayCT在不破壞試件的情況下得到鋼纖維水泥混凝土截面圖像，應(yīng)用圖像處理技術(shù)，得到了纖維的空間位置坐標(biāo)，并以此為基礎(chǔ)計(jì)算出了鋼纖維在混凝土中的角度分布和方向效應(yīng)系數(shù)，重構(gòu)了其內(nèi)部分布情況。2016年，張茂榮等ADDINNE.Ref.{4D7F5F0F-16B8-465F-BB4C-DA8E5B660419}[33]應(yīng)用掃描電鏡觀測了碳纖維和廢棄聚乙烯纖維在瀝青中的分散性能。探究了三種不同拌和方式下兩種纖維在瀝青中的分布與結(jié)合情況，并建立了相應(yīng)的微觀模型。2016年，Norambuena等ADDINNE.Ref.{BF1324C3-2232-420C-9192-F5BDAD23A7E9}[34]通過CT掃描的方法對加入瀝青混合料中的鋼纖維分布形式進(jìn)行了探究。其認(rèn)為，雖然受限于CT圖像的分辨率，難以準(zhǔn)確計(jì)算出出纖維含量，但可以通過纖維與集料過渡面體素強(qiáng)度變化的平均值來探究纖維的分布情況，得到的纖維含量與實(shí)際情況接近。結(jié)果表明，在混合料內(nèi)部，鋼纖維的結(jié)團(tuán)現(xiàn)象是明確存在的，隨著纖維含量的增大，纖維再混合料內(nèi)分布的不均勻性增大，形成密集的纖維團(tuán)簇。2016年，KathariADDINNE.Ref.{8DFA1208-C024-43FF-B2E9-776F6BC2E210}[35]通過掃描電鏡對聚丙烯纖維在瀝青混合料中的分布規(guī)律及形態(tài)進(jìn)行了觀測，圖像顯示聚丙烯纖維表面光滑，對于瀝青的吸附能力較弱。2018年，Noorvand等ADDINNE.Ref.{9BD24415-969A-44AE-805A-33A8DE164421}[36]利用抽提和圖像分析的辦法對合成纖維在瀝青混合料中的分布特征進(jìn)行了分析。其將混合料中的纖維分為獨(dú)立纖維、結(jié)團(tuán)纖維和束狀纖維，其中，獨(dú)立纖維是最有利于混合料性能的存在形式。在混合料拌和之前將纖維分散，能夠明顯提高獨(dú)立纖維的比例。纖維分散性的提高能夠顯著增強(qiáng)混合料的抗車轍性能，但對于模量和抗疲勞性能影響不明顯。2020年，Mohammed等ADDINNE.Ref.{6237ADCF-16FA-4DDC-8ADD-FD7932C76C14}[37]應(yīng)用X-rayCT探究了鋼纖維、玻璃纖維和纖維素纖維改性瀝青混合料的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)。得到掃描圖像后，使用高斯濾波器降噪，并排除強(qiáng)度相似但區(qū)域過小的部分，最終得到鋼纖維在瀝青混合料內(nèi)部的空間位置，盡管存在分布不均勻的現(xiàn)象，但整體上纖維較為分散且呈不同角度，構(gòu)建了三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其它纖維由于同混合料其它組成部分成分相似，未能成功得到微觀圖像。纖維瀝青混合料的有限元數(shù)值模擬研究隨著瀝青混合料的進(jìn)一步應(yīng)用，研究人員逐漸認(rèn)識到，對于瀝青混合料的設(shè)計(jì)與性能評價(jià)，不應(yīng)該僅僅局限于宏觀尺度，集料形狀、尺寸、在混合料內(nèi)部的空間分布情況在傳統(tǒng)的體積設(shè)計(jì)方法中未予以考慮，而這些因素對于混合料路用性能的影響是十分顯著的。因此，近年來對于瀝青混合料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)研究吸引了大量研究者的目光。瀝青混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的識別與力學(xué)特征的數(shù)值模擬是細(xì)觀結(jié)構(gòu)研究的主要方法與手段ADDINNE.Ref.{E4F1ED60-086C-4CAF-BA40-9B81A7F7C0B7}[38]。