信阅平台

内容介绍

沥青路面是由集料、沥青和空隙形成的复杂多相复合材料。沥青路面的使用性能与其组成材料的形态、性能和组成材料之间界面特性等细观参数密切相关。《沥青路面细观结构特性与衰变行为》综合运用X射线CT扫描技术、数字图像分析技术、分形理论等方法首次对集料的形态、形貌和空隙的空间分布理论进行了系统研究；通过连续介质理论和多孔固体力学相结合，分析了宁隙的力学特性。建立了多个空隙衰变模型；基于室内试验、数字图像分析技术和离散元法（DEM），对沥青混合料中空隙分布的衰变行为进行深入探讨；利用拓扑优化方法等手段，提出了沥青混合料细观特征对沥青路面宏观性能的影响规律。 《沥青路面细观结构特性与衰变行为》可供从事道路工程科研、教学和工程设计人员参考使用，也可作为相关专业研究生教材或学习参考书。

展开

精彩书摘

1.2 沥青混合料集料特性研究进展 关于集料的研究，近年来随着对沥青路面性能研究的深入，越来越受到重视。 国内外在此领域的研究成果大体可以分为试验评价、定量评价和与性能相关的理论分析。从研究阶段划分来看，早期以室内试验评价为主，贯穿于对级配的研究，随着SMA和OGFC等新型混合料类型的出现，逐渐引起关注，主要特征多限于表象学的经验方法；紧接着就是从20世纪90年代开始利用数字图像技术的精细评价。目前对集料的研究可以说是十分重视，研究内容和方法也日新月异。 由The University of Texas at Austin和Texas A＆M University联合设立的集料国际研究中心（ICAR）走在了该领域研究的前列，每年年会释放的信息是该领域相关研究的前沿动态。 过去几十年来，国内外在粗细集料的棱角性、表面纹理及粗糙度对于沥青混合料配合比设计的影响方面开展过一定的研究，并且提出了一些相应的试验方法和理论结果。 Rao等提出了以下作为棱角指标参数应该具有的几个属性：与颗粒大小无关、对目标不敏感、与材料强度特性相关的物理意义、对颗粒外形的变化敏感。研究认为，集料的表面纹理和破碎砾石的破碎面比例对混合料性质有较大的影响。砾石没有棱角，且表面光滑，由其组成的沥青混合料颗粒间缺乏嵌挤力，在荷载作用下容易产生滑移使路面出现车辙。当沥青路面不得不使用砾石时，必须将砾石破碎。对于一级和高速公路沥青路面，需利用大砾石或圆石破碎的碎石时，碎石应有90％～100％的破碎面。Herrin和Goetz使用三轴压力试验方法研究了集料形状对HMA的影响，他们认为随着破碎集料含量的增加，沥青混合料的抗拉强度也随之增大，但对密级配混合料的影响却很小。 Field研究了粗集料破碎颗粒含量对HMA的影响。他指出，当破碎集料含量从0％增加到45％的过程中，HMA的马歇尔稳定度变化很小；当破碎集料含量继续增加至100％的过程中，稳定度会有明显的增大。含100％破碎集料的HMA的稳定度比含35％破碎集料的HMA的稳定度增大55％。当混合料中破碎集料含量变化时，VV和VMA变化很小。 Gaudette和Welke研究了粗集料破碎面对HMA的影响。研究表明，当破碎集料含量从0％增加到50％时，无论破碎面个数多与少，HMA的马歇尔稳定度都会增加17％左右。然而，当破碎集料含量超过50％时，随着含有3个或3个以上破碎面集料含量的增加，HMA的马歇尔稳定度继续增加，而含有1个或1个以上破碎面粒料的HMA马歇尔稳定度开始趋于平缓。

