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分形维数在改性沥青性能分析中的应用研究
| 论文题名： | 分形维数在改性沥青性能分析中的应用研究 |
| 关键词： | 改性沥青;分形维数;微观结构量化;荧光显微镜图像;流变试验 |
| 摘要： | 随着分形学在材料学中的发展，分形理论也开始被人们应用于道路沥青研究当中。针对目前该理论在材料学领域的发展，本文采用国内外SBS改性沥青微观结构量化的方法，结合改性沥青自身的特点，以阿尔巴尼亚天然岩沥青、橡胶粉改性沥青和SBS改性沥青为代表，建立三种不同掺量改性沥青与分形维数之间的联系，为分形维数作为改性沥青的性能指标提供合理的依据。 首先在不同的掺量下制备阿尔巴尼亚岩沥青（ARA）、橡胶粉和SBS三种已应用于实际工程的改性沥青，获取不同掺量沥青、不同种类的改性沥青的荧光显微图像。通过IMAGEJ软件对其均匀性分析完成后筛选出合适的荧光图像，利用FRACLAB计算其分形维数，分析微观结构与分形维数之间的关系。结果表明，各掺量的改性沥青的相关系数≈1，最大误差均≤5%，说明散点图拟合曲线的拟合结果较好，即此方法计算出的分形维数有着高精确度，并且三种不同的改性沥青有着不同的微观结构，整体趋势相同，与改性沥青的基本性能存在着一定的关系。 为了进一步探寻这种关系的可靠性，在宏观层面上，通过动态剪切流变（DSR）试验建立分形维数与改性沥青基本指标及流变性能之间的联系，分析分形维数用于评价改性沥青的正确性。研究结果表明，ARA改性沥青在分形维数达到0.9左右时，其基本性能会显著提升，对应的掺量为15%~20%；橡胶沥青的分析维数达到1.4812左右时，表现出良好的微观结构与宏观性能,对应的掺量约为20%；分形维数1.6916是SBS改性沥青微观结构开始出现连续网状结构的转变点，此时的掺量约为5%。 改性沥青的均匀性可以通过微观结构量化的方法得出，分形维数与三大指标、黏度、复数剪切模量、相位角及车辙因子存在明显的规律性，因此分形维数在一定程度上可以作为改性沥青的质量做出评价并可以通过分形维数得到改性沥青的最佳掺量。 |
| 作者： | 杨浩 |
| 专业： | 工程(建筑与土木工程) |
| 导师： | 孟勇军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广西大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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