沥青路面粗集料棱角性表征方法及技术标准

利用ASTM D3398-97试验方法的改进表征法计算了粗集料颗粒指数Iap,采用数字图像处理技术提出了粗集料半径法棱角性指数IArm和梯度法棱角性指数IAgm的计算公式;通过对2类沥青混凝土的常规与动三轴试验,分析了粗集料棱角性表征指标对沥青混凝土性能和抗剪参数的影响规律,建立了沥青混凝土性能、抗剪参数与粗集料颗粒指数Iap的相关关系,结合沥青混凝土路用性能要求,提出了沥青路面粗集料棱角性技术标准。分析结果表明:Iap与棱角性指数IA具有明显的线性相关性,其回归系数可用于由粗集料颗粒指数Iap换算成IArm和IAgm;所提出的粗集料棱角性技术标准可作为沥青路面施工技术规范修订建议,有利于提高石料企业加工粗集料的质量。     

基于单轴贯入试验的沥青混合料最大抗剪强度影响因素研究

介绍了单轴贯入试验的原理及试验过程中试件典型形变的4个阶段;结合有限元软件和莫尔圆,给出了求解主应力和抗剪强度的方法;依托单轴贯入试验,研究了粗集料技术指标、细集料棱角性、沥青标号和加载速率对沥青混合料最大抗剪强度的影响。结果显示,粗集料棱角性与沥青混合料最大抗剪强度相关性最大,而粗集料针片状含量、磨耗值和压碎值与沥青混合料最大抗剪强度之间的相关性较差;随着细集料棱角性的提高,沥青混合料的最大抗剪强度提高;在沥青的各项技术指标中,60℃粘度指标与沥青混合料最大抗剪强度的相关性最好,随着粘度的提高(针入度降低),混合料最大抗剪强度不断增大;最大抗剪强度随着加载速率的增大而增大。     

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。     

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。     

路用粗集料的三维形态表征及加工工艺影响分析

为定量分析路用粗集料的形状特征，采用高精度三维扫描仪获取集料表面的特征点阵，建立粗集料颗粒的实体模型；对集料二维与三维形态指标进行分析，探讨各指标的适用性；分析不同加工工艺对集料形态的影响。结果表明：不同视角下的集料轮廓周长和投影面积的差异较大，与集料扁平率指标密切相关，集料越接近针片状，二维轮廓的代表性越差；球度指标能够较好地表征集料三维粒型，集料越接近立方体状态，其球度值越大；椭球度指标可以较好地表征集料的棱角特性，棱角性越差，相应的椭球度值越大；反击破碎加工的集料球度偏低，棱角性较好；整形破碎加工的集料球度最优，但棱角性偏低；结合实际的需求，可以选择不同加工工艺组合掺配的形式，获得粒型与棱角性较均衡的集料成品。     

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。     

基于数字图像处理的粗集料颗粒分布分析

利用数字图像处理分析了粗集料颗粒的大小分布.对沥青混合料采用VB编制了有针对性的数字图像处理(DIP)程序,使用大小修正因子将DIP获得的颗粒尺寸转换为可与实际方孔筛尺寸相比较的尺寸,并将DIP获得的面积级配转换为质量级配,采用质量级配比较了DIP与传统方法获得的级配曲线.     

粗集料形态对宽温度域下沥青混合料高低温性能影响

为了掌握粗集料形态对宽温度域条件下沥青混合料高低温性能影响,基于集料图像测量系统(AIMS),对5种粗集料棱角性、三维形状和表面纹理进行量化分析,进而制备SMA-13试件进行不同温度范围高温车辙试验和低温弯曲蠕变试验,分析集料棱角性指数、球度和表面纹理指数与高低温性能指标的相关性.结果 表明:选用棱角性好、粒形饱满和表...     

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。     

基于连续级配的粗集料间隙率均匀试验研究

为进一步认识级配变化对粗集料间隙率VCA的影响,基于振动压实方式对连续密级配粗集料部分以振动频率和振动时间作为试验参数进行试验研究,试验采用3因素、15水平均匀设计方案进行。试验及回归分析表明,连续密级配矿料空隙率的大小主要取决于矿料自身性质(粒径、几何形状、表面性质),级配变化对空隙率的影响最大幅值不超过3%,无法通过调整级配而使矿料空隙率或沥青混合料矿料间隙率(VMA)发生较大改变。试验研究证实了采用振动压实试验进行粗集料间隙率研究的方法可行。     

