基于分形理论的沥青混合料空隙特征研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文基于分形理论的沥青混合料空隙特征研究论文作者：李松学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：交通运输工程指导教师：李艳春职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterofEngineeringDegreeofCommunicationandTransportationEngineeringRESEARCHONTHECHARACTERISTICSOFVOIDSINASPHALTMIXTUREBASEDONFRACTALTHEORY

2、byLiSongSupervisor:Prof.LiYanchunOctober2014原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段

3、保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要作为道路建筑材料中的高强度复合材料，沥青混合料由粗集料、细集料、矿粉填料、沥青粘结剂以及外加剂等构成。沥青混合料通过内部各组分物质之间的相互作用，形成了具有一定粘结力和摩阻力的力学体系和具有特定矿料分布和空隙形态的网状结构。沥青混合料中的空隙结构对混合料自身的高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性等路用性能具有直接的

4、影响效应。因此在沥青混合料的矿料级配设计中，对空隙空间的分布以及体积等特征参数的描述与控制尤为重要。我国现行的设计规范和工程实践经验中，仅从空隙率的角度来表征沥青混合料内部的空隙状态，不能直接有效的评价混合料内部空隙的实际形态特征。本文根据分形理论的基本原理，以沥青混合料的空隙为研究对象，借助经典分形模型的构造原理，推导得出沥青混合料空隙分布密度函数的表达式，并建立沥青混合料空隙的分形模型。本文针对沥青混合料二维平面的空隙分析，结合混合料马歇尔试件的剖截面数字图像，计算沥青混合料的空隙轮廓分形维数。依据空隙的分形模型，得出了平面空隙面积随空隙轮廓分形维数的增大而增大的关系

5、。同时通过贝雷法平面圆模型，对沥青混合料空隙结构进行模拟，并结合分形理论的分析方法，得到与数字图像分析相同的结论。本文还从三维空间的角度对沥青混合料的空隙分布进行分析模拟，通过沥青混合料级配确定其集料级配质量分形维数。应用沥青混合料的空隙分形模型，计算得到混合料的空隙体积。依据分形模型的原理，根据空隙直径，模拟沥青混合料的空隙级配状况，计算表明4.75×0.22mm直径空隙的累计空隙体积在沥青混合料空隙体积空间中所占比重最大。本文还结合室内马歇尔试验，测定沥青混合料的空隙率、矿料间隙率等试验指标，与分形理论建立的沥青混合料空隙分形模型的计算结果进行对比分析。关键字：沥青混

6、合料空隙、分形理论、空隙分形模型、空隙轮廓分形维数、集料级配质量分形维数、贝雷法平面圆模型IABSTRACTAsphaltmixtureisakindofhighstrengthcompositematerialwhichiscomposedofcoarseaggregates,fineaggregates,asphaltandadmixture.Ithasdevelopedmechanicalsystemwithacertainadhesiveandfrictionalstrengthandnetstructurewithestablishedaggregatesdis

7、tributionandvoidsform,throughtheinteractionsamongthesecomponentsofasphaltmixture.Thepavementperformanceconsistingofhightemperaturestability,lowtemperaturestabilityandwaterstabilityaredirectlyinfluenceonthevoidstructureintheasphaltmixture.Therefore,itisprettyimportan