基于分形理論的瀝青混合料設(shè)計(jì)理論與方法研究.pdf

1、瀝青混合料是由瀝青結(jié)合料、集料、空隙三相構(gòu)成的三相體，瀝青混合料在宏觀表現(xiàn)上的差異歸根到底是瀝青混合料三相在微觀上分布的差異。因此對(duì)瀝青混合料進(jìn)行微、細(xì)觀的研究勢(shì)在必行。 本文首先從瀝青混合料集料級(jí)配出發(fā)，利用分形幾何的基本理論，用數(shù)理理論描述了集料粒徑分布的分形特征，介紹了集料級(jí)配分形維數(shù)的計(jì)算方法。通過對(duì)連續(xù)級(jí)配和間斷級(jí)配的分形特征進(jìn)行分析，得出連續(xù)級(jí)配具有一重分形，間斷級(jí)配具有二重分形的特點(diǎn)。提出采用粗集料級(jí)配分形維數(shù)Dc

2、和細(xì)集料級(jí)配分形維數(shù)Df作為描述瀝青混合料集料級(jí)配分形特點(diǎn)的指標(biāo)。提出了分形級(jí)配理論，采用分形級(jí)配理論的計(jì)算公式不僅可計(jì)算連續(xù)級(jí)配，還可以計(jì)算間斷級(jí)配。對(duì)級(jí)配理論進(jìn)行系統(tǒng)的分析，通過對(duì)6種級(jí)配設(shè)計(jì)理論和方法：富勒級(jí)配理論、泰波級(jí)配理論、伊萬諾夫級(jí)配理論、林繡賢級(jí)配設(shè)計(jì)方法、粒子干涉理論、貝雷法進(jìn)行分析，從理論上得出它們均具有分形的性質(zhì)。以我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范建議的級(jí)配為基礎(chǔ)，提出了AC級(jí)配、SMA級(jí)配和SAC級(jí)配上下限的Dc、Df值，采用分形級(jí)

3、配理論計(jì)算公式可計(jì)算出滿足我國(guó)規(guī)范要求的級(jí)配。 其次本文分別對(duì)最大公稱粒徑為16mm密級(jí)配瀝青混合料和SMA瀝青混合料進(jìn)行研究，分析集料級(jí)配分形維數(shù)與路用性能的關(guān)系。采用灰關(guān)聯(lián)的分析方法，分析了Dc、Df、油石比對(duì)最大公稱粒徑為16mm的密級(jí)配瀝青混合料、SMA瀝青混合料各項(xiàng)路用性能的影響程度。通過Dc、Df與性能試驗(yàn)結(jié)果之間的回歸分析，分別得到了滿足最大公稱粒徑為16mm的密級(jí)配瀝青混合料、SMA瀝青混合料各路用性能的Dc、D

4、f建議范圍。通過雙變量回歸，得到最大公稱粒徑為16mm的密級(jí)配瀝青混合料、SMA瀝青混合料路用性能的預(yù)測(cè)方程。 研究瀝青混合料集料內(nèi)部的空隙結(jié)構(gòu)。提出集料的體積分形維數(shù)是描述集料內(nèi)部空隙分形結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，采用粗集料體積分形維數(shù)DVc和細(xì)集料體積分形維數(shù)DVf作為描述瀝青混合料集料內(nèi)部空隙分形特點(diǎn)的指標(biāo)。并給出了求取瀝青混合料集料體積分形維數(shù)的方法。 本文通過大量的試驗(yàn)，分析了瀝青混合料集料體積分形維數(shù)與路用性能及力學(xué)性

5、能之間的關(guān)系。采用灰關(guān)聯(lián)的分析方法和回歸方法，分析了瀝青混合料高溫穩(wěn)定性、抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、抗彎拉強(qiáng)度、疲勞壽命的影響因素。通過大量路用性能試驗(yàn)和力學(xué)性能試驗(yàn)，建立了以集料體積分形維數(shù)DVc和DVf為參數(shù)的高溫穩(wěn)定性、抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、抗彎拉強(qiáng)度、疲勞壽命預(yù)測(cè)方程。 本文最后提出了基于分形理論的瀝青混合料設(shè)計(jì)方法。該方法的基本思路是：首先根據(jù)設(shè)計(jì)要求初選級(jí)配分形維數(shù)，利用分形級(jí)配理論的級(jí)配計(jì)算公式計(jì)算初選級(jí)配，利用路用性能預(yù)