基于彩色数字图像技术的粗集料松方密实方法选择

为确保沥青混合料集料骨架结构的形成,需要找到一种与路面沥青混合料相近的粗集料密实成型方法。基于彩色阈值分割技术,准确提取粗集料颗粒,根据颗粒的积聚状态特点,利用粗颗粒长轴与X轴正方向的夹角角度为评价指标,研究振实、捣实和旋转压实3种粗集料密实方法的粗集料堆积形态,并与沥青混合料试件粗颗粒长轴夹角进行对比。结果表明:基于彩色图像处理技术,避免了大颗粒被判断为小颗粒的误差,保证全部粗集料颗粒均被有效提取。捣实法粗集料夹角明显小于沥青混合料试件统计结果,粗集料松方振实法与沥青混合料试件颗粒长轴夹角统计结果数据最为接近,与捣实和旋转压实相比,是一种更为准确的粗集料密实方法。     

细集料对沥青混合料空隙率影响分析

采用不同细集料、级配类型、油石比、沥青类型和成型方法成型试件进行试验，研究细集料对沥青混合料空隙率的影响，并计算试件空隙率。试验结果表明，采用玄武岩粗细集料成型试件，试件空隙率明显偏大，都超出规范要求范围；采用玄武岩粗集料和石灰岩细集料成型试件，试件空隙率较小，都满足规范要求。其主要原因是玄武岩细料毛体积密度偏大，并且其不容易压实。建议最好采用玄武岩粗集料和石灰岩细集料成型试件，慎重采用玄武岩粗细集料成型试件，如该地区缺少石灰岩细集料，则应先检测玄武岩细集料的特性。     

集料棱角对沥青混合料性能影响研究

利用棱角不同的粗、细集料制备了5种沥青混合料试件,通过单轴蠕变和间接抗拉强度试验,研究了集料棱角对混合料体积特性及疲劳性能的影响。利用抗裂性能试验,并结合有限元分析方法,分析了集料棱角与沥青混合料开裂间的关系。利用车辙试验研究了集料棱角与混合料抗车辙性能之间的关系。研究成果表明:1)集料棱角值越高,需要越高的沥青用量才能达到沥青混合料设计标准,而较高的沥青用量,就增加了沥青粘弹性,进而对沥青混合料抗裂能力产生积极影响;2)集料棱角也会因应力集中而造成开裂。集料棱角间的嵌挤作用会对沥青混合料的抗车辙产生重要影响,棱角值越高,嵌挤作用越强,抗车辙性能越好。利用有限元软件对混合料微观结构的分析验证了室内试验结果。     

不同短切纤维沥青混合料体积参数研究

通过在沥青混合料中掺入不同种类短切纤维进行马歇尔击实试验,测定混合料的毛体积密度Gm、空隙率VV、矿料间隙率VMA、粗集料矿料间隙率VCAmix以及饱和度VFA等体积参数。研究不同短切纤维对AC-13沥青混合料体积参数的影响,并分析了纤维影响混合料体积参数的机理。结果表明:与无纤维沥青混合料相比,PET纤维沥青混合料体积参数并无明显变化,而掺入PAN纤维、PVA纤维、聚酯纤维及木质素纤维的沥青混合料的体积参数变化显著。     

粗集料压碎值对多孔沥青混合料体积特征与路用性能的影响

为了明确粗集料压碎值对多孔沥青混合料性能的影响,选取玄武岩、破碎砾石和石灰岩3种不同压碎值的粗集料.首先采用击实试验模拟分析了粗集料和多孔沥青混合料受荷后的级配变化规律,其次探究了粗集料压碎值对多孔沥青混合料体积指标和路用性能的影响.研究结果表明:粗集料和沥青混合料受荷后9.5 mm筛孔集料的质量通过率变化最大,4.7...     

玻璃沥青混合料的制备与路用性能研究

将玻璃珠集料掺加在环氧沥青混合料中制备了玻璃沥青混合料,研究了玻璃珠掺量对玻璃珠集料环氧沥青混合料和玻璃珠集料SBS改性沥青混合料最佳油石比和路用性能的影响。结果表明,玻璃珠集料环氧沥青混合料和玻璃珠集料SBS改性沥青混合料的最佳油石比都会随着玻璃珠掺量的增加呈现逐渐减小的趋势;玻璃珠掺量的增加不会对玻璃珠集料环氧沥青混合料的稳定度产生明显影响,但是玻璃珠集料SBS改性沥青混合料的稳定度会随着玻璃珠掺量的增加而逐渐减小。密封处理(水)不会对混合料试件的稳定度产生显著影响;随着玻璃珠集料掺量的增加,混合料试件的马歇尔稳定度、残留稳定度MSR、冻融劈裂强度比TSR都呈现逐渐减小趋势,且环氧沥青混合料的TSR要高于SBS改性沥青混合料。随着玻璃珠集料掺量从0增加至26%,混合料的动稳定度呈现先增加后减小特征,4种玻璃珠集料掺量的混合料的动稳定度都满足GB/T 30598—2014标准要求。蚀刻后混合料试件的表面摆值都有不同程度减小,玻璃珠集料掺量为16%～26%的混合料试件的蚀刻前后摆值BPN_b和BPN_p都低于玻璃珠集料掺量为0的试件,蚀刻后摆值损失率则会随着玻璃珠集料掺量增加而增大。     

