基于图像技术的沥青混合料细观结构研究进展

基于数字图像处理技术来研究沥青混合料的细观结构,回顾沥青混合料细观结构静态及动态识别的研究进展,其后列出一幅数字图像处理技术流程图并对获取沥青混合料内部结构图像方法(X-ray CT技术)进行了详细介绍;对通过图像处理技术来描述混合料内部结构特征,即集料形状及分布、接触特性和空隙分布规律等方面的研究进展情况进行论述,介绍了运用有限元、离散元和边界元这3种数值模拟方法及有关沥青混合料细观力学特征的虚拟试验.研究表明:X-ray CT无损伤扫描技术能较好识别沥青混合料内部细观结构特征;数值模拟结合有限元、离散元或边界元法能将沥青混合料内部细观结构与其宏观性能之间建立有机联系;虚拟试验应用能很好帮助理解宏观试验结果.在集料形状与分布研究中,尚未形成统一的评价指标,且不同研究人员采用不同的评价指标;X-ray CT技术精度问题和适用范围还需进一步改善;集料、沥青胶浆和空隙这3者之间还未建立有效的区分方法.通过总结数字图像处理技术对沥青混合料细观结构的应用,以期为后续关于沥青混合料宏观-细观-微观研究提供参考.     

温拌沥青混合料压实特性的宏细观分析

针对不同成型方式、压实次数下的温拌与热拌沥青混合料,在做试验研究的同时采用数字图像处理技术获取其内部空隙、集料的分布图像,并分别用空隙分维数、颗粒面积比进行定量描述,以此从宏观与细观两个层面共同分析混合料的压实特性。分析结果表明:用空隙率与空隙分维数分析可得到基本一致的结论;温拌沥青混合料用旋转压实成型其内部不同层面的空隙、集料的分布结构较为接近,用马歇尔击实成型其内部竖向的集料排列紧密程度较大。     

不同级配橡胶沥青混合料细观结构特性研究

为全面研究常用沥青混合料级配的空隙特性,以确定适合橡胶沥青的混合料结构,选择AC-13C、SMA-13、SAC-13和AR-AC-13S四种常用级配的橡胶沥青混合料,通过X-ray CT技术和图像处理技术获取橡胶沥青混合料内部结构中的空隙分布数值参数,分析四种级配的混合料细观特征。结果表明:四种级配的空隙分布各有特点,连续级配的内部空隙比间断级配更少,内部密实度更好,应能用于橡胶沥青混合料。     

泡沫沥青冷再生混合料空隙分布特征研究

文章采用CT扫描技术和数字图像处理技术获取泡沫沥青冷再生混合料细观空隙特征,分析空隙特征沿试件高度方向的分布规律,提出基于“级配”理论的空隙尺寸分布Weibull双参数模型。结果表明：随着细集料比例增加,再生料试件内部空隙率逐渐降低,空隙数量逐渐减少。同时,Weibull分布函数模型中的“尺度参数”λ减小,“形状参数”k增大,即空隙分布更均匀。试验结果可为泡沫沥青冷再生混合料空隙演化规律研究提供一定参考。     

基于数字图像与颗粒流程序的沥青混合料单边切口梁试验

为了在细观尺度下模拟沥青混合料的断裂过程,借助数字图像技术获取了1.18 mm粒径以上的沥青混合料细观结构,运用离散元程序PFC2D内置"Fish"语言,构建了包含粗骨料、沥青胶浆和空隙在内的沥青混合料非均质虚拟试件,对虚拟试件微观组成成分之间的接触赋予了相应的微观接触模型,采用离散元方法实施了单边切口小梁虚拟3点弯曲试验。研究结果表明:自定义时步大小功能可以大幅提高非均质离散元模型的运算效率;采用沥青胶浆动态模量作为静态模拟时接触刚度所对应宏观参数更为合适;参数校准后模拟得到的整体断裂响应与室内试验结果之间的联系较好;仅采用试件单面图像信息构建模型进行力学性能预测缺乏可信度;基于离散元程序的虚拟试验方法可以作为研究沥青混合料断裂行为的辅助手段。     

沥青路面微细观结构特性分析

采用一种新的扫描技术（X射线CT技术）,研究沥青路面多尺度、集料、空隙等微细观结构特性。运用X射线层析摄像法和分形理论对集料的微细观和沥青混合料空隙空间分布进行描述,采用盒维数对沥青混合料空隙微细观特性进行评定。初步建立沥青路面微细观结构特性研究理论方法,为进一步研究沥青路面微细观结构特性与宏观路用力学性能奠定理论与技术基础。     

沥青混合料劈裂试验的颗粒流程序模拟研究

为了从细观角度模拟分析沥青混合料的低温开裂行为,选取了4种集料类型、4种矿料级配类型,运用颗粒流程序PFC2D内置"Fish"语言,重构了包含沥青砂浆和粗集料在内的沥青混合料细观数字试件,采用离散元方法实施了虚拟劈裂试验。研究结果表明:离散元模拟得到的劈裂抗拉强度与室内试验结果的匹配程度较好;试件在加载至峰值荷载前,内部已萌生一定数量微观裂纹,极值点荷载后微观裂纹数量大幅增加;高强度集料组成的混合料基本沿着集料与砂浆的界面发生破坏,低强度集料则部分会被裂纹贯穿;基于颗粒流程序的虚拟劈裂试验可以作为研究沥青混合料断裂特征的辅助手段。     

基于X-ray CT的沥青混合料计算机辅助设计技术的研究进展

利用X-ray CT技术,获取沥青混合料内部结构组成,分析体积参数,进而完成沥青混合料的计算机辅助设计的研究已成为沥青路面技术领域的关注热点.重点介绍了在利用X-ray CT进行沥青混合料体积组成分析与差异性物质辨识、混合料内部结构组成的三维图像重构、沥青混合料性能的虚拟试验等方面研究时存在的问题和可能的解决方法.同时,提出了进一步研究所需要解决的一些关键技术,给出了一个技术路线图以供日后的研究参考.     

沥青混合料内部空隙分布特征(英文)

利用X-ray CT无损检测设备分别对Marshall与SGC成型的AC-16、SMA-16与OGFC-16三种沥青混合料的内部结构进行扫描,利用数字图像处理技术,分析了混合料内部的空隙分布特征.分析结果表明:沥青混合料内部空隙呈不均匀分布状态,其变异性受成型方式与级配型式的影响.在试件的高度方向,SGC成型试件的内部空隙总体上呈现"两头大、中间小"的特性,但Marshall成型试件的空隙分布特征并不显著.在试件的横向,AC-16与SMA-16试件的空隙较多地分布在试件边缘,试件呈"外疏内密"状态.     

再生沥青混合料单轴静态蠕变试验的离散元仿真

根据新拌沥青混合料细观力学研究现状,提出了基于三维离散元方法和虚拟图像技术的再生沥青混合料细观力学仿真思路,并介绍了实现过程.利用虚拟图像技术,生成基于再生沥青混合料细观结构的虚拟试件,建立了离散元细观模型,提出了细观模型参数的确定方法.利用再生沥青胶浆单轴静态蠕变试验,获得了再生沥青胶浆的细观模型参数.依据时温等效原理,进行了粘弹性参数转换,以提高模型的计算效率.采用PFC3D离散元方法,利用PFC自带的FISH语言,编制相应的程序,输入转换后得到的模型参数.使用模型参数模拟再生沥青混合料单轴静态蠕变的虚拟试验,并与再生沥青混合料室内试验结果进行对比,验证了虚拟试验的合理有效性.