基于图像处理的集料形态特征定量评价

数字图像处理技术的引入,将会实现矿质集料颗粒形态特征的直接、客观的定量评价。通过对矿质集料数字图像进行噪声消除、图像分割、二值化形态学处理、边缘跟踪以及颗粒分析,得到了各个集料颗粒的面积、周长、拟合椭圆等形态特征参数。进一步对各参数进行统计分析,得到了针对集料的圆度、棱角性、表面纹理以及针片状颗粒含量等形态特征指标的分析结果。基于成像相关知识,采用基于LED光源的背光图像采集平台,对不同档位的集料颗粒形态特征进行定量评价和分析。试验结果表明:通过数字图像处理技术对不同档位集料颗粒形态特征参数进行图像描述,可以遴选出高效可行的有利于定量分析形态特征的参数;背光源采集方法可以更好提取集料颗粒图像边缘特征,使图像更有利于后续处理;不同档位下集料的圆度趋势比较明显,随粒径的增大而减小;棱角性变化与圆度截然不同,其中粗集料棱角性基本不变,而细集料随粒径的增大变化明显;粗集料的纹理指标值变化不大;粗集料的针片状颗粒含量为0,细集料的针片状颗粒含量大于1%。研究可以为矿质集料进场质量的过程控制提供快速高效的定量依据。     

基于Image-Pro Plus的粗集料针片状颗粒评价方法

为了快速、准确地测出粗集料中针片状颗粒的含量,运用Image-Pro Plus对集料的数字图像进行测量,并引入了平面形状指数和片状系数2个参数,建立了针片状颗粒评价模型,得到试验样本的针片状颗粒含量及其波动图。将评价模型测得的数据与游标卡尺法测得的结果进行对比分析。结果表明:模型测得针片状颗粒含量的误差在允许范围内,且当颗粒平均粒径越大,误差越小。因此通过Image-Pro Plus建立的针片状颗粒评价模型有良好的可行性,具有快速、准确的优点。     

提高沥青路面碎石加工质量的方法

针对影响沥青混合料生产质量及沥青路面使用寿命的各种因素,提出对碎石粒径与级配、颗粒组成一致性、粗集料中0.075mm颗粒含量、针片状颗粒含量的控制方法。结合工程实践及规范,证明了所提出的各种方法的可行性和有效性,为改进集料的生产质量提供了帮助。     

水泥稳定碎石铣刨粗集料路用性能评价

为了探究水泥稳定碎石铣刨料用于道路底基层的可行性,进行了吸水率、表观密度、压碎值、针片状含量等试验,评价了再生集料的物理及力学指标;进行了SEM微观图像和EDS成分检测,分析了微观形态及化学成分。结果表明:水泥稳定碎石铣刨粗集料吸水率为3.2%,表观密度为2.673 g/cm~3,压碎值为32.9%,针片状含量为7%,满足二级及二级以下公路水泥稳定碎石的底基层粗集料主要指标要求。     

集料针片状颗粒含量对CBR的影响

针片状颗粒多呈细长或扁平状,在施工压实过程或正常行车过程中易被压碎,造成级配细化、集料间嵌挤作用减弱,影响混合料的路用性能。为研究针片状颗粒含量对集料间嵌挤力的影响,通过改进的集料承载比(CBR)试验,开展了针状与片状颗粒含量对CBR和破碎率的影响研究,建议骨架嵌挤型级配或可靠度要求较高的工程所用粗集料中的针片状颗粒含量不宜超过10%,其他级配或工程所用粗集料中的针片状颗粒含量不宜超过20%。     

基于图像分析的粗集料三维形态指标研究

粗集料的三维形态特征对沥青混合料的路用性能有着重要影响.为了获取不同岩性、不同粒径粗集料的三维形状特征,利用粗集料形态特征研究系统,结合数字图像处理技术和数理统计方法,对不同岩性、不同粒径、多组粗集料进行了室内试验分析,方便准确地获取了集料的厚宽比和球度比的三维形态特征指标,并对石灰岩、花岗岩、玄武岩、安山岩、卵石,粒径分别为4.75 mm、9.5 mm、13.2 mm、16 mm、19 mm、26.5 mm的粗集料三维形态指标进行对比统计分析.试验结果表明:对于石灰岩、花岗岩、玄武岩、安山岩和卵石,当保证率为95％时,石灰岩的厚宽比最小,为0.290,其片状性较大,玄武岩的厚宽比最大,为0.366,其片状性较小.对于不同粒径的粗集料,花岗岩的厚宽比标准差最小,其变异性最小.花岗岩的球度随粒径变化最敏感,卵石的球度最接近1,即卵石的三维形状更接近球体.     