有限元數(shù)值模擬技術(shù)為復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的推動力。復(fù)合材料具有各向異性、呈層性等特征，因此所體現(xiàn)出的力學(xué)特性往往是十分復(fù)雜的。應(yīng)用有限元技術(shù)，可以對材料的細(xì)觀力學(xué)行為與宏觀特性聯(lián)系起來，從而在材料科學(xué)研究中得到了廣泛的應(yīng)用ADDINNE.Ref.{F3CCF441-8927-47A7-A93F-516C79CE70DD}[39]。1994年，Sepehr等ADDINNE.Ref.{54636B24-5C42-4346-B8B7-7D21A3A692BA}[40]較早地應(yīng)用有限元模型對瀝青混合料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬。2000年，Kose等ADDINNE.Ref.{FAB055F7-A3F4-44B7-BDF1-8F06C1DD9200}[41]使用高分辨率掃描的方法得到了瀝青混合料試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高清圖片，之后對圖像進(jìn)行處理，導(dǎo)入軟件中得到瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)模型，通過模擬試驗(yàn)對混合料內(nèi)部的應(yīng)力分布進(jìn)行了探究。作者較早地借助圖像處理技術(shù)探究瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)，而這種方法已經(jīng)成為獲取瀝青混合料實(shí)際內(nèi)部構(gòu)造的重要手段。2002年，Papagiannakis等ADDINNE.Ref.{2AA81B92-C1C9-4FA0-8CE6-26D4E9986A8E}[42]提出了一種描述瀝青膠漿非線性粘彈特性的方法，并以此在ABAQUS中建立了瀝青混合料的細(xì)觀模型。通過二維成像技術(shù)獲取了瀝青混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將線彈性集料與膠漿結(jié)合，對瀝青混合料應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系隨時間的變化規(guī)律進(jìn)行了探索。2003年，Yue等ADDINNE.Ref.{85B6869A-C868-4FE1-BE2E-F830CD6A04B2}[43]將數(shù)字圖像處理技術(shù)與有限元數(shù)值模擬結(jié)合，研究了瀝青混合料的開裂行為。主要步驟包括數(shù)字圖像的預(yù)處理，集料分離，二值界面圖像矢量化以及有限元模型的建立與模擬。作者對瀝青混合料劈裂試驗(yàn)進(jìn)行了模擬，探究了試驗(yàn)過程中試件內(nèi)部的應(yīng)力分布情況，結(jié)果證明了該方法的準(zhǔn)確性與高效性。2004年，武建軍等ADDINNE.Ref.{8EA2AE0B-E9F2-46D6-859B-196D38CBA7C1}[44]應(yīng)用斷裂力學(xué)理論，采用有限元分析方法，對瀝青混合料的小梁彎曲疲勞試驗(yàn)進(jìn)行了模擬。作者認(rèn)為，模擬結(jié)果的精確與否，與材料參數(shù)的選取密切相關(guān)，通過大量的試驗(yàn)獲得準(zhǔn)確的材料參數(shù)，可以把路面的材料組成與其力學(xué)行為聯(lián)系起來，為室內(nèi)疲勞試驗(yàn)?zāi)M打下基礎(chǔ)。2006年，虞將苗等ADDINNE.Ref.{4AA493B2-41AB-42DF-8214-1CE19819BD47}[45]應(yīng)用X-rayCT獲取瀝青混合料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在其構(gòu)建的有限元模型中，將瀝青混合料視作由集料、膠漿以及空隙三部分組成，模擬了劈裂試驗(yàn)。