基于分形理論的瀝青混合料空隙特征研究.pdf

1、作為道路建筑材料中的高強(qiáng)度復(fù)合材料，瀝青混合料由粗集料、細(xì)集料、礦粉填料、瀝青粘結(jié)劑以及外加劑等構(gòu)成。瀝青混合料通過內(nèi)部各組分物質(zhì)之間的相互作用，形成了具有一定粘結(jié)力和摩阻力的力學(xué)體系和具有特定礦料分布和空隙形態(tài)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。瀝青混合料中的空隙結(jié)構(gòu)對混合料自身的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性以及水穩(wěn)定性等路用性能具有直接的影響效應(yīng)。因此在瀝青混合料的礦料級配設(shè)計(jì)中，對空隙空間的分布以及體積等特征參數(shù)的描述與控制尤為重要。我國現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范和工程實(shí)

2、踐經(jīng)驗(yàn)中，僅從空隙率的角度來表征瀝青混合料內(nèi)部的空隙狀態(tài)，不能直接有效的評價(jià)混合料內(nèi)部空隙的實(shí)際形態(tài)特征。
　　本文根據(jù)分形理論的基本原理，以瀝青混合料的空隙為研究對象，借助經(jīng)典分形模型的構(gòu)造原理，推導(dǎo)得出瀝青混合料空隙分布密度函數(shù)的表達(dá)式，并建立瀝青混合料空隙的分形模型。本文針對瀝青混合料二維平面的空隙分析，結(jié)合混合料馬歇爾試件的剖截面數(shù)字圖像，計(jì)算瀝青混合料的空隙輪廓分形維數(shù)。依據(jù)空隙的分形模型，得出了平面空隙面積隨空隙輪廓分

3、形維數(shù)的增大而增大的關(guān)系。同時(shí)通過貝雷法平面圓模型，對瀝青混合料空隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，并結(jié)合分形理論的分析方法，得到與數(shù)字圖像分析相同的結(jié)論。本文還從三維空間的角度對瀝青混合料的空隙分布進(jìn)行分析模擬，通過瀝青混合料級配確定其集料級配質(zhì)量分形維數(shù)。應(yīng)用瀝青混合料的空隙分形模型，計(jì)算得到混合料的空隙體積。依據(jù)分形模型的原理，根據(jù)空隙直徑，模擬瀝青混合料的空隙級配狀況，計(jì)算表明4.75×0.22mm直徑空隙的累計(jì)空隙體積在瀝青混合料空隙體積空間中