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对于沥青路面病害一般采用热拌沥青混合料的方式开槽修补,但是在低温季节,由于沥青材料的温度敏感性,流动性急剧下降,混合料难以施工;而且,当路面病害面积较小、地点分散、远离拌和厂时,采用热拌沥青混合料修补极为不便。因此,开发一种可预先储存一定时间,在路面出现小面积、地点分散的病害时或低温、潮湿甚至雨雪天气路面需应急抢修时,能够直接对路面进行修补,修补后路用性能良好,而且能够与原路面联接良好的路面修补材料就显得尤为必要,所以冷补沥青混合料的配合比设计十分关键。目前,对于冷补沥青混合料配合比设计国内外尚无公认的比较成熟的方法。本文尝试以传统马歇尔配合比设计方法为基础,借鉴国内外冷补沥青混合料配合比设计方法,结合冷补沥青混合料自身特点和性能要求,对传统马歇尔配合比设计方法进行适当改进,提出适用于冷补沥青混合料的配合比设计方法。并通过沥青混合料设计高温性能、低温性能和水稳定性满足技术要求的级配试验结果,分别建立高温性能、低温性能、水稳定性评价指标与分形维数的相关模型,经模型的选比,得到各路用性能评价指标与分形维数的相关模型,进而优化和完善冷补沥青混合料配合比设计的过程。本文的主要工作内容如下:(1)分形理论是研究非线性领域的一个新的研究理论,自相识性原则和迭代生成原则是分形理论的重要原则。利用分形理论建立起粒径分布函数,推导出级配分布和分形维数的计算公式,用分形维数来表征级配中粗细集料的分布,整体分形维数D、粗集料分形维数Dc、细集料分形维数Df。(2)参考正交法设计AC-13、SMA-13两种冷补沥青混合料,进行高温性能、低温性能和水稳定性试验,应用分形理论,建立的高温性能(动稳定度)、低温性能(弯曲应变和强弯曲强度)、水稳定性(动稳定度比)与分形维数(级配分形维数、粗集料分形维数、细集料分形维数)的相关模型;经模型比选,推荐出相应的路用性能预测模型:AC-13路用性能预测模型:高温稳定性:DS=58892.9-10435.1D-5.6Dc-11210.7Df;低温稳定性:εB=61733.6-8761.2Dc-12982.9Df;RB=-158.1712+87.8616D-21.3569Df;水稳定性:DB=-1.7154+0.5292D+0.2005Dc+0.4103Df;SMA-13路用性能预测模型:高温稳定性:DS=-19876.8+12213.4D-1283.ODc-2051.6Df;低温稳定性:εB=1084.5-773.1Df137.9Df2;RB=-206.5243+225.6289Dc-60.9780Dc2;水稳定性:DB=-186.0278+198.1204Dc-52.3464Dc2;(3)以满足高温稳定性、低温性能和水稳定性技术指标要求为基础,提出级配分形维数、粗集料、细集料分形维数的范围。(4)通过求得满足高温性能、低温性能和水稳定性能评价指标技术要求的分形维数范围,选取分形维数推出级配各粒径的通过率,应用路用性能预测模型进行路用性能检验,最终得到满足路用性能要求的优良的级配,优化冷补沥青混合料配合比设计中的级配选择和设计,进而提出基于路用性能的AC-13、SMA-13冷补沥青混合料配合比设计方法,为AC-13、SMA-13冷补沥青混合料的设计及工程应用提供参考,具有一定的实际应用价值和意义。