瀝青路面細(xì)觀結(jié)構(gòu)特性與衰變行為

序

前言

第1章 緒論

1.1 引言

1.1.1 瀝青混合料多尺度問題

1.1.2 瀝青混合料集料特性問題

1.1.3 瀝青混合料空隙信息挖掘問題

1.1.4 瀝青混合料瀝青集料界面行為問題

1.2 瀝青混合料集料特性研究進(jìn)展

1.3 瀝青混合料字隙信息挖掘研究進(jìn)展

1.3.1 瀝青混合料空隙模型的研究進(jìn)展

1.3.2 瀝青混合料空隙率影響因素的研究進(jìn)展

13.3 空隙率對瀝青混合料技術(shù)性能的影響研究進(jìn)展

1.3.4 空隙在邊緣學(xué)科中的研究進(jìn)展

1.4 瀝青混合料集料/瀝青界面行為研究進(jìn)展

參考文獻(xiàn)

第2章 理論基礎(chǔ)與技術(shù)途徑

2.1 分形理論

2.1.1 分形與分維的定義

2.1.2 分形的一相似性

2.1.3 分形的無標(biāo)度性

2.1.4 分形理論在瀝青混合料研究中的應(yīng)用

2.2 X射線CT技術(shù)

2.3 離散元法

2.3.1 基本思想

2.3.2 基本方程

2.3.3 接觸本構(gòu)模型

2.3.4 離散元法的程序?qū)崿F(xiàn)

2.3.5 顆粒流程序的解題途徑

2.4 拓?fù)鋬?yōu)化埋淪

2.4.1 拓?fù)鋬?yōu)化基本原理

2.4.2 連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化方法

2.4.3 拓?fù)鋬?yōu)化的應(yīng)用

參考文獻(xiàn)

第3章 瀝青混合料集料幾何特性

3.1 集料的幾何形態(tài)特性

3.1.1 集料的數(shù)字化方法

3.1.2 集料幾何形態(tài)特性

3.1.3 集料幾何形態(tài)特性二維解析

3.1.4 集料幾何形態(tài)特性三維解析

3.1.5 集料機(jī)械篩分與理論篩分的相關(guān)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標(biāo)

3.2.2 集料形貌特征的多維解析

3.2.3 集料表面形貌的理論構(gòu)造

3.2.4 單參數(shù)指標(biāo)對集料表面形貌的影響

3.3 集料的加工與遺傳特性

3.3.1 集料破碎理論

3.3.2 破碎過程中的能量守恒

3.3.3 破碎過程中的熵平衡

3.4 級配與空隙形成理論

3.4.1 骨架空隙的形成原理

3.4.2 集料級配分維與空隙率的關(guān)系

3.4.3 影響空隙率變異的因素

參考文獻(xiàn)

第4章 瀝青混合料空隙信息獲取方法

4.1 空隙分布描述的基本參數(shù)

4.1.1 空隙率與連通空隙率

4.1.2 空隙等效直徑

4.1.3 空隙數(shù)量

4.1.4 空隙分維數(shù)

4.1.5 空隙形貌

4.1.6 比表面積

4.2 空隙空間分布描述的數(shù)學(xué)方法

4.2.1 經(jīng)典的統(tǒng)計學(xué)方法

4.2.2 拓?fù)鋵W(xué)方法

4.2.3 分形幾何方法

4.2.4 重正化群方法

4.2.5 譜密度方法

4.3 空隙空間分布描述的試驗(yàn)方法

4.3.1 壓汞法

4.3.2 氣體吸附法

4.3.3 X射線層析攝像法

4.3.4 小角度X射線散射法

4.3.5 光學(xué)法

4.4 空隙分形的測試評價方法

4.4.1 圖像分析法

4.4.2 壓汞法

4.4.3 X射線小角度散射法

參考文獻(xiàn)

第5章 瀝青混合料空隙力學(xué)特性

5.1 不同狀態(tài)下空隙體積模量數(shù)學(xué)模型

5.1.1 多孔瀝青混合料空隙模型概念化

5.1.2 基于Betti定理的空隙體積模量數(shù)學(xué)模型

5.1.3 空隙體積模量的溫度影響關(guān)系

5.2 有限空隙力學(xué)特性

5.3 空隙力學(xué)特性數(shù)值模擬

5.3.1 模型的建立與參數(shù)的選擇

5.3.2 骨料變形特性

5.3.3 不同荷載下空隙變形特性

參考文獻(xiàn)

第6章 瀝青混合料空隙CT圖像解析

6.1 基于CT技術(shù)的瀝青混合料數(shù)字圖像處理與識別

6.1.1 瀝青混合料數(shù)字圖像的獲取

6.1.2 瀝青混合料數(shù)字圖像的處理

6.1.3 空隙的屬性表征與評價

6.2 瀝青混合料CT圖像二維解析

6.3 瀝青混合料CT圖像空間解析

6.4 空隙級配分析法

6.5 空隙的分形表達(dá)

參考文獻(xiàn)

