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软纤维在半刚性基层材料中的抗裂机理研究 张新旺 (平顶山市公路管理局 平顶 山市 467000) 摘 要 ：应用力学方法分析 了软纤维在半刚性基层材料 中的抗裂机理，探讨 了影响该抗裂机理的主要因素，然 后通过室内劈裂试验对影响因素进行具体分析，得到软纤维具有加筋和分散集中荷载的作用，从而提高了半刚性基 层材料的抗裂性能，最后提出了用28d劈裂试验测试纤维最佳掺量的方法。 关键词：公路工程；软纤维；抗裂机理；影响因素；劈裂强度 半刚性基层材料以其强度高、刚度大、承载能力 与 板轴正交，只是横截面间作相对转动，如图 1 强等优点．从20世纪80年代就已被大量应用于我国 所示。 高等级公路路面基层和底基层中。然而半刚性基层 (2)备纵向之 间无挤压或拉伸作用。 材料由于脆性大、抗弯拉强度低等缺陷，造成半刚性 1．2 基层受力分析 基层沥青混凝土路面产生程度不等的反射裂缝。为 由于半刚性基层材料的强度较低，难 以像金属 了克服该缺陷，大量的研究集中在诸如骨架密实级 材料那样通过拉杆试验测得材料的抗拉强度。而要 配、胶结料最佳用量等方面，以减少半刚性基层材料 测得材料的最大抗拉强度还可以通过梁的弯曲试验 的干燥收缩和温度收缩 ，直接 以提高半刚性基层材 求得，梁式试件如图1所示 。 料抗弯拉强度的研究则较少。 由《材料力学》可知，梁试件受到纯弯拉作用时， 为此 ，本文进行在半刚性基层材料 (以下简称基 截面上z处的弯拉应力为 ： 体)中掺加聚丙烯软纤维的抗裂性能研究。 Mz 一 式中：M 为横截面上的弯矩；I为横截面对 中 1 抗裂机理分析 性轴Y的惯性距 。 在半刚性基层材料 中掺加聚丙烯软纤维，其纤 由式(1)可以看 出，在z—z 即横截面上离中性 维在基体中的分布状况见图1所示。 轴最远的各点处，弯拉应力最大 。 1．3 掺纤维抗裂分析 当掺纤维半刚性基层材料受荷载作用时，荷载 首先作用到基体上，从单根纤维看，当纤维与基体粘 结牢固时基体的拉应变将导致纤维发生相应的拉应 变，纤维的抗拉模量越大，单位变形引起的拉应力就 越大，对增强半刚性基层的抗拉性能就越有利 。当纤 维与基体粘结不太牢固即纤维将要从基体中被拔出 图1 剖面示意 时，纤维的拉应变较小，产生的拉应力也相应较小， 由图1可知，大部分聚丙烯软纤维处于弯曲状 对增强半刚性基层材料的抗裂能力的贡献也就较 态，且随机取向的纤维交叉相连 。 小。从纤维的整体分布看，由于软纤维交叉相连，作 1．1 基本假设 用在纤