玄武岩纤维在增强沥青混合料力学  性能方面的研究受到广泛关注 ,但关于玄武岩纤维  沥青混合料动态力学性能及增韧方面的研究较少。 笔者主要使用分离式霍普金森压杆开展玄武岩纤维  增强沥青混合料的动态力学特性研究并分析其能量  特征 ,为玄武岩纤维沥青混合料在军事工程的应用提供参考。

1   试验方案

1. 1   试验仪器

本次试验采用合肥路达仪器有限公司生产的  SHPB 装置 , SHPB 试验装置示意图如图 1 所示。 SHPB 试验装置具体参数如下 :撞击杆直径 75 mm ,  长度 0. 5 m;入射杆直径 75 mm ,长度 3 m;透射杆直  径 75 mm ,长度 2. 5 m 。杆件均为合金钢 42CrMo 材  质 ,弹性模量为 210 GPa , 密度 7. 85 g/cm3 , 泊松比  为 0. 30 ,波速为 5 172 m/s。

1. 2   试样制备

本次试验采用的沥青为 SBS I-D 级改性沥青 ,  沥青满足《 公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 (JTG E20-2011) 及设计文件要求 ,其主要技术指标  见表 1 。粗细骨料为玄武岩 ,填料采用消石灰粉和  石灰石矿粉 。

1. 3   试验方法

SHPB 装置中 , 高压气体驱动撞击杆撞击入射 杆产生冲击响应入射波 ,入射波会沿着入射杆继续 传递到试样 。传递到试样后 ,一部分入射波会反射 回入射杆 ,成为反射波 ,另一部分会通过试样形成透 射波 ,透射波会继续传递到透射杆 。入射杆和反射 杆上的应变片能够记录入射波 εi ( t ) 、反射波 εr ( t ) 以及透射波 εt ( t ) ,通过三波公式获得试样的应变率 ε ′ ( t ) 、应变 ε ( t ) 以及应力 σ ( t ) , 三波公式如下 所示 :

沥青混合料作为高速公路和机场跑道的面层材 料时 , 所 承 受 由 动 荷 载 引起 的 应 变 率 为  10- 1  ~ 100 s- 1 ,当道面层承受更大的冲击荷载时 ,如重型飞 机起降 ,其相应的应变率约为 100 s- 1 [1] 。此次试验 采用 4 种气压对试样进行冲击 , 改变冲击气压可以 改变试样的应变率 。经过前期多次预试验 ,确定试 验气压分别为 0. 08、0. 12、0. 16、0. 20 MPa

 。

在进行试验前 ,对压杆系统进行调整 ,检测撞击 杆、入射杆以及透射杆是否在同一水平线 ,检查完毕 后在杆件上粘贴和焊接应变片 , 随后启动仪器 。装 入试样前 ,为减小摩擦效应 , 在试样两端涂抹凡士 林 ,然后放置好试样 ,在向气膛中充气达到规定气压 后关闭气阀后发射子弹 。试验后将采集到的入射 波、反射波和透射波波形曲线代入式( 1) - ( 3) 中进 行计算 ,获得试样的应力、应变和应变率等动力学参数。

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