第7章 瀝青混合料空隙分布特性

7.1 試件制備與室內(nèi)試驗(yàn)評價

7.1.1 多孔瀝青混合料試件制備方案

7.1.2 多孔瀝青混合料試件制備

7.1.3 開級配瀝青混合料與SMA試件的制備

7.2 瀝青混合料空隙橫向分布特性

7.3 瀝青混合料空隙豎向分布特性

7.3.1 空隙特征提取圖像分析

7.3.2 空隙特征參數(shù)分析

7.3.3 空隙豎向級配分析

7.3.4 豎向空隙與橫向空隙對比分析

7.3.5 空隙輪廓分維數(shù)與面積分維數(shù)關(guān)系分析

7.4 瀝青混合料空隙空間分布特性

7.4.1 空隙率的空間分布規(guī)律

7.4.2 空隙等效直徑的空間分布規(guī)律

7.4.3 空隙數(shù)量的空間分布規(guī)律

7.4.4 空隙分維數(shù)的空間分布規(guī)律

7.4.5 空隙級配走向規(guī)律分析

第8章 瀝青混合料空隙分布影響因素

8.1 礦料級配對瀝青混合料空隙分布特性的影響

8.1.1 不同級配對瀝青混合料空隙分布特性

8.1.2 空隙橫向分布與豎向分布的對比

8.2 壓實(shí)功對瀝青混合料空隙分布特性的影響

8.3 壓實(shí)方法對瀝青混合料空隙分布特性的影響

第9章 多孔瀝青路面空隙衰變行為

9.1 基于X-CT技術(shù)的空隙衰變試驗(yàn)評價

9.1.1 空隙分布對瀝青混合料劈裂抗拉強(qiáng)度影響

9.1.2 瀝青混合料空隙分維數(shù)與滲透性能的關(guān)系

9.1.3 多孔瀝青混合料空隙衰變行為探索

9.2 基于連續(xù)介質(zhì)線彈性理論的空隙衰變模型

9.2.1 具有空隙的線彈性材料理論

9.2.2 基于連續(xù)介質(zhì)線彈性理論的瀝青混合料參數(shù)及其確定方法

9.2.3 多孔瀝青混合料空隙衰變規(guī)律

9.3 空隙衰變的龔帕斯模型及衰變行為

9.3.1 空隙衰變的龔帕斯模型

9.3.2 龔帕斯模型參數(shù)的確定

9.3.3 基于龔帕斯模型的空隙衰變行為規(guī)律

9.3.4 基于龔帕斯模型的空隙率預(yù)測模型

參考文獻(xiàn)

第10章 基于DEM的多孔瀝青路面空隙衰變規(guī)律

10.1 瀝青結(jié)合料二維數(shù)字重構(gòu)及離散元模型

10.1.1 瀝青結(jié)合料的數(shù)字重構(gòu)及離散元模型

10.1.2 集料顆粒的數(shù)字重構(gòu)及離散元模型

10.1.3 瀝青混合料的數(shù)字重構(gòu)及離散元模型

10.1.4 不同空隙率瀝青混合料模型的生成

10.2 間接拉伸試驗(yàn)的數(shù)值模擬

10.2.1 幾何模型的構(gòu)建

10.2.2 試驗(yàn)條件的模擬

10.2.3 數(shù)值模擬結(jié)果與分析

10.2.4 不同加載速率下間接拉伸試驗(yàn)?zāi)M

10.3 多孔瀝青路面力學(xué)響應(yīng)的數(shù)值模擬

10.3.1 模型的建立與參數(shù)選擇

10.3.2 力學(xué)響應(yīng)模擬

10.3.3 不同荷載下空隙衰變的模擬

參考文獻(xiàn)

第11章 基于拓?fù)鋬?yōu)化方法的瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)設(shè)計

11.1 瀝青混合料強(qiáng)度特性優(yōu)化

11.1.1 瀝青混合料應(yīng)變能與空隙率關(guān)系

11.1.2 瀝青混合料強(qiáng)度與應(yīng)變能關(guān)系

11.1.3 瀝青混合料強(qiáng)度與空隙率關(guān)系

11.2 瀝青混合料排水性能優(yōu)化

11.2.1 瀝青混合料的滲透性與空隙關(guān)系

11.2.2 基于拓?fù)鋬?yōu)化的滲透模型

11.3 瀝青混合料降噪性能優(yōu)化

11.3.1 輪胎/路面噪聲產(chǎn)生機(jī)理及控制方法

11.3.2 基于降噪的瀝青混合料空隙結(jié)構(gòu)優(yōu)化

參考文獻(xiàn)