超薄沥青混凝土面层配合比设计混合正交分析

针对超薄沥青混凝土厚度小、集料粒径小,同时要求达到传统面层的密实程度、较好的构造深度及其他使用性能的特点,试验采用混合正交方法,选取粉胶比、沥青类型、集料类型、填料类型、粗集料含量等5个关键影响因素,按粉胶比取4个水平、其余各取2个水平的方案进行配合比试验,考察空隙率、马歇尔稳定度、劈裂强度、动稳定度、冻融劈裂强度比(TSR)等5个关键控制指标,对超薄沥青混凝土进行对比分析研究。试验及分析结果表明:当为粉胶比1.3 辉绿岩 SBS改性沥青 水泥 粗集料含量65%的组合时,超薄沥青混凝土的工程性能最好。     

胶粉沥青混合料配合比设计优化

为确定胶粉沥青混合料的最优配比方案,采用主骨架空隙填充法进行混合料级配设计,以目标空隙率作为主要控制指标,矿料间隙率、沥青饱和度等其他体积指标及马歇尔稳定度作为一般控制指标,同时对比研究了不同胶粉掺量对胶粉改性沥青混合料最佳油石比的影响效果。结果表明:采用主骨架空隙填充法(即CAVF法)进行胶粉改性沥青混合料级配设计,能有效解决胶粉颗粒对矿料骨架的干涉作用,设计级配方案最佳油石比为7.0%;胶粉掺量对混合料最佳油石比影响微小,可忽略不计。     

基于体积指标的多孔隙水泥稳定碎石设计方法

以集料的体积指标作为级配设计的基本参数,粗集料形成的骨架嵌挤结构为出发点,通过振动击实确定每档粒径集料的体积指标,并以该指标为基本控制参数,混合料设计空隙率为已知控制变量,同时引入Bailey设计方法中粗集料比(CA)用以控制混合料的离析,建立集料体积指标的关系表达式。得出骨架孔隙结构水泥稳定碎石的级配范围和设计级配。根据室内试验和理论分析得出多空隙水泥稳定碎石的含水量的确定方法。通过旋转压实和静压成型试件,分析并提出适宜的压实方案。建立压实次数和7 d抗压强度的关系。     

基于改进粗集料空隙填充法的密断级配沥青混合料设计

为准确评价密断级配沥青混合料中粗集料的嵌挤特性,提出了粗集料骨架间隙率最小值的测定方法和密断级配混合料骨架嵌挤的新标准;据此,改进了粗集料空隙填充法,应用于密断级配沥青混合料的设计;并通过马歇尔试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验等检测了所设计混合料的路用性能.发现所设计的密断级配沥青混合料中粗集料间隙率比...     

一种利用骨架提取和SVM分类的颗粒表征方法

集料级配是影响沥青路面抗滑和减噪性能的最主要因素,基于机器视觉技术,提出一种集料粒径高精度无损检测方法,结合骨架提取和支持向量机（SVM）算法来实现集料颗粒粒度分布的精确估计,为保证集料级配质量提供了有效手段。集料颗粒图像由数字相机获取,图像标定基于NI视觉助手Vision Assistant软件完成。颗粒骨架图像采用Skeleton-M骨架提取算法提取,针对所出现的骨架断裂情况,使用形态学膨胀和细化算法完成骨架修复;然后基于颗粒骨架图像提出颗粒粒径表征算法,基于骨架端点个数提出颗粒棱角表征方法;最后,通过提取颗粒图像特征参数,使用SVM算法对颗粒粒径分布进行精确估计。在颗粒棱角性表征方面,将所提出的颗粒骨架棱角性表征法与AIMS系统的梯度棱角法、未压实空隙率集料颗粒棱角法进行了比较。结果表明：与目前常见的粒径表征方法相比,所提出的方法可以较好地实现颗粒粒径表征和颗粒棱角性表征,所采用的基于多特征的SVM颗粒分档算法可以有效实现颗粒粒径分档,筛分档间的分档精度最高可达95%以上。     

沥青碎石混合料（ATB30）的级配试验与分析

采用泰波公式的不同幂指数n值和均匀设计法对沥青碎石混合料（ATB30）的级配进行了系统试验，分析了不同粒径粗集料含量与间隙率指标的关系，提出了选择嵌挤型混合料集料级配的相关结论。     

以剪切模量为控制指标的级配设计方法

通过对散体力学剪切模量公式的分析,提出以剪切模量为控制指标的沥青混合料级配设计方法,在设计步骤中充分考虑粗集料的剪切模量而不是以最小间隙率为控制指标,提高了沥青混合料的抗剪切性能,解决了沥青混合料出现高温稳定性不足易发生车辙病害的问题。新方法设计出的级配以粗集料形成抗剪骨架,细集料充分填充,最终形成骨架抗剪密实结构。通过室内试验比较分析,其高温稳定性和水稳定性优于比较级配,低温抗裂性满足规范要求,证明了以剪切模量为控制指标的级配设计方法,可以提高沥青混合料料的高温稳定性,减少高速公路车辙病害的发生。     

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。