【博士】基于非線性理論的瀝青混合料性狀研究【2006】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院　　學(xué)位年度： 2006年　　大自然一切現(xiàn)象都是非線性現(xiàn)象。研究非線性問題共性的科學(xué)稱為非線性科學(xué)。非線性科學(xué)經(jīng)過近半個世紀(jì)的研究，目前形成了一門龐大的學(xué)科群二一耗散結(jié)構(gòu)理論、突變論、超循環(huán)理論、混沌學(xué)、分形理論等，均以研究非線性為特征?！　∷鼈兊呐d起及蓬勃發(fā)展，不僅使人類對世界的本質(zhì)有了更清楚的認(rèn)識，而且也極大地改變了世界科學(xué)圖景及當(dāng)代科學(xué)家的思維模式?！　r青混合料是由瀝青結(jié)合料、集料(包含礦粉)、孔隙三相構(gòu)成的三相體。瀝青混合料在宏觀表現(xiàn)上變異性很大，其根本原因是瀝青混合料的三相在微觀上．分布的差異。目前所進(jìn)行的宏觀性能研究，是基于瀝青混合料是均質(zhì)材料的假設(shè)基礎(chǔ)上的，顯然這和實(shí)際有較大出入?！　r青混合料進(jìn)行微、細(xì)觀的研究勢在必行，然而目前瀝青混合料的研究現(xiàn)狀是：缺乏定量甚至定性描述，缺乏概括瀝青混合料微細(xì)觀性質(zhì)的手段，更談不上瀝青混合料微、細(xì)觀指標(biāo)的建立、描述、量化了。　　本文首先介紹了分形基本理論，分維數(shù)值的求法；分形孔隙和分形粒子的分形分析方法；重正化群方法是研究臨界現(xiàn)象的有力工具，因此非常適合研究瀝青混合料的滲透性，本文較為系統(tǒng)的介紹了這一方法。　　其次本文對級配理論進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，重點(diǎn)對四種連續(xù)級配理論：最大密度曲線理論、最大密度曲線刀冪公式、七法、，法進(jìn)行了研究，從理論上得出它們均具有分形的性質(zhì)，并導(dǎo)出其理論分維數(shù)值的公式。對規(guī)范規(guī)定的Ac瀝青混合料集料級配進(jìn)行了研究，得出規(guī)范規(guī)定的AC瀝青混合料集料級配具有良好的分形性質(zhì)。同時對懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)瀝青混合料迸行試驗分析，得出密級配混合料集料級配的分維值是一個重要的參數(shù)，它不僅反映了集料級配(密級配、半密級配等)的類型，而且和瀝青混合料的體積參數(shù)、力學(xué)指標(biāo)均有密切地聯(lián)系?！　〗又疚膶r青瑪蹄脂碎石混合料進(jìn)行研究，得出瀝青瑪蹄脂碎石混合料集料級配中粗集料、細(xì)集料分別具有分形的特點(diǎn)。粗集料、細(xì)集料的分維數(shù)值對瀝青瑪蹄脂碎石混合料物理力學(xué)性質(zhì)有著重要影響。根據(jù)對瀝青瑪蹄脂碎石混合料的研究，提出瀝青混合料集料級配設(shè)計的兩階段級配理論，參照規(guī)范瀝青瑪蹄脂碎石混合料的級配設(shè)計出兩階段級配理論相應(yīng)的級配，以被工程應(yīng)用，最后論文證實(shí)了兩階段級配理論同樣也可用于密級配瀝青混合料集料級配的設(shè)計。對Superpave集料級配進(jìn)行了研究，得出了有意義的結(jié)論。　　本文同時對骨架空隙結(jié)構(gòu)類型的多孔排水瀝青混合料利用分形理論進(jìn)行了分析研究，得出兩階段級配理論可用于分析OGFC瀝青混合料的集料級配，重點(diǎn)分析了級配對oGFC孔隙率的影響最后本文分析了瀝青混合料的水損壞，指出瀝青混合料的滲透性是其中的關(guān)鍵因素。對集料的孔隙特征進(jìn)行了研究，文章對顆粒的空間填充進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，集料顆粒的空間排列方式對孔隙率的大小有重要影響，同時集料顆粒粒級的增加也使孔隙率有效地減少。利用對顆?？紫堵实难芯拷Y(jié)論，分析了目前規(guī)范提供的瀝青混合料集料級配，同時上述的研究結(jié)論可以指導(dǎo)瀝青混合料設(shè)計時集料級配的確定。利用重正化群方法，對空間集料結(jié)構(gòu)的臨界孔隙導(dǎo)通進(jìn)行研究，求出孔隙導(dǎo)通的概率臨界值，并利用空間格子模型，求出瀝青混合料孔隙導(dǎo)通的臨界孔隙率，并由此進(jìn)一步分析了多孔排水瀝青混合料孔隙率的最小臨界值，并指出多孔排水瀝青混合料集料VMA的數(shù)值要求。根據(jù)參考文獻(xiàn)分析了瀝青混合料滲透性的影響因素。文章重點(diǎn)對最大公稱粒徑、集料級配、孔隙率三個因素進(jìn)行研究?！　?

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