【博士】基于非線性理論的瀝青混合料性狀研究【2006】

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　　學科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：同濟大學交通運輸工程學院　　學位年度： 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稱為非線性科學。非線性科學經(jīng)過近半個世紀的研究，目前形成了一門龐大的學科群二一耗散結構理論、突變論、超循環(huán)理論、混沌學、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有了更清楚的認識，而且也極大地改變了世界科學圖景及當代科學家的思維模式?！　r青混合料是由瀝青結合料、集料(包含礦粉)、孔隙三相構成的三相體。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。目前所進行的宏觀性能研究，是基于瀝青混合料是均質材料的假設基礎上的，顯然這和實際有較大出入?！　r青混合料進行微、細觀的研究勢在必行，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觀性質的手段，更談不上瀝青混合料微、細觀指標的建立、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?！　∑浯伪疚膶壟淅碚撨M行了系統(tǒng)的分析，重點對四種連續(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、，法進行了研究，從理論上得出它們均具有分形的性質，并導出其理論分維數(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。同時對懸浮密實結構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)、力學指標均有密切地聯(lián)系?！　〗又疚膶r青瑪蹄脂碎石混合料進行研究，得出瀝青瑪蹄脂碎石混合料集料級配中粗集料、細集料分別具有分形的特點。粗集料、細集料的分維數(shù)值對瀝青瑪蹄脂碎石混合料物理力學性質有著重要影響。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計出兩階段級配理論相應的級配，以被工程應用，最后論文證實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計。對Superpave集料級配進行了研究，得出了有意義的結論。　　本文同時對骨架空隙結構類型的多孔排水瀝青混合料利用分形理論進行了分析研究，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鍵因素。對集料的孔隙特征進行了研究，文章對顆粒的空間填充進行了較為系統(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，同時上述的研究結論可以指導瀝青混合料設計時集料級配的確定。利用重正化群方法，對空間集料結構的臨界孔隙導通進行研究，求出孔隙導通的概率臨界值，并利用空間格子模型，求出瀝青混合料孔隙導通的臨界孔隙率，并由此進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)參考文獻分析了瀝青混合料滲透性的影響因素。文章重點對最大公稱粒徑、集料級配、孔隙率三個因素進行研究?！　?

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