沥青混合料级配集料的分形特性

基于分形理论,对沥青混合料级配集料的分形特性进行了研究,探讨了集料颗粒、集料粒径分布、集料质量级配以及集料体积的分维等.研究结果表明:分维值可以用来定量地描述沥青混合料中集料的复杂外观结构,在双对数坐标下集料颗粒周长与面积呈现线性关系,相同集料(同料源)不同级配的集料颗粒具有近似相同的分维,相同集料不同截面具有相同的分维,不同集料(不同料源)表现出不同的分维;分维值也可以用来定量地描述沥青混合料中集料粒径分布、集料质量分布、集料体积分布以及集料的空隙率等,集料质量级配分维值越大,其级配就越粗.     

沥青混合料集料分维数值和矿料间隙率的关系

利用分形理论这一研究工具对沥青混合料集料级配进行研究，建立沥青混合料集料级配分维数值与矿料间隙率的关系．对沥青玛蹄脂碎石混合料、多孔排水式沥青混合料、密级配沥青混合料进行试验研究，分别建立集料级配分维数值与矿料间隙率的关系，再分析、对比其他试验数据，得出矿料间隙率随着集料级配分维数值的增加先降低后增加、并在一定的范围内存在极小值的结论．此研究结论对沥青混合料设计级配的选择具有重要的指导意义．     

基于ANN算法与分形理论的沥青混合料蠕变预测

目的研究AC-10、AC-13和AC-6沥青混合料的分形维数、级配等物理力学参数,及其对蠕变变形的影响.提供一种新的沥青混凝土路面变形预测与控制的研究方法.方法针对沥青混合料颗粒级配的自相似与长期稳定变形多因素性的特征,分别采用级配筛分实验与CT扫描数字图像技术对自相似特征进行验证与分形维数的获取,利用TAW-2000岩石三轴实验仪对AC-10、AC-13和AC16密级配沥青混合料开展三轴压缩实验与蠕变实验,基于人工神经网络算法(ANN)对实验数据进行驯化,并对蠕变实验的长期变形量进行预测.结果沥青混合料级配具有高度的自相似特征,分形维数在2.45～2.50.结论人工神经网络建立的长期变形预测模型,可以较好地对一定应力水平下的长期蠕变变形进行预测.     

沥青混合料集料分形和性状相关性研究

利用分形理论对沥青混合料集料进行研究，推导出集料粒径、集料级配均具有分形的性质．对由同样材料组成的四种沥青混合料SMA-13，OGFC-13，SUPER-13，AK-13A进行研究，发现集料粒径分布分维数值与集料粒径分布相关性很好．对沥青玛蹄脂碎石混合料进行试验研究，得出粒径分布分维数值与马歇尔稳定度、矿料间隙率、孔隙率、沥青饱和度、劈裂强度、水稳定性等同样具有较好的相关性．因此，将分形理论用于沥青混合料的研究是非常重要的．     

沥青混合料分形级配理论

介绍沥青混合料集料粒径分布分形维数的计算方法并分析其分形特征.对于连续级配,其集料粒径分布为一重分形分布;对于间断级配,其集料粒径分布为二重分形分布.采用粗集料粒径分布分形维数Dc和细集料粒径分布分形维数Df作为描述集料级配分形特点的指标.在此基础上,提出分形级配理论的计算式,该式不仅可以计算连续级配,还可以计算间断级配.研究分形级配理论与现有主要级配设计理论之间的关系,结果表明,分形级配理论可以包括现有的几种主要级配计算方法,这主要由于分形是集料级配的本质.     

AC-25级配离析的分形评价标准及预测方法

为探究沥青混合料设计过程中的级配离析控制问题,选取沥青混合料AC-25中具有代表性的7种级配类型,对不同级配类型的沥青混合料在摊铺后碾压前,选取3个典型点位进行取样,分析其级配变化状况,计算其级配离析变异指标,并对成型路面的构造深度进行了测试;从沥青混合料集料级配的自相似性出发,利用分形理论计算了7种级配的分形维值;采用SPSS统计软件对不同级配分维值、级配离析指标与路面构造深度之间的关系进行了回归分析。研究结果表明:密级配沥青混合料AC-25的级配分维值与级配离析指标间存在较强的线性关系,采用级配分维值建立的级配离析指标线性回归模型可用作对设计级配的评价;级配离析指标与路面构造深度比之间存在显著的指数相关关系,验证了级配离析指标在反映已建路面质量均匀性上的合理性。同时借鉴NCHRP 441相关标准,提出了基于级配设计阶段的AC-25离析评价标准和预测方法,为沥青混合料设计阶段有效控制路面离析提供了参考。     

