基于分形理論的瀝青混合料設計理論與方法研究.pdf

1、瀝青混合料是由瀝青結合料、集料、空隙三相構成的三相體，瀝青混合料在宏觀表現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。因此對瀝青混合料進行微、細觀的研究勢在必行。 本文首先從瀝青混合料集料級配出發(fā)，利用分形幾何的基本理論，用數理理論描述了集料粒徑分布的分形特征，介紹了集料級配分形維數的計算方法。通過對連續(xù)級配和間斷級配的分形特征進行分析，得出連續(xù)級配具有一重分形，間斷級配具有二重分形的特點。提出采用粗集料級配分形維數Dc

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

3、配理論計算公式可計算出滿足我國規(guī)范要求的級配。 其次本文分別對最大公稱粒徑為16mm密級配瀝青混合料和SMA瀝青混合料進行研究，分析集料級配分形維數與路用性能的關系。采用灰關聯的分析方法，分析了Dc、Df、油石比對最大公稱粒徑為16mm的密級配瀝青混合料、SMA瀝青混合料各項路用性能的影響程度。通過Dc、Df與性能試驗結果之間的回歸分析，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的密級配瀝青混合料、SMA瀝青混合料路用性能的預測方程。 研究瀝青混合料集料內部的空隙結構。提出集料的體積分形維數是描述集料內部空隙分形結構的重要參數，采用粗集料體積分形維數DVc和細集料體積分形維數DVf作為描述瀝青混合料集料內部空隙分形特點的指標。并給出了求取瀝青混合料集料體積分形維數的方法。 本文通過大量的試驗，分析了瀝青混合料集料體積分形維數與路用性能及力學性

5、能之間的關系。采用灰關聯的分析方法和回歸方法，分析了瀝青混合料高溫穩(wěn)定性、抗壓強度、劈裂強度、抗彎拉強度、疲勞壽命的影響因素。通過大量路用性能試驗和力學性能試驗，建立了以集料體積分形維數DVc和DVf為參數的高溫穩(wěn)定性、抗壓強度、劈裂強度、抗彎拉強度、疲勞壽命預測方程。 本文最后提出了基于分形理論的瀝青混合料設計方法。該方法的基本思路是：首先根據設計要求初選級配分形維數，利用分形級配理論的級配計算公式計算初選級配，利用路用性能預