土石混合料粒度特征及其分维研究

阐述土石混合料的粒度分布具有分形特征,分形理论可用来描述土石混合料的粒度分布。采用质量来确定DF较为方便,且能获得令人满意的效果,同时,颗粒分析试验的数据可直接用来计算DF。研究结果表明,分维值越高,细粒物质的相对含量就高;分维数越低,粗粒料的含量就越高。将啡作为土石混合料的分类指标,具有一定的可能性。     

建筑渣土填料破碎特性及粒度分形特征

以福州绕城高速北互通处建筑渣土为研究对象,对不同松铺厚度下填料的碾压破碎情况、级配变化展开研究,并借助分形几何学对其粒度分形特征进行分析。结果表明,建筑渣土在合理松铺厚度、碾压遍数时,破碎率大,级配改善效果明显,混合料形成致密结构,这与沉降率分析结果一致。建筑渣土粒度具有明显的分形特征,分维值与破碎性存在相关性,分维值的变化趋势反映了混合料的破碎情况、细颗粒含量大小及级配的改善效果,是衡量混合料粒度特征的新的量化指标。     

分形几何理论在沥青混合料研究中的应用

首先介绍了分形几何理论,根据分形几何理论建立了沥青混合料级配集料分布与分维数D的关系,给出了集料级配分维值的计算方法.分析了分维值对级配压实特性的影响,并且介绍了采用分维值定量预测评价沥青混合料的抗车辙性能和均匀性的方法.大量研究表明,采用分形几何理论研究沥青混合料微细观结构与路用性能的关系是一种合理且有效的方法.     

基于集料分形特征的橡胶沥青混合料体积特征研究

根据橡胶沥青混合料集料级配质量分布的分形特性,利用分形几何理论建立了橡胶沥青混合料级配集料分布与分维值D 的关系,探讨了级配分维值与混合料体积指标之间的相关性,并回归得到了分维值与体积指标之间的方程;以 AR-AC13型橡胶沥青混合料为例进行验证,结果表明,利用分维数与体积指标之间的相关性可以简便地获得橡胶沥青混合料的各项体积指标,可为橡胶沥青的设计和施工提供理论参考。     

土石混合料的工程分类研究

现行工程土石混合料多从颗粒粒径和各粒组含量进行分类,无法从分类上判断其强度指标。结合室内击实试验和剪切试验,以岩性、含石量和混合料颗粒组成的分形指标,将土石混合料按不同层次分为不同的类别,并由试验指出各类别土石混合料的强度差异,其综合分类法指标简单,易于应用,并可根据分类预测混合料的强度指标。     

土石混合料结构强度的微观分析

根据颗粒随筛孔直径的质量分布函数,求出土石混合料粗颗粒部分颗粒总数,进而确定出土石混合料粗颗粒部分等效半径.基于散粒体平均应力与颗粒微观接触力之间的关系,引入颗粒形状修正系数,得到土石混合料的三维应力-应变关系.结果表明:影响土石混合料结构强度的主要因素有孔隙比、等效粒径、形状修正系数及刚度比例系数等参数,其中形状修正系数越大,等效半径及孔隙比越小,土石混合料的力学性能越好,反之越差.     

矿料级配对沥青混合料紫外线老化影响的分形描述

为定量描述矿料级配对沥青混合料高低温性能紫外线老化的影响,该文以AC-13S1、S2、S3、S4、S5和AC-16S1、S2、S3、S4、S5共10种级配为研究对象,通过室内紫外线老化试验,研究了紫外线老化前后不同级配沥青混合料动稳定度和低温劈裂强度的变化规律,并按分形几何基本原理,以集料粒径分布分形维数D作为表征不同级配特征的参数,建立了动稳定度降幅、低温劈裂强度降幅与粒径分布分维数D的相关关系。研究结果表明:紫外线老化后沥青混合料动稳定度及低温劈裂强度的降幅与粒径分布分维数D之间存在着较强的线性相关性;粒径分布分维数D越大,沥青混合料动稳定度受紫外线老化作用的影响越强烈,动稳定度降幅越大;粒径分布分维数D越小,沥青混合料低温劈裂强度受紫外线老化作用的影响越强烈,低温劈裂强度降幅越大。     

