沥青路面细观结构特性与衰变行为

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分形的尢标度性

2.1.4分形理论在沥青混合料研究中的应用

2.2X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

4.3.3X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

4.4.3X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

　　本书在沥青路面细观结构特性及其衰变行为等方面进行了深入探索。本书研究成果初步实现了对沥青混合料细观结构信息的深入挖掘和虚拟评价，揭示了沥青混合料细观结构的本质属性和内在规律，有助于重新审视现行沥青混合料的设计方法，阐释沥青路面一些病害的形成机理，同时，为将来在沥青混合料设计阶段预测沥青路面使用期间的路用性能奠定了坚实的基础，为将来混合料由体积设计过渡到性能设计迈出了成功的第一步。　　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。本书综合运用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。　　本书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。