結(jié)果表明，應(yīng)力集中出現(xiàn)在集料、膠漿和空隙的交界處，最大拉應(yīng)力的出現(xiàn)位置受空隙分布的影響顯著。2008年，Dai等ADDINNE.Ref.{B477E4E0-714D-4956-9006-C412ED0C7098}[46]將瀝青混合料視為形狀不規(guī)則的集料與瀝青砂漿兩部分組成，其中將集料視作線彈性材料，瀝青砂漿視為粘彈性材料，并構(gòu)建了二維有限元模型。通過試件切面的掃描圖像得到混合料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分布特征，又通過不同溫度下的單軸壓縮蠕變試驗(yàn)得到了瀝青砂漿的材料參數(shù)，進(jìn)而完成了有限元建模，并依據(jù)該模型對瀝青混合料的松弛模量與蠕變?nèi)崃窟M(jìn)行了預(yù)測。2012年，Coleri等ADDINNE.Ref.{41787DCD-7F80-4BA8-A4B3-C9109B83B97B}[47]建立了瀝青混合料的二維與三維有限元模型，用以預(yù)測混合料的剪切模量。通過X-rayCT技術(shù)獲得混合料內(nèi)部細(xì)觀結(jié)構(gòu)，作為建立有限元模型的參照。作者將瀝青混合料分為集料、瀝青砂漿與空隙三個部分，將沒有對外部因素抵抗能力的空隙分離出來，有助于提高細(xì)觀結(jié)構(gòu)模型的準(zhǔn)確性。結(jié)果表明，三維模型能夠在相對高的溫度下，一定頻率范圍內(nèi)得到較為滿意的剪切模量預(yù)測結(jié)果，而二維模型因缺少內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息和集料間的嵌擠作用，得到的模擬值要低于實(shí)際值。2017年，Neumann等ADDINNE.Ref.{555FEC39-0738-42AE-A278-81A5DE9DFC08}[48]提出了一種構(gòu)建三維熱拌瀝青混合料有限元模型的方法。采用Voronoi鑲嵌算法構(gòu)建了瀝青混合料內(nèi)部集料的細(xì)觀模型。建模過程雖較為繁瑣，但接近實(shí)際情況，同時具有很大的發(fā)展空間，為瀝青混合料細(xì)觀模型的建立提供了新的思路。借助于數(shù)值模擬手段，構(gòu)建纖維瀝青混合料的細(xì)觀模型，探究不同纖維分布情況對于瀝青混合料性能的影響成為探究纖維分散性與混合料性能之間聯(lián)系的突破口。在細(xì)觀模型中，可以通過設(shè)定纖維的數(shù)量、空間位置坐標(biāo)、分布方向等因素，實(shí)現(xiàn)對不同纖維分布情況的模擬，在此基礎(chǔ)上建立瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)數(shù)值模型。2014年，徐彬ADDINNE.Ref.{387C12F5-209C-4F10-AB1D-7843CE073D7E}[49]在傳統(tǒng)骨料算法的基礎(chǔ)上，提出了鋼纖維與聚丙烯纖維與不同類型混凝土骨料的交錯判斷方法以及隨機(jī)投放纖維的生成算法，利用MATLAB實(shí)現(xiàn)了纖維混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)的隨機(jī)生成。在此基礎(chǔ)上將模型導(dǎo)入有限元軟件中，完成有限元網(wǎng)格的劃分，建立了纖維混凝土的細(xì)觀數(shù)值模型。2017年，張小元等ADDINNE.Ref.{155B9EEF-399A-421F-B78E-9A21347FD88D}[50]建立了玄武巖纖維瀝青砂漿的有限元數(shù)值模型，將纖維瀝青砂漿看作由彈性的玄武巖纖維與基于Burgers模型的粘彈性瀝青膠漿兩部分組成，模擬了單軸壓縮蠕變試驗(yàn)以及彎曲蠕變試驗(yàn)，對玄武巖纖維的改性效果進(jìn)行了探究。