基于颗粒堆积理论的沥青混合料细观结构特性研究

为研究颗粒级配对沥青混合料细观结构的影响,通过颗粒堆积理论建立颗粒级配评价指标干涉系数,采用计算机断层扫描(CT)技术对不同级配、不同压实次数和不同成型方式(马歇尔击实、旋转压实)的沥青混合料试件进行扫描并三维重构,结合数字图像处理技术,获取沥青混合料内部空隙空间分布和颗粒之间接触关系,采用分形理论计算三维空隙体积分布和空间位置分布分形维数,最后分析干涉系数与三维空隙分形维数和颗粒接触关系之间的联系。结果表明:在2种成型方式下,对于大孔和中孔,随着压实次数的增加,空隙数量呈现先增加后减少的趋势,并且大孔的平均空隙体积不断减小,中孔平均空隙体积不断增大;对于小孔和微孔,随着压实次数增加,空隙数量不断增加,平均空隙体积没有明显变化;空隙体积分布连续性随着干涉系数增加而降低,空间位置分布均匀性随干涉系数增加而增强,旋转压实成型沥青混合料空隙体积分布连续性较差,空间位置分布均匀性较好;主骨架颗粒接触点数量会随着压实次数增加而增加,开级配沥青混合料(OGFC)接触点数量最多,连续级配沥青混合料(AC)最少,沥青玛蹄脂碎石(SMA)居中,接触点数量随干涉系数增加而减小。     

土石混合料大型击实试验研究

采用自行研制的大型击实仪,对土石混合料进行了击实试验。试验结果表明:粗颗粒含量对土石混合料的最大干密度影响较大,其中粗颗粒含量为70%是土石混合料最大干密度变化的分界点;最大粒径对土石混合料的最大干密度和最佳含水量影响较小。土石混合料的最佳含水量随粗颗粒含量增加而减小,当粗颗粒含量大于70%时,土石混合料中细粒土的含水量急剧增加。     

基于格子方差法的路面混合料均匀性评价研究

路面混合料的均匀性影响路面的路用性能和使用寿命。基于图像处理技术和 Python 程序语言,结合格子方差法提出颗粒分布离散系数作为均匀性评价指标。采用 CT扫描仪获取不同离析程度的集料截面图像,通过图像处理将集料按不同粒径范围分组,计算每档集料的离散系数,加权平均得出总离散系数;并将此评价指标应用于实际工程中。研究结果表明,用格子方差法计算得出的离散系数作为均匀性评价指标,能够定量地评价路面混合料的均匀性。通过试验研究给出路面混合料离析程度分类的建议值,为路面混合料的现场快速检测提供判定依据。     

土石混填路基填料散体本构关系研究

从土石混合料颗粒的接触特征出发,结合颗粒接触力及接触力的法方向的空间分布,并忽略颗粒自身的变形,建立起土石混合料颗粒的刚性接触模型：同时将接触力同局部应力联系起来,建立了土石混合料的局部本构关系：以此为基础,建立了土石混合料的二维散体本构关系：研究表明在土石混合料变形过程中,其组构将不断发生变化,物理力学参数也随之改变,并且组构的变化将对土石混合料的宏观力学响应特征产生重要的影响：     

小岛法分析沥青混合料图像中级配颗粒组成的分形特性

利用沥青混合料数字图像技术,针对碎石颗粒外观所表现出的轮廓尺寸测定的无标度性和粒径变化所表现出的颗粒间的统计自相似性开展了级配分形特性研究,给出了"小岛法"计算级配颗粒组成的分形维数计算方法,并设计了常见的3种石料4种沥青混合料级配进行试验分析.试验结果表明,采用"小岛法"可以定量描述集料颗粒级配组成的分形特性,不同级配具有不同的分维值,其结果为大于1的数.     

