纤维沥青混凝土改性机理的分形研究

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1、摘要现代交通向着高速、重载、大流量和渠化明显的方向发展，沥青路面的早期破损严重、使用寿命不足、表面性能低下、车辙和开裂严重等问题给道路建设者提出了更严峻的挑战。由于聚酯纤维沥青混凝土有着良好的道路使用性能。因此，其应用越来越广泛。然而，对于聚酯纤维改善作用机理的研究有待进一步深入。分形几何是一门以非规则几何形状为研究对象的几何学。分形是研究“具有自相似、自仿射的精细结构”的复杂系统的演化规律的重要理论方法，将分形理论与材料科学、工程技术有机结合，指导新材料的研制和应用具有重要的理论价值和经济意义。研究表明，纤维沥青混凝土在低温荷载作

2、用下，裂缝的生成和扩展具有比较明显的分形特征。因此，借助分形理论和分形维数对其进行研究具有一定的理论价值。本文从沥青混凝土裂缝生成和扩展的机理研究入手，借助数码照相机，通过间接拉伸断裂试验(劈裂试验)，详细观测沥青混凝土断裂全过程中内部裂纹起裂、扩展、汇聚直至最终破坏的演变机制，获得了不同加载时期不同温度等各种工况下沥青混凝土的裂缝扩展状态和细观结构变化的断裂全过程照片，运用计算机图像处理技术提取出裂缝，对获得的裂缝图像进行了分形研究。用分形几何来描述纤维沥青混凝土裂缝的形成及其分布，建立分形维数与纤维沥青混凝土应力的关系。同时，用

3、分形维数对纤维抑制沥青混凝土裂缝发展做定量的分析，从而得出纤维沥青混凝土的改性机理，为纤维沥青混凝土开裂机理和抗裂措施的研究提供了一条新的思路。本文得到了2005年湖北省交通科技项目“聚酯纤维沥青混凝土应用研究"的资助。关键词：分形，分形维数，盒维数，聚酯纤维沥青混凝土，低温开裂，改性机理ABSTRACTModerntrafficdevelopinthedirectiontowardsthehigh—speed，heavyhaul，highflowandchannelizationobviously,asphaltpavementh

4、asmanyproblemsthatproposedaseverechallengetoroadbuilders，suchasseriousearlydamage，lifeinadequate，lowersurfaceproperties，ruRingandcrackingseriousandSOon．Polyesterfiberasphaltconcretehasgoodroadperformance，therefore，polyesterfiberasphaltconcretehavemoreandmoreapplication

5、．Butthemodificationmechanismofpolyesterfiberasphaltconcreteneeddeeplystudy．Fractalgeometryisanon—geometryrulesforthestudyofgeometry．Fractalresearch”isself-similar,self-amnethefinestructure”oftheevolutionofcomplexsystemstheoryoftheimportantmethods，fractaltheoryorganical

6、lycombinedwithmaterialsscienceandengineeringtechnology，andintegratedthenewmaterialguidanceinthedevelopmentandapplicationhaveimportanttheoreticalvalueandeconomicsignificance．Studyshowthatcrackgenerationandextensionhavesignificantfractalcharacteristicunderlowtemperaturel

7、oad．Therefore，studyonitbymeansoffractaltheoryandfractaldimensionhaveacertaintheoryvalue．Inthepaper,startingwiththemechanismofasphaltconcretecrackgenerationandextension，usingdigitalcameras，throughindirecttensilefracturetest(splittest)detailedobservationsofasphaltconcret

8、efractureintheentireprocessofinternalcrackinitiation，expansion，clusteringandeventuallyunderminetheevolutionofmechanis