結(jié)果表明，在一定纖維摻量范圍內(nèi)，玄武巖纖維能夠減小砂漿的變形，提高剛度模量，同時，該模型與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果契合度較高。在后續(xù)的研究中，張小元等ADDINNE.Ref.{141D80E9-2681-485B-9DBE-3EE9250EEF8B}[51,52]又對不同分布狀態(tài)的玄武巖纖維對于瀝青砂漿的改性效果進(jìn)行了研究。其采用纖維空間均勻分布和隨機(jī)分布兩種形式，其中，均勻分布的纖維使用了垂直、45°傾斜和水平三種纖維朝向，纖維隨機(jī)分布算法通過MATLAB實(shí)現(xiàn)。進(jìn)行了有限元彎曲蠕變試驗(yàn)的模擬。試驗(yàn)結(jié)果表明水平朝向的纖維對于降低應(yīng)變的效果最為明顯，之后為隨機(jī)分布和45°朝向，垂直朝向的效果最差，且隨機(jī)分布的模擬結(jié)果與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果最為接近。2018年，徐勛偉等ADDINNE.Ref.{E56185B1-5669-4FDA-9582-D2D1B2537DA7}[53]將纖維瀝青混凝土看作粘彈性的瀝青混凝土和具有彈性性質(zhì)的纖維組成，從細(xì)觀角度對其進(jìn)行了數(shù)值分析，得到了模擬車轍試驗(yàn)的有限元模型。首先應(yīng)用拉丁超立方抽樣建立了纖維隨機(jī)分布模型，之后以Burgers模型作為瀝青混凝土的本構(gòu)模型，并通過試驗(yàn)得到相應(yīng)模型參數(shù)。結(jié)合車轍試驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果，作者認(rèn)為聚丙烯晴纖維在SMA-13中的摻量不宜大于0.4%，當(dāng)纖維含量過多時，受限于纖維在混合料中的分散性，纖維的增強(qiáng)效果難以體現(xiàn)。2019年，楊程程等ADDINNE.Ref.{A610F9F1-EC72-40A6-97F1-80D49DBF6107}[54]探究了玄武巖纖維不同空間分布形式下對瀝青混合料性能的影響。其將玄武巖纖維瀝青混合料視作兩相復(fù)合材料，設(shè)置纖維隨機(jī)分布、水平分布以及斜向分布的空間分布形式，應(yīng)用對小梁彎曲試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明纖維分布取向?qū)r青混合料抗彎拉性能有較大影響?？臻g隨機(jī)分布下的加筋效果介于水平分布和45°斜向分布之間。應(yīng)用于瀝青混合料中的玄武巖纖維表面改性技術(shù)玄武巖纖維表面改性技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步拓寬了玄武巖纖維的應(yīng)用領(lǐng)域，學(xué)者們提出了多種玄武巖纖維的表面改性方法如等離子法、酸刻蝕法、偶聯(lián)劑法以及協(xié)同改性方法等ADDINNE.Ref.{018053C1-76A2-4BE2-B5A3-9D292970F595}[55]。玄武巖纖維作為穩(wěn)定劑與增強(qiáng)劑被添加于瀝青混合料中，表面處理過程不應(yīng)過多地影響其力學(xué)性能，同時瀝青混合料組成復(fù)雜，固相成分占比大，因此偶聯(lián)劑法適用于瀝青混合料中玄武巖纖維表面改性，其中應(yīng)用較多的為硅烷偶聯(lián)劑。硅烷偶聯(lián)劑表面改性玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的過程是：硅烷偶聯(lián)劑水解形成的硅醇與玄武巖纖維表面主要的化學(xué)基團(tuán)（Si-OH）發(fā)生反應(yīng)形成Si-O-Si鍵或氫鍵，非水解基團(tuán)與復(fù)合材料基體相結(jié)合，在復(fù)合材料基體與玄武巖纖維界面之間形成Si-O-Si-RY作用鍵，從而增強(qiáng)玄武巖纖維與基體間的聯(lián)結(jié)ADDINNE.Ref.