RAP料级配变异性对厂拌热再生混合料级配离析的影响研究

在选定的RAP料级配范围内选取3种不同级配的RAP料作为基准料来模拟旧料级配的变异性，并且采用分形理论以及变异累积系数来评价采用不同类型的基准料合成的再生沥青混合料的级配变化程度。研究结果表明：RAP料级配的变异性对再生沥青混合料的级配均匀性具有不利影响，并且随着RAP掺量的增加，这种不均匀离析现象更加明显；工程上应尽量减小RAP料级配的变异性，同时采用RAP料级配范围中值后能够降低再生沥青混合料级配的变异性；分形维数D是评价离析类型的相对指标，能够有效表征再生混合料的级配变异特征；变异累积系数S是评价级配离析程度的绝对指标，能够有效表征再生混合料级配的变异程度。     

土石混合料最大干密度理论计算方法研究

通过引入细粒料最大干密度的校正系数、土石混合料的密度干涉系数、最佳含水量系数，在室内大型击实试验的基础上建立密度干涉系数、最佳含水量系数与粗颗粒含量之间的双对数关系，从而得出了土石混合料最大干密度、最佳含水量的理论计算公式。     

土石混合料力学特征影响因素的试验研究

采用大型土石混合料三轴试验机对三类试样进行多组常规三轴试验和K-G模型试验,分析了应力路径、密实度、含石量、粗集料含量、最大颗粒粒径对于混合料强度及变形特征的影响.得到诸如:混合料中粗颗粒的强度影响混合料的整体强度;随着密度的增大,土石混合料颗粒间的接触力和咬合力增大等规律.     

土石混和料大型击实试验研究

采用自行研制的大型击实仪对土石混合料进行击实试验,不同击实功、击实方法及超粒径处理方法情况下击实试验结果表明:土石混和料的最大干密度和最佳含水量随粗颗粒含量不同而不同,其中粗颗粒含量较少时,击实功的变化对土石混合料干密度的影响较大;对于土石混合料,不同击实方法得到的最佳含水量和最大干密度均相差较大,其中大型击实法得到的最大干密度值最大;对于土石混合料中超粒径部分,采用等重量替换法处理时中型击实试验得到的最大干密度与大型击实试验结果接近.     

基于分形理论橡胶沥青混合料集料级配优化研究

为了优化橡胶沥青混合料集料级配,基于分形理论,对四种橡胶沥青混合料集料级配进行评价,并通过混合料路用性能试验对其评价加以验证。研究结果表明:基于分形理论,可以对橡胶沥青混合料集料级配进行优化;橡胶沥青混合料集料级配质量分维值最佳为2.4左右。     

基于级配分形理论的AC-13型混合料路用性能研究

采用级配分形理论对AC-13型沥青混合料的级配分维特征进行了研究,并根据水稳定性试验、高温稳定性试验相关结果,探讨级配分维特征与混合料路用性能之间的相关性。结果表明:随着级配的逐渐变粗,AC-13型沥青混合料分维值逐渐减小,可以用分形维数表征其级配状况。同时分形维数和混合料的水稳定性和高温稳定性等有一定的相关性。     

沥青混合料数字图像分形特性分析

利用沥青混合料数字图像技术,以直观的沥青混合料颗粒级配体积特征为研究对象开展了分形特性研究,从级配颗粒填充理论的角度,分析了沥青混合料颗粒级配组成和矿料间隙分布的统计自相似分形特性,给出了相应的分形维数计算方法.试验结果表明,采用"小岛法"可以定量描述级配颗粒组成的分形特性,利用"计盒维数"能够描述沥青混合料矿料间隙在行车荷载作用下发生变化的分形特性.     

湿陷性黄土掺配煤矸石路基土石混合料路用性能试验研究

通过对宁夏地区产量丰富的煤矸石与黄土以不同的比例配制土石混合料,研究其作为高速公路路床土的基本性能,利用煤矸石的膨胀性和黄土的湿陷性的耦合作用,解决道路工程中存在的黄土湿陷性问题。试验结果表明:当煤矸石与黄土掺量相同时,土石混合料的最大干密度和最优含水率分别达到最大值1.78 g/cm3和最小值14.2 %;随着煤矸石掺量的增加,土石混合料的承载能力呈上升趋势,当煤矸石掺量为50 %时,CBR值达到9.6 %;随着黄土掺量的不断减少,土石混合料的膨胀量呈减小趋势;综合考虑,建议采用30 %以上煤矸石掺量的土石混合料作为路基的填筑材料。