展开

序 前言 第1章绪论 1.1 引言 1.1.1 沥青混合料多尺度问题 1.1.2 沥青混合料集料特性问题 1.1.3 沥青混合料空隙信息挖掘问题 1.1.4 沥青混合料沥青集料界面行为问题 1.2 沥青混合料集料特性研究进展 1.3 沥青混合料字隙信息挖掘研究进展 1.3.1 沥青混合料空隙模型的研究进展 1.3.2 沥青混合料空隙率影响因素的研究进展 13.3 空隙率对沥青混合料技术性能的影响研究进展 1.3.4 空隙在边缘学科中的研究进展 1.4 沥青混合料集料／沥青界面行为研究进展 参考文献 第2章理论基础与技术途径 2.1 分形理论 2.1.1 分形与分维的定义 2.1.2 分形的㈠相似性 2.1.3 分形的无标度性 2.1.4 分形理论在沥青混合料研究中的应用 2.2 X射线CT技术 2.3 离散元法 2.3.1 基本思想 2.3.2 基本方程 2.3.3 接触本构模型 2.3.4 离散元法的程序实现 2.3.5 颗粒流程序的解题途径 2.4 拓扑优化埋沦 2.4.1 拓扑优化基本原理 2.4.2 连续体拓扑优化方法 2.4.3 拓扑优化的应用 参考文献 第3章沥青混合料集料几何特性 3.1 集料的几何形态特性 3.1.1 集料的数字化方法 3.1.2 集料几何形态特性 3.1.3 集料几何形态特性二维解析 3.1.4 集料几何形态特性三维解析 3.1.5 集料机械筛分与理论筛分的相关性 3.2 集料的表面形貌特性 3.2.1 集料形貌特征的量化指标 3.2.2 集料形貌特征的多维解析 3.2.3 集料表面形貌的理论构造 3.2.4 单参数指标对集料表面形貌的影响 3.3 集料的加工与遗传特性 3.3.1 集料破碎理论 3.3.2 破碎过程中的能量守恒 3.3.3 破碎过程中的熵平衡 3.4 级配与空隙形成理论 3.4.1 骨架空隙的形成原理 3.4.2 集料级配分维与空隙率的关系 3.4.3 影响空隙率变异的因素 参考文献 第4章沥青混合料空隙信息获取方法 4.1 空隙分布描述的基本参数 4.1.1 空隙率与连通空隙率 4.1.2 空隙等效直径 4.1.3 空隙数量 4.1.4 空隙分维数 4.1.5 空隙形貌 4.1.6 比表面积 4.2 空隙空间分布描述的数学方法 4.2.1 经典的统计学方法 4.2.2 拓扑学方法 4.2.3 分形几何方法 4.2.4 重正化群方法 4.2.5 谱密度方法 4.3 空隙空间分布描述的试验方法 4.3.1 压汞法 4.3.2 气体吸附法 4.3.3 X射线层析摄像法 4.3.4 小角度X射线散射法 4.3.5 光学法 4.4 空隙分形的测试评价方法 4.4.1 图像分析法 4.4.2 压汞法 4.4.3 X射线小角度散射法 参考文献 第5章沥青混合料空隙力学特性 5.1 不同状态下空隙体积模量数学模型 5.1.1 多孔沥青混合料空隙模型概念化 5.1.2 基于Betti定理的空隙体积模量数学模型 5.1.3 空隙体积模量的温度影响关系 5.2 有限空隙力学特性 5.3 空隙力学特性数值模拟 5.3.1 模型的建立与参数的选择 5.3.2 骨料变形特性 5.3.3 不同荷载下空隙变形特性 参考文献 第6章沥青混合料空隙CT图像解析 6.1 基于CT技术的沥青混合料数字图像处理与识别 6.1.1 沥青混合料数字图像的获取 6.1.2 沥青混合料数字图像的处理 6.1.3 空隙的属性表征与评价 6.2 沥青混合料CT图像二维解析 6.3 沥青混合料CT图像空间解析 6.4 空隙级配分析法 6.5 空隙的分形表达 参考文献 第7章沥青混合料空隙分布特性 7.1 试件制备与室内试验评价 7.1.1 多孔沥青混合料试件制备方案 7.1.2 多孔沥青混合料试件制备 7.1.3 开级配沥青混合料与SMA试件的制备 7.2 沥青混合料空隙横向分布特性 7.3 沥青混合料空隙竖向分布特性 7.3.1 空隙特征提取图像分析 7.3.2 空隙特征参数分析 7.3.3 空隙竖向级配分析 7.3.4 竖向空隙与横向空隙对比分析 7.3.5 空隙轮廓分维数与面积分维数关系分析 7.4 沥青混合料空隙空间分布特性 7.4.1 空隙率的空间分布规律 7.4.2 空隙等效直径的空间分布规律 7.4.3 空隙数量的空间分布规律 7.4.4 空隙分维数的空间分布规律 7.4.5 空隙级配走向规律分析 第8章沥青混合料空隙分布影响因素 8.1 矿料级配对沥青混合料空隙分布特性的影响 8.1.1 不同级配对沥青混合料空隙分布特性 8.1.2 空隙横向分布与竖向分布的对比 8.2 压实功对沥青混合料空隙分布特性的影响 8.3 压实方法对沥青混合料空隙分布特性的影响 第9章多孔沥青路面空隙衰变行为 9.1 基于X-CT技术的空隙衰变试验评价 9.1.1 空隙分布对沥青混合料劈裂抗拉强度影响 9.1.2 沥青混合料空隙分维数与渗透性能的关系 9.1.3 多孔沥青混合料空隙衰变行为探索 9.2 基于连续介质线弹性理论的空隙衰变模型 9.2.1 具有空隙的线弹性材料理论 9.2.2 基于连续介质线弹性理论的沥青混合料参数及其确定方法 9.2.3 多孔沥青混合料空隙衰变规律 9.3 空隙衰变的龚帕斯模型及衰变行为 9.3.1 空隙衰变的龚帕斯模型 9.3.2 龚帕斯模型参数的确定 9.3.3 基于龚帕斯模型的空隙衰变行为规律 9.3.4 基于龚帕斯模型的空隙率预测模型 参考文献 第10章基于DEM的多孔沥青路面空隙衰变规律 10.1 沥青结合料二维数字重构及离散元模型 10.1.1 沥青结合料的数字重构及离散元模型 10.1.2 集料颗粒的数字重构及离散元模型 10.1.3 沥青混合料的数字重构及离散元模型 10.1.4 不同空隙率沥青混合料模型的生成 10.2 间接拉伸试验的数值模拟 10.2.1 几何模型的构建 10.2.2 试验条件的模拟 10.2.3 数值模拟结果与分析 10.2.4 不同加载速率下间接拉伸试验模拟 10.3 多孔沥青路面力学响应的数值模拟 10.3.1 模型的建立与参数选择 10.3.2 力学响应模拟 10.3.3 不同荷载下空隙衰变的模拟 参考文献 第11章基于拓扑优化方法的沥青混合料细观结构设计 11.1 沥青混合料强度特性优化 11.1.1 沥青混合料应变能与空隙率关系 11.1.2 沥青混合料强度与应变能关系 11.1.3 沥青混合料强度与空隙率关系 11.2 沥青混合料排水性能优化 11.2.1 沥青混合料的渗透性与空隙关系 11.2.2 基于拓扑优化的渗透模型 11.3 沥青混合料降噪性能优化 11.3.1 轮胎／路面噪声产生机理及控制方法 11.3.2 基于降噪的沥青混合料空隙结构优化 参考文献

展开