沥青混合料路用性能与集料级配分形维数相关性的研究

论文摘要

沥青混合料是由沥青结合料、集料、空隙三相构成的三相体,沥青混合料在使用性能上表现出的差异性的本质是沥青混合料三相在分布上的差异。所以对沥青混合料进行微、细观的研究尤为重要。本文是从沥青混合料集料级配出发,利用分形几何的基本理论,用数理理论描述了集料粒径分布的分形特征,介绍了集料级配分形维数的计算方法。通过对连续级配和间断级配的分形特征进行分析,得出连续级配具有一重分形,间断级配具有二重分形的特点。提出采用粗集料级配分形维数D。a和细集料级配分形维数Dfa作为描述沥青混合料集料级配分形特点的指标。把分形理论推广到级配计算中,推导出集料级配分形维数的计算公式,采用该计算公式不仅可计算连续级配,还可以计算间断级配。以级配的分形理论为基础,提出了AC级配、SMA级配级配上下限的Dca、Dfa值,采用分形级配理论计算公式可计算出满足我国规范要求的级配。本文分别对最大公称粒径为16mm密级配沥青混合料AC型和间断级配SMA型沥青混合料进行研究,分析集料级配分形维数与路用性能的关系。采用灰关联的分析方法,分析了Dfa、Dca对密级配沥青混合料AC、SMA型沥青混合料各项路用性能的影响程度,分别确定对混合料路用性能指标影响最主要的因素。通过Dca、Dfa与性能试验结果之间的回归分析,分别得到了满足最大公称粒径为16mm的密级配沥青混合料AC、SMA型沥青混合料各路用性能的Dca、Dfa建议范围。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 本课题研究的内容
• 2 沥青混合料分形级配理论
• 2.1 分形与分形维数
• 2.2 粒径的分布及矿料级配分形维数的推导
• 2.2.1 粒径的分布
• 2.2.2 集料颗粒粒径质量分形特征函数的推导
• 2.2.3 混合料颗粒粒径分布的分形维数
• 2.2.4 集料级配分形维数的推广
• 2.3 沥青混合料级配分形理论
• 2.4 本章小结
• 3 连续级配AC-16型沥青混合料集料级配分形维数与路用性能的关系
• 3.1 研究方案的确定
• 3.2 实验原始数据采集
• 3.2.1 原材料数据
• 3.2.2 试件制备与实验方法
• 3.3 试验数据分析
• 3.3.1 试验指标与D值灰色关联分析
• 3.3.2 灰色关联分析小结
• 3.4 路用性能指标与D值之间的回归分析
• 3.4.1 空隙率与D值的回归分析
• 3.4.2 动稳定度与D值的回归分析
• 3.4.3 构造深度与D值的回归分析
• 3.4.4 TSB值与D值的回归分析
• 3.4.5 低温应变密度与D值的回归分析
• 3.4.6 回归分析小结
• 3.5 本章小结
• 4 间断级配SMA型沥青混合料集料级配分形维数与路用性能的关系
• 4.1 试验方案的确定
• 4.2 路用性能试验原始数据
• 4.2.1 原材料
• 4.2.2 路用性能试验指标汇总
• 4.3 路用性能试验结果与D值的灰色关联分析
• 4.3.1 灰色关联度的计算汇总
• 4.3.2 灰色关联分析小结
• 4.4 路用性能指标与D值之间的回归分析
• 4.4.1 空隙率与D值的回归分析
• 4.4.2 构造深度与D值的回归分析
• 4.4.3 动稳定度与D值的回归分析
• 4.4.4 动容劈裂强度比与D值的回归分析
• 4.4.5 应变能密度与D值回归分析
• 4.4.6 路用性能与D值的回归分析小结
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