改性沥青玛蹄脂及沥青玛蹄脂碎石路用性能

分析了沥青玛蹄脂碎石混合料的路用性能,其中包括马歇尔稳定度、水稳定性、低温抗裂性、高温稳定度、疲劳耐久性和抗滑性能,并与密级配沥青混凝土进行了对比分析;同时研究分析改性沥青及纤维玛蹄脂PG指标.结果表明：沥青玛蹄脂碎石混合料级配从连续级配理论变化到间断级配理论,骨架结构与玛蹄脂填充度是间断级配的关键;改性沥青及玛蹄脂PG指标性能对混合料性能具有明显的影响;沥青玛蹄脂碎石混合料中粉胶比应高于普通密级配沥青混合料,且具有较密级配沥青混合料更好的路用性能,适合作高等级公路沥青面层.     

基于分形维数及考虑假集料影响的冷再生混合料级配控制方法

为了更好控制混合料级配,以获取最佳路用性能,对冷再生混合料级配分形特征以及沥青路面回收旧料（RAP）假集料特性开展了研究。首先选取了规范级配范围内6种代表性级配曲线,借助分形几何理论,建立了粒径分布函数,得到了合成级配分形维数（D）、粗集料级配分形维数（D_C）及细集料级配分形维数（D_F）,并分析了三者与冷再生混合料干劈裂强度、冻融劈裂强度比、动稳定度和最大弯拉应变的相关性,然后建立了基于级配分形维数的冷再生混合料路用性能预估模型,最后通过分析级配变异性对冷再生混合料性能的影响,提出了考虑假集料影响的冷再生混合料级配控制方法。结果表明：分形维数可以定量描述冷再生混合料粒径分布及级配走向,进而反映冷再生混合料各项路用性能,基于分形维数的性能预估模型可以较好预测冷再生混合料各项路用性能,预估值与实测值相对误差基本在15 %以内;当冷再生混合料“抽提前后级配变化率方差”（D_V）大于85或“抽提前后级配变化值”（V_a）大于3.6时,宜通过添加新粗集料或调整级配曲线靠近下限等措施来提升冷再生混合料高温抗力。     

基于分形理论的沥青混合料抗滑级配评价

为了研究沥青混合料抗滑级配的评价方法,分析了分形理论在级配评价中的作用和原理;在对常用抗滑级配分形特征参数求取和分析的基础上,探讨了分维数和相关系数在级配评价中的识别作用,在此基础上提出了抗滑级配的双参数定量评价模式.采用此模型估算出的抗滑级配分维数及矿粉质量分数的合理范围分别为2.50~2.60和6%~10%.     

一种基于分形理论的骨架密实型抗车辙级配检验方法

为解决抗车辙级配设计问题,基于分形理论,通过理论分析及大量试验和计算,提出了一种骨架密实型抗车辙级配检验新方法.该方法应用分形理论,采用粗、细集料的粒径分布的分形维数、粗集料的分形空隙率、细集料在粗集料中的分形体积等指标,利用MATLAB自编程序对沥青针入度和粒径分形维数D进行双元曲线回归得到的沥青混合料动稳定度的经验公式进行级配检验,计算检验过程简单,解决了混合料级配设计的盲目性,是一种行之有效的方法.     

辽河特细砂混凝土骨料的分形研究

分形几何是根据事物局部形态与整体形态间的自相似关系,针对无特征尺寸的不规则图形而提出的几何问题研究理论。运用分形几何理论对辽河特细砂混凝土骨料进行研究,得出了辽河特细砂质量分布与分形维数的关系;同时得到了特细砂骨料级配孔隙率与体积分形之间的联系,求出了特细砂体积分形维数。确定了分形维数跟颗粒粒径大小之间的关系,抗压强度与分形维数的关系,从理论上得出特细砂混凝土抗压强度要小于普通砂混凝土。又与试验相结合,得出不同配合比配制的不同强度等级的特细砂混凝土,其骨料级配分形维数是不同的。     