粗集料针片状含量对沥青混合料抗重载性能的影响

粗集料的针片状对沥青混合料的高低温、水损害性能均有较大的影响,《沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中针对粗集料的针片状进行了规定,但是对针片状的技术指标要求过低。根据内蒙古地区实际施工情况,结合本地区气候状况和荷载特点,对粗集料的针片状提出具体的指标要求,降低集料针片状对沥青混合料的影响,通过AC-16、AC-20和AC-25三种沥青混合料设计了四种级配类型,在混合料粗集料中添加不同的针片状含量,对沥青混合料的动稳定性能进行检测,通过数据分析得知,对于AC-16型改性沥青混合料针片状含量不宜高于9%,对于AC-20型改性沥青混合料与AC-25型普通沥青混合料针片状含量不宜高于12%。     

基于图像分析的粗集料形状特征参数及分布规律

沥青混合料的路用性能受粗集料的形状特征影响显著。为解决集料基本轮廓形状特征的测量和表征问题,通过对集料进行清洗、染色、烘干、平铺拍照等一系列试验,使用MATLAB软件编程计算,对试验采集的玄武岩粒径分别为4.75,9.5,13.2,16,19 mm的粗集料图像进行了增强、分割等处理。基于数字图像处理技术计算得到不同粒径集料的大小指标(长短轴、周长和面积)。引入形状参数指标(矩形度、形状指数和棱角性),通过集料大小指标计算了不同颗粒的形状特征参数。基于统计学方法研究了各形状特征参数的分布规律,利用线性回归模型分析了各形状特征参数与级配的相关性,并通过形状参数对集料加工和混合料级配进行了评价。结果表明:矩形度在数值上体现出较好的一致性,平均值与最大值变化幅度小,粒径为9.5 mm的集料矩形度分布更均匀;形状指数的平均值和最小值变化不明显,在数值上其差异性较大;不同粒径集料的棱角性差异性较大,棱角性大于1.20的集料颗粒较少;矩形度和棱角性与集料级配之间有着较好的相关性,而形状指数与级配不相关;矩形度和棱角性能够表征混合料级配的粗细;形状指数可以评价集料加工是否符合要求,为混合料级配范围的确定提供依据。     

粗集料棱角性试验方法研究

针对粗集料棱角性评价方法进行理论和试验研究。从集料棱角性定义出发,考虑其对混合料路用性能的影响。提出松装密度、振装密度和流动时间3种评价粗集料棱角性的试验方法,并对石灰岩碎石、玄武岩碎石和破碎河滩料粗集料棱角性进行评价。研究针片状颗粒和浑圆状颗粒（破碎河滩料）含量与棱角性的关系,提出基于3种试验方法的粗集料棱角性技术指标及标准。     

经济型SMA沥青混合料路用性能研究

通过室内试验,分析了粗细集料含量、粗集料针片状颗粒含量、沥青用量等不同因素对经济型SMA混合料高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性的影响规律。试验结果表明,以高低温性能兼顾最优为原则,经济型SMA混合料粗集料的最佳含量为74%,粗集料针片状颗粒含量不应大于12%。对实体工程的跟踪检测发现,经济型SMA路面具有优良的路用性能,其抗滑性能初期衰减较快,之后逐渐趋于稳定,且满足路用要求。     

取样部位对集料技术指标测试结果影响的试验研究

对6种规格集料从料堆顶部、中部和底部3个部位进行取样,分别测试了颗粒级配和针片状颗粒含量。测试结果表明：10~20mm规格集料颗粒级配平行试验在关键筛孔处通过率变异性相对于其他规格集料较大,并且在堆料时易发生离析,在取样检测时应严格按照规程要求取样。取样部位对集料规格范围较小即相邻筛孔不超过5mm的集料的颗粒级配和针片状试验结果影响不大。因此推荐在集料生产过程中相邻筛孔不宜超过5mm。     

花岗岩针片状对高性能混凝土性能的影响

该文为解决高性能混凝土粗骨料原材料供应不足的问题,同时对粗集料选择及材料性能评测提供参考,对工程的原材料本地化和短缺材料的可替代化提供理论依据。通过结合当地花岗岩地材情况与高性能混凝土研究现状,经过试验与实际工程相结合,分析了花岗岩物理性能、针片状颗粒比例关系对压碎值、混凝土耐久性与强度影响的变化趋势。研究结果表明:花岗岩针片状颗粒含量与高性能混凝土强度成线性关系,针片状含量越多混凝土强度越低;对C50混凝土而言,花岗岩针片状含量在2%以上时强度的下降十分明显,对C40以下混凝土针片状含量4%以上时强度才会有较大影响;花岗岩针片状含量对混凝土强度的影响随着混凝土配置强度的提高而增大。     

沥青面层用粗集料针片状颗粒和含泥量技术指标研究

根据高速公路表面层沥青混合料用粗集料质量技术要求,针对石灰岩粗集料的针片状含量对集料压碎值、骨架的影响和对沥青混凝土的高温稳定性、水稳定性的影响进行了试验研究,并分析了集料含泥量对沥青混凝土的水稳定性、高温稳定性的影响：研究结果表明,针片状含量对于集料性能影响显著,舍泥量对于沥青混凝土的各项路用性能都有明显影响：对高速公路沥青面层用粗集料,针片状颗粒含量按10％控制,含泥量技术指标建议采用0．5％控制     