基于图像处理的粗集料细观分布均匀性研究

沥青混合料的均匀性对其物理力学性能具有重要影响,是沥青混合料基因组的重要构成及研究对象。为了给沥青混合料精细化设计提供参考,该文基于数字图像技术,针对3组不同级配,在不同击实条件下深入分析马歇尔试件粗集料分布的均匀特性,进而评估粗集料分布均匀性量化指标与沥青混合料宏观力学性能的关系。结果表明：马歇尔试件粗集料分布具有两端稍少而中间较多、粗集料数量最大值出现在试件高度1/3～2/3处的特征,击实次数的增加有助于增加沥青混合料分布均匀性;级配对粗集料分布均匀性具有重要影响,粗级配具有更好的均匀性,对于不同粒径集料表现为粒径越小分布均匀性越好;标准差可作为粗集料分布均匀性的定量评价指标,随着标准差数值的减小,沥青混合料具有越来越好的抗车辙性能。     

基于抗车辙性能的多碎石沥青混凝土骨架状态分析

抗车辙性能的正交试验表明,随着粗料含量增加,多碎石沥青混凝土骨架结构增强,抗车辙性能增强,正交分析中水平效应值为0时对应的粗料含量即为悬浮结构与骨架结构的分界点,约为66．5％。定义粗集料间隙率VCA与混合料中粗集料间隙率VCAmix为撑持度C,平均车辙深度基本上随C值的减小而减小。按体积设计法计算时,空隙率为4％时能形成骨架结构,但经现场压实空隙率达到7％后,骨架结构已被撑开,因此考虑现场压实条件下设计采用的空隙率应更低。     

沥青混合料非均质多层次形态特征虚拟试件的三维随机重构

为真实反映沥青混合料内部非均质(粗集料、砂浆和空隙)多层次(矿料级配)结构特性,基于离散元方法,提出了模拟沥青混合料三维细观结构的随机生成算法。采用三维离散元程序(PFC3D)内球形单元相互重叠构成不规则形状的单个集料颗粒;结合区域内多个集料的随机投放技术,建立了可考虑集料不规则形状、级配特征、集料体积含量以及空隙分布的沥青混合料三维离散元虚拟试件。研究结果表明,该算法及程序操作简便,切实可行,为沥青混合料或其他矿物质混合料空间结构重构提供了一种新途径,有效缓解制备试件样本对试验室条件以及人力物力的依赖。     

基于分形理论的沥青混合料车辙试验研究

用分形理论对沥青混合料中粗集料骨架间隙的特征进行了分析评价.通过对混合料试件的切割获取截面图像,应用数字图像处理技术,得到粗集料骨架间隙的分形维数,提出了计算方法.以FAC-20为例,计算了原始试件和车辙试验中不同加载时段粗集料骨架间隙分形维数的变化情况,在粗集料骨架间隙的分形维数与力学性能之间建立了联系.     

沥青混合料设计的主骨料空隙体积填充法研究及应用

提出了根据主骨料空隙体积设计沥青混合料级配的新方法——主骨料空隙体积填充法。这一设计方法简便实用，能保证沥青混合料的嵌挤骨架结构，可用于设计任意空隙率的沥青混合料，且设计误差小，无需反复试配，具有较大的理论研究和实用价值。     

沥青混合料骨架稳态参数及模型

为明确沥青混合料粗集料的骨架特征参数与路用性能之间的相关性，基于优化的分级掺配设计方法设计3种骨架密实型沥青混合料，采用数字图像处理技术观察混合料粗集料骨架特征参数转变的全过程，结合路用性能试验建立基于骨架特征参数的动稳定度估算模型，研究骨架参数的合理范围。研究结果表明：采用简化的分级掺配设计方法可以得到3种不同骨架特征的沥青混合料；混合料的空隙率和矿料间隙率VMA随着粗集料分级掺配次数的增加而降低，稳定度和动稳定度指标则随着掺配次数的增加而增加；混合料密度和有效沥青饱和度VFA最大值出现在二级掺配混合料中，采用间断级配有利于增加混合料的密度；随着掺配次数的增加，混合料粗集料接触点数量先增多后减少，但集料长轴水平倾角呈减小趋势；成型后混合料粗集料长轴初始倾角越小，混合料的动稳定度越高；试验数据暗示了沥青混合料存在一个粗集料骨架初始接触点数与初始倾角的合理范围，使混合料在一定的压实功下能够形成稳定的骨架嵌挤结构；混合料的粗集料接触点不宜过多，级配设计时应将粗集料接触点的数量控制在一个合理范围内；建立的沥青混合料动稳定度估算模型可分辨出粗集料接触点、倾角和沥青种类对混合料动稳定度的影响，但仅适用于有显著骨架特征的混合料。     