{5C1FD1EB-4BAD-4CF8-A939-851439F167E2}[56]。2016年，向宇A(yù)DDINNE.Ref.{7196459A-869A-4F2B-B1F1-7625EB4EB110}[57]采用KH-550型硅烷偶聯(lián)劑對應(yīng)用于瀝青膠漿中的玄武巖纖維進(jìn)行了改性，并對改性后的纖維以及瀝青膠漿的流變性能進(jìn)行了探究。試驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用KH-550可以顯著改善玄武巖纖維與基質(zhì)瀝青的黏附性，吸持瀝青的能力提高了65.5%同時瀝青膠漿抵抗高溫剪切變形的能力也顯著提高，在低溫條件下未體現(xiàn)出明顯的提高效果。2017年，柳力等ADDINNE.Ref.{3EC9A563-3BF6-4E45-9371-F8252CCB7046}[58]提出了一種應(yīng)用硅烷偶聯(lián)劑對玄武巖纖維進(jìn)行表面改性的方法。其研究表明，硅烷偶聯(lián)劑能夠顯著改善玄武巖纖維的表面特性，玄武巖纖維與瀝青的浸潤效果、內(nèi)聚力與粘結(jié)強(qiáng)度均得到了提升。2018年，Xiang等ADDINNE.Ref.{8B7FFE58-8F4F-4164-A941-177710EB9310}[59]應(yīng)用傅里葉紅外光譜、原子力顯微鏡等方法，將硅烷偶聯(lián)劑對玄武巖纖維的改性效果進(jìn)行了表征。結(jié)果表明硅烷偶聯(lián)劑在玄武巖纖維表面形成了不同尺寸與形狀的覆蓋膜，證實(shí)了偶聯(lián)劑與纖維的成功聯(lián)結(jié)。改性后的纖維與瀝青通過游離的硅烷基團(tuán)反應(yīng)，使纖維與瀝青之間形成更強(qiáng)的界面結(jié)合。以上研究著重探討了表面改性后，玄武巖纖維與瀝青材料的粘結(jié)效果，而對纖維分散性的影響，相關(guān)研究較少，但在陶瓷、紡織、造紙等領(lǐng)域，對于纖維分散效果要求較高，因此，纖維分散劑被廣泛使用。分散劑是表面活性劑中的一種，其加入后能夠使無機(jī)纖維表面迅速潤濕，表面勢能降低且固體之間的勢壘上升到足夠高，從而達(dá)到分散、穩(wěn)定無機(jī)纖維的效果。適用于有機(jī)分散介質(zhì)中的分散劑有天然有機(jī)高分子、脂肪酸、油酸等，硅烷偶聯(lián)劑也是其中之一ADDINNE.Ref.{513748E1-8059-46D7-B68E-AC25141420AD}[60]。參考文獻(xiàn)[1]交通運(yùn)輸部.2019年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[N].中國交通報(bào),(14).[2]交通強(qiáng)國建設(shè)綱要[J].中國水運(yùn).2019(10):6-8.[3]MohajeraniA,HuiS,MirzababaeiM,etal.AmazingTypes,Properties,andApplicationsofFibresinConstructionMaterials[J].Materials.2019,12(16):2513.[4]胡顯奇.我國連續(xù)玄武巖纖維的進(jìn)展及發(fā)展建議[J].高科技纖維與應(yīng)用.2008,33(06):12-18.[5]付智，侯榮國.《公路工程玄武巖纖維及其制品》(JT/T776-2010)編制介紹[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版).2011,7(04):266-273.[6]劉向杰.玄武巖纖維瀝青混合料路用性能研究[J].中外公路.2018,38(05):242-245.[7]齊風(fēng)杰，李錦文，李傳校，等.連續(xù)玄武巖纖維研究綜述[J].高科技纖維與應(yīng)用.2006(02):42-4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