针片状含量与沥青混合料性能的关系分析

针对重庆地区高速公路集料状况，通过对集料添加不同比例针片状颗粒，研究针片状含量对AC-20C沥青混合料性能的影响。研究表明，重庆地区沥青路面集料针片状含量波动范围较大，多数针片状含量为5％～15Yoo；随着针片状含量的增加，最佳油石比和空隙率增大，马歇尔稳定度、动稳定度、冻融劈裂抗拉强度比和残留稳定度均降低，降低了沥青混合料的高温稳定性和水稳定性，对沥青混合料产生不利影响，建议沥青路面粗集料针片状颗粒含量不宜超过15％。     

集料针片状颗粒含量指标试验研究

为探讨集料的针片状颗粒含量对沥青混合料性能的影响,设计由不同岩性、不同针片状颗粒含量集料组成的AC-13和SMA-13沥青混合料,采用旋转压实法(SGC)制作试件进行体积指标、高温稳定性、水稳定性、抗疲劳性能试验。结果表明,AC-13沥青混合料矿料中3∶1型针片状颗粒含量≤30%、SMA-13沥青混合料矿料中3∶1型针片状颗粒含量≤20%时,对沥青混合料体积指标、高温稳定性、水稳定性及抗疲劳性能的影响不显著,建议对集料针片状颗粒含量提出AC类混合料≤30%、SMA类混合料≤20%的控制要求。     

风化石粒料基层材料抗剪强度变化规律研究

采用自行研制的大型剪切仪,对2种风化石粒料进行了直接剪切试验研究,分析了粒料级配、粗集料含量、最大粒径以及小于0．6mm颗粒含量对风化石抗剪强度参数的影响。结果表明,风化石粒料的φ值受粗集料含量(R4.75)的影响较大,且φ存在最大值,强度高的粒料其φ值亦高;粒料的C值则与小于0．6mm颗粒含量有较好的相关性。     

再生粗集料棱角性对混合料高温性能评价

为分析再生粗集料棱角性对混合料高温性能的影响,采用动态颗粒图像分析仪测试了石灰岩、花岗岩、旧集料(花岗岩)3种集料不同粒径颗粒的形态结构,以球形度、凸形度、粗糙度3个指标定量评价集料颗粒的棱角性,分析集料棱角性的变化特征及不同掺配比例再生粗集料的棱角性与再生沥青混合料高温稳定性的相关性。结果表明:集料颗粒棱角性与其粒径大小呈线性相关,随着集料颗粒粒径的增大,其棱角性降低;旧集料与所选新集料相比,其棱角性会有一定程度降低;再生粗集料的棱角性随着旧集料掺配比例增大而减小,再生粗集料的棱角性与再生沥青混合料高温性能呈高度线性相关。     

粗集料形状对热拌沥青混合料永久变形力学行为的影响

该文定义了一套完整的不同水平上的基于成像技术的粗集料形状指数,即扁平状和针片状比率、棱角性指数和表面构造指数,探讨了它们对热拌沥青混合料永久变形力学行为的影响.对粗集料进行了图像分析,并制备了18个Superpave热拌沥青混合料试件(利用10个州公路局的现场拌和方法),在一定高温条件下测试它们的永久变形.通过对测得的永久变形数据与粗集料的形状指数相关分析,可知永久变形与表面构造指数有很好的相关性.由于混合料中扁平状和针片状颗粒含量较低,扁平状和针片状比率对永久变形的影响不明显.而棱角性指数和表面构造指数对永久变形有较大的影响.提出了用颗粒几何干涉的概念来解释粗集料形状对沥青混合料稳定性和永久变形行为的影响机理.     

集料质量对沥青混合料的影响及其控制措施

分析粗、细集料不能满足相关指标会对沥青混合料高温稳定性、水稳定性的影响以及原因。简要介绍集料针片状含量、磨光值以及软弱颗粒对沥青混合料的影响及危害,并提出相应的控制措施。     

密级配沥青混合料均匀性评价

为了克服传统沥青混合料均匀性评价准确度低和耗时长的不足,采用数字图像技术定量评价不同类型的密级配沥青混合料均匀性。提出相邻粗集料区域面积比相对平均差作为评价指标来分析评价SMA-13和AC-13C两种类型混合料的均匀性。结果表明：SMA-13比AC-13C的相邻粗集料区域面积比相对平均差降低了33.1%,SMA-13的均匀性显著好于AC-13C。集料粒径的不同对混合料均匀性有较大影响,各档粗集料的均匀性随粒径增长呈二次抛物线分布规律,4.5~9.5mm档位集料的均匀性最好,＞13.2mm档位集料均匀性最差。混合料的局部与整体均匀性存在较好的对比效果。