…… 2100433B

《瀝青路面細(xì)觀結(jié)構(gòu)特性與衰變行為》內(nèi)容簡介：瀝青路面是由集料、瀝青和空隙形成的復(fù)雜多相復(fù)合材料。瀝青路面的使用性能與其組成材料的形態(tài)、性能和組成材料之間界面特性等細(xì)觀參數(shù)密切相關(guān)。《瀝青路面細(xì)觀結(jié)構(gòu)特性與衰變行為》綜合運(yùn)用X射線CT掃描技術(shù)、數(shù)字圖像分析技術(shù)、分形理論等方法首次對集料的形態(tài)、形貌和空隙的空間分布理論進(jìn)行了系統(tǒng)研究；通過連續(xù)介質(zhì)理論和多孔固體力學(xué)相結(jié)合，分析了寧隙的力學(xué)特性。建立了多個空隙衰變模型；基于室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)字圖像分析技術(shù)和離散元法(DEM)，對瀝青混合料中空隙分布的衰變行為進(jìn)行深入探討；利用拓?fù)鋬?yōu)化方法等手段，提出了瀝青混合料細(xì)觀特征對瀝青路面宏觀性能的影響規(guī)律。

《瀝青路面細(xì)觀結(jié)構(gòu)特性與衰變行為》可供從事道路工程科研、教學(xué)和工程設(shè)計人員參考使用，也可作為相關(guān)專業(yè)研究生教材或?qū)W習(xí)參考書。

鋁粉是用途廣泛的高熱值燃燒劑，被大量應(yīng)用于燃料空氣炸藥、高能炸藥等。但是高活性鋁粉表層氧化機(jī)理及其在含能體系中的反應(yīng)特征長期以來一直是困擾研究者的科學(xué)疑難。本項目從微觀角度入手，解析微/納米鋁粉表面氧化行為和殼-核結(jié)構(gòu)形成機(jī)理，通過對鋁粉制備工藝研究，建立鋁粉殼-核微結(jié)構(gòu)形成機(jī)制。通過物理化學(xué)的表征與分析，得到氧化膜隨鋁粉粒徑、氣氛、環(huán)境等變化的規(guī)律。通過細(xì)觀尺度的假設(shè)與建模，獲得單個鋁粒子在常溫受激狀態(tài)下、高溫高壓含氧環(huán)境中的反應(yīng)，解析鋁粒子氧化反應(yīng)機(jī)理和動力學(xué)歷程。從科學(xué)層面獲得鋁粉反應(yīng)的規(guī)律，得到準(zhǔn)確計算鋁粉受激反應(yīng)延滯期的理論公式。通過相圖繪制、在線檢測、燃燒診斷、材料表征等手段獲得理論模型的支撐數(shù)據(jù)。最終獲得細(xì)觀尺度殼-核結(jié)構(gòu)鋁粒子的氧化反應(yīng)規(guī)律，為含能材料設(shè)計、工藝制造、安全性能及能量釋放調(diào)控等奠定基礎(chǔ)。

水流在瀝青混合料內(nèi)部的滲透行為是瀝青路面損害的關(guān)鍵因素，以往都是從宏觀尺度研究瀝青路面的水損害行為。我們針對水流在瀝青路面內(nèi)部的細(xì)觀水損害行為開展深入研究。首先，借助X-ray CT（Computerized Tomography）和三維數(shù)值模擬技術(shù)，表征瀝青混合料內(nèi)部空隙的細(xì)觀分布，識別混合料內(nèi)部的空隙特征，針對材料密度連續(xù)變化特點(diǎn)，結(jié)合數(shù)字圖像處理技術(shù)，對CT圖像進(jìn)行高斯平滑和H-maxima轉(zhuǎn)換，以消除圖像噪音和降低圖像內(nèi)顆粒像素密度變異性，重點(diǎn)研究分水嶺分割算法在瀝青混合料CT圖像中的實(shí)現(xiàn)，對圖像內(nèi)粗集料進(jìn)行分割與參數(shù)量測，并對所提出的方法進(jìn)行級配驗(yàn)證，獲得了一系列研究成果，這是對瀝青混合料內(nèi)部三組份（集料、砂膠和空隙）精細(xì)分割的基礎(chǔ)；改進(jìn)了滲透測試裝置進(jìn)行瀝青路面滲透行為模擬，對穩(wěn)態(tài)水壓力模式的水流滲透沖刷行為取得一定成果。本項目的研究從細(xì)觀視角揭示封閉混合料內(nèi)部水流的細(xì)觀滲透規(guī)律，為有效控制水損害奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)。 2100433B

本項目利用先進(jìn)的數(shù)碼攝像可視化跟蹤技術(shù)和數(shù)字信息計算機(jī)實(shí)時處理技術(shù)，進(jìn)行堤壩的滲透模型試驗(yàn)，攝錄土顆粒的移動軌跡，確定形成管涌的臨界參數(shù)?；谏Ⅲw介質(zhì)顆粒流理論及其分析方法等細(xì)觀力學(xué)手段，分析滲流與土介質(zhì)的共同作用及滲流的貼壁擠土效應(yīng)，深入研究管涌形成過程的細(xì)觀力學(xué)機(jī)理。建立關(guān)于管涌形成和發(fā)展規(guī)律的細(xì)觀理論模型，利用并開發(fā)PFC2D軟件對管涌形成與發(fā)展過程中土顆粒的移動規(guī)律進(jìn)行細(xì)觀仿真模擬。結(jié)合堤防工程的管涌險情實(shí)例進(jìn)行分析研究，為管涌險情的預(yù)測和治理提供參考意見。本研究成果對防洪減災(zāi)具有重要意義。 2100433B