不同粗集料组成的沥青混合料性能研究

粗集料是沥青混合料骨架结构的重要组成部分,不同种类和性质的粗集料对沥青混合料性能的影响各不相同。选取了7种不同种类和产地的粗集料,进行了基本物理力学性能试验,并以AC-16C粗型密级配为例,考察了不同粗集料对沥青混合料性能的影响。结果表明,粗集料性能对沥青混合料高温稳定性和水稳定性具有显著的影响,对低温抗裂性无影响,在固定其他条件的情况下,粗集料表观密度越小、吸水率越大,其沥青混合料动稳定度D S和劈裂强度比TSR越大。     

粗集料接触参数对沥青混合料损伤演化的影响

为了揭示沥青混合料内部细观损伤对宏观性能的影响，基于DIC方法与四点弯曲疲劳试验，对不同粗集料接触状态的混合料细观损伤尺度效应进行研究。首先以颗粒堆积理论与粒子干涉理论为基础，提出可表征细观主骨架结构状态的颗粒接触主力链配位参数（n_pfc）计算方法。采用SAC设计方法，通过控制关键筛孔2.36~4.75 mm的分计筛余质量百分比，设计4组可反映不同粒径尺寸集料组合形式的SAC16级配（B60S00~B60S15），计算不同级配沥青混合料对应的npfc。其次，结合DIC方法与四点弯曲疲劳试验，分析疲劳荷载作用下沥青混合料小梁试件水平应变场演化特征，并提出混合料疲劳损伤因子定量分析方法。最后对不同粗集料接触参数的沥青混合料的细观损伤演化特征、疲劳损伤因子D_FD及表征宏观抗疲劳性能的K_m进行分析。研究结果表明：随着疲劳荷载作用次数的增加，4种不同n_pfc混合料的水平应变量逐渐增大，各D_FD也均显著增加；随着n_pfc的增大，D_FD明显减小，当n_pfc=7.73~9.55时，D_FD较小，混合料的疲劳细观尺度损伤叠加效应较小；同时，随着n_pfc增加，K_m呈先增大后略微减小的趋势；当n_pfc=7.73~9.55时，对应的宏观抗疲劳性能较好；因此，选取合理的n_pfc可优化沥青混合料内部主骨架细观结构状态，减少细观尺度损伤叠加效应影响，提高沥青混合料的宏观抗疲劳性能。     

不同岩性细集料对沥青混合料路用性能的影响研究

分别采用玄武岩细集料及石灰岩细集料和玄武岩粗集料制备两种不同的AC-13C改性沥青混合料，以及分别采用花岗岩细集料及石灰岩细集料和花岗岩粗集料制备两种不同的AC-25C普通沥青混合料，对两组不同岩性的沥青混合料进行室内路用性能试验，分析两种不同岩性细集料对沥青混合料性能的影响。结果显示:粗集料为玄武岩时，用石灰岩细集料代替玄武岩细集料，能够提高混合料的水稳定性和高温稳定性；粗集料为花岗岩时，用石灰岩细集料代替花岗岩细集料不利于混合料的水稳定性和高温稳定性。     

沥青砂浆中油砂比的确定方法

沥青混合料是目前工程领域使用较为广泛的一种路面材料,其配合比是影响其性能和使用状况的一个关键性的指标,所以,对于沥青混合料而言,配合比的确定至关重要。与之类似的沥青砂浆,其配合比应该怎么确定,一直是困难的问题。文章根据现在工程中所使用的沥青混合料的配合比,通过相同骨料表面积包裹相同数量的沥青的原理来计算沥青砂浆的油砂比,旨在类比沥青混合料的配合比计算方法,得出适用于沥青砂浆的配合比计算方法,以服务工程实践。     

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。     

基于粗集料表面纹理特性的沥青混合料性能研究

目前缺乏对集料表面纹理的直接定量测量和评定方法，基于光纤传感法设计了激光轮廓仪，直接测量了7种不同粗集料的表面纹理，应用算术平均偏差Ra对集料表面纹理进行了定量评定，并对集料表面纹理的粗糙度进行了简单的分类，最后通过沥青混合料力学性能试验对测量和评定结果进行了验证。结果表明，采用激光轮廓仪能够直接、准确地测量集料表面纹理；算术平均偏差对集料表面纹理的评定是合理有效的；其他条件相同的情况下，粗集料表面纹理的R值越大，沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和低潭抗裂性能越好.     

温度对沥青混合料空隙率的影响

通过对几种级配的沥青混合料在不同击实温度下进行了大量的马歇尔室内试验,总结出了沥青混合料的击实温度对混合料空隙率的影响。     

大碎石沥青混合料柔性基层在路面补强中的应用研究

将空隙率较高的最大粒径为37.5cm的大粒径沥青碎石混合料铺筑在老沥青路面上代替半刚性基层,解决半刚性基层补强中反射裂缝及排水问题。采用集料嵌挤方法进行级配设计,使用高粘度沥青增加沥青膜厚度,以析漏指标确定沥青用量,通过试验路提出大碎石沥青混合料柔性基层的施工工艺。试验路观测表明:大碎石沥青混合料柔性基层用于旧路改造,能够满足道路结构强度及高温稳定性要求,起到路面结构排水的作用,有效地防止了反射裂缝的产生。