基于数字图像处理技术的沥青混合料级配检测方法研究

沥青混合料中级配对其路用性能有着很大的影响,本文基于数字图像处理技术,对沥青混合料级配检测方法进行了改进研究。运用CT扫描技术扫描沥青混合料马歇尔试件的内部结构,获取数字图像,对获取的图像进行去噪、增强和分割等处理,在此基础上对图像进行伪三维级配识别。识别结果表明,对于直径大于2.36mm以上的集料,通过进行误差修正可以使检测出的级配曲线和设计级配曲线更加接近,有效提高其识别精度。应用CT技术获取沥青混合料图像的方法,可以对其内部细观结构进行观测,并且避免了对试件造成破坏,从而可以对其宏观性能进行研究。     

基于均匀设计的混凝土细集料级配分形试验研究

利用均匀设计安排试验,运用分形几何学原理对混凝土细集料级配进行了研究.在各种材料用量不变的情况下,研究了不同分形维数的细集料级配对砂浆扩展度,28d抗压、抗折强度,细度模数和最大密度曲线理论n值的影响.结果表明,不同分形维数对应的砂浆扩展度、强度不同,对应细集料的细度模数和最大密度曲线理论n值不同.不同级配细集料的分形维数和最大密度曲线理论n值两者之间存在着对应的线性关系.     

考虑级配影响的粗粒料压缩破碎特性试验

采用分形维数和级配宽度作为级配的量化指标,通过粗粒料的侧限压缩试验,研究级配对密实粗粒料的堆积、变形以及破碎特性的影响规律。试验结果表明,粗粒料的最大干密度和低应力下的压缩模量均随着分形维数的增大先增大后减小,在分形维数为2.2附近存在极大值;同时,两者均随着级配宽度增大而增大。粗粒料的破碎强度可通过双对数坐标下的拐点表征,破碎强度随着分形维数与级配宽度的增大而增大;破碎强度越高,颗粒破碎率越小;不同级配的粗粒料充分破碎后的最终级配都收敛于唯一的分形分布。     

沥青混合料空隙的分形特性

沥青混合料作为一种非均质、多相和多层次的复合材料,空隙处于不规则、无序状态.其宏观行为所表现的不规则性、不确定性、模糊性、非线性等特征正是其微观结构复杂性的反映.但传统采用的基于欧几里得几何的简化分析方法不能很好地表征沥青混合料复杂微观结构的实际情况,为此尝试采用分形理论对其微观结构特性进行分析,并探讨了沥青混合料集料级配分维、空隙率以及空隙体积分维.     

基于接触应力集中的沥青路面抗滑性能评价研究

为了给抗滑表层沥青混合料级配设计提供参考,基于高精度压力胶片测试技术,开展不同搓揉时间下的胎/路接触应力分布特性研究。通过2种粗集料2种类型沥青混合料的对比,研究轮胎作用下沥青路面的抗滑性能衰减规律;并从接触力学的角度建立沥青路面抗滑性能评价指标。结果表明:轮胎与路面接触应力呈现显著的非均匀分布,主要包括有效接触面积与应力集中效应。初始状态下胎/路有效接触面积与应力集中主要与级配设计有关;而在搓揉过程中,随着路面构造的二次圧密与粗集料磨耗,有效接触面积持续增加,应力集中减少;应力集中分布度指标可以较好描述应力集中效应。分析表明,轮胎接触应力集中与路面摩擦系数呈现良好的线性关系。试验证明,骨架密实型级配与优质粗集料均有利于提高沥青路面抗滑耐久性能;而级配的影响更显著,磨耗层设计中应当给以重视。     

路用改性沥青AC-13混合料的级配优化

采用正交试验设计方法,对特立尼达湖沥青(TLA)的改性沥青AC-13混合料的配合比进行了马歇尔试验研究,采用极差分析方法分析了每个因素水平对混合料的物理-力学性能的影响,提出了优化的TLA改性沥青AC-13混合料级配范围。研究结果表明:影响TLA改性沥青AC-13混合料的毛体积密度、空隙率和沥青饱和度的主要因素是油石质量比;而影响TLA改性沥青AC-13混合料的矿料间隙率、稳定度、流值的主要因素是2.36 mm通过率;采用优化级配的TLA改性沥青AC-13混合料具有优良的高温稳定性、水稳定性、抗渗性和抗滑性,可应用于中国高速公路沥青路面工程中。