基于成像技术评估粗集料尺寸和形状特征

使用三维成像系统——伊利诺伊大学集料图像分析仪(UIAIA),根据已建立的UIAIA试验方法,由粗集料颗粒图像分别定义出集料基于成像技术的三维形状、尺寸、棱角性和表面构造指数。应用统计学方法,结合图像分析确定了4类常用的粗集料形状特性数据。指出了粗集料基于成像的棱角性和表面构造指数之间存在的确定性关系,并且将它们联系到实验室和现场沥青混合料的使用性能。     

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。     

粗集料性能对沥青混合料高温性能的影响

为明确沥青混合料中粗集料的表面特性及几何形状对高温性能的影响机理,进而为集料选择及性能评定提供参考,结合当前沥青混合料高温性能的研究状况,通过大量室内试验,分析了粗集料表面纹理、棱角性、扁平颗粒含量对沥青混合料高温性能的影响.研究结果表明:粗集料表面纹理与内摩擦角、动稳定度呈线性关系,表面纹理越大,动稳定度越高;平均棱角性系数大于14.5%时,沥青混合料动稳定度提高幅度明显;粗集料扁平颗粒含量越高,其混合料的高温稳定性越差,同时不同级配条件下,扁平颗粒含量对混合料高温性能影响程度不同,骨架型级配最为敏感.     

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.     

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。     

基于数字图像处理的粗集料棱角性量化研究

基于数字图像处理技术,对粗集料棱角性进行量化研究,以取代传统的试验方法。首先从单个颗粒的棱角性定义出发,建立了4个粗集料棱角性量化指标:AR、ARmax、AP、APc;然后采用数字图像处理(DIP)技术,对拍摄的粗集料二维图像进行处理分析,得到粗集料样本棱角性量化结果,最后将20份粗集料样本的未压实空隙率试验与DIP试验进行了比较。结果表明:4个用于评价粗集料棱角性的量化指标与未压实空隙率之间均有较强的相关性,其中以AP指标最佳;AP和APc指标更好地拉大了两个棱角性极端,有利于区分不同棱角性的粗集料。4个量化指标的面积加权平均值与未压实空隙率之间的相关系数均要大于它们的算术平均值与未压实空隙率之间的相关系数,这也表明经面积加权的棱角性指标考虑了粗集料的宏观性能,因此更加合理。     

再生沥青混合料中集料的几何形态分析

文中通过数字图像处理分析回收集料以及新集料中粗集料的二维形态特征，研究不同岩性集料与回收集料二维形态特征变化，采用椭圆度、形态因子和异形指数三个指标参数分析回收集料和新集料的二维形态特征变化及对回收集料整体的影响。试验得出同种集料颗粒的形态因子、异形指数随着颗粒粒径的增大而逐渐增大，椭圆度随粒径的增大而减小；而回收花岗岩集料颗粒总体形状特征较圆形表面平滑、棱角性较小。     

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.     

集料颗粒形态特征对沥青混合料高温性能的影响

采用数字图像处理技术及流动时间法分别对粗集料和细集料的棱角性、圆度和纹理等形态特征进行试验定量描述,并采用车辙试验来评价集料特性对沥青混合料高温性能的影响。试验结果显示:随着集料棱角性及圆度的增大及集料纹理的复杂程度增加,沥青混合料的高温稳定性提高;随着细集料中河砂含量的增加,混合料高温稳定性降低,因此建议沥青混合料中河砂含量不宜超过集料总量的20%。     

粗集料棱角性对沥青混合料性能的影响

矿质集料的粗度和形状对沥青混合料性能具有极为明显的影响,目前关于粗集料棱角性对沥青混合料性能的影响研究很少。文章采用ASTM D3398方法定量测量了7种不同粗集料的平均棱角性I,研究了粗集料平均棱角性I对沥青混合料性能的影响。结果表明,粗集料平均棱角性I对沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性均有不同程度的影响。     

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。     

粗集料形态特征研究与应用

集料形状、棱角与纹理等形态特征对沥青混合料路用性能有着重要影响.简要介绍了国际上相关的测试手段与方法.同时,基于数字图像处理技术.自行研制了粗集料形态特征研究系统(MASCA),对粗集料的形态特征进行探索研究.利用M.ASCA系统对4.75 mm的玄武岩颗粒轴向系数的变异性进行研究.研究表明:该档集料颗粒的轴向系数较小,针状性较弱,具有较好的形状特征.     

粗集料强度和棱角性对级配碎石合成级配影响的试验研究

针对级配碎石混合料,采用振动成型法试验,研究了粗集料强度和棱角性对混合料最终级配的影响。试验结果表明,粗集料强度和棱角性对级配碎石混合料的最终级配都有显著影响。尤其是当集料压碎值大同时针片状含量也大的时候,这种叠加效应下的影响最为显著。     

细集料对抗滑沥青磨耗层的影响研究

通过小型加速加载设备MMLS3对不同细集料形成的SMA沥青混合料进行室内模拟试验,每隔一定时间对试件的摩擦系数(BPN)和平均构造深度(MTD)进行测量,之后对所得BPN和MTD数据进行衰变分析,并将BPN和MTD转化成国际摩擦指数IFI进行抗滑性能衰变评价。经过分析发现,细集料棱角性对沥青混合料抗滑性能具有较大的影响,细集料棱角性越大,混合料抗滑指标也会越大。     

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。     

基于集料几何特性的集料压实性能

基于数字图像技术,给出了反映集料大小、形状和棱角性的参数,即筛分直径、形状指数和棱角性指数,采用SGC旋转压实仪测试了不同岩性、不同粒径集料的压实性能,建立了集料几何特性与集料压实性能之间的关系.结果表明:同种岩性集料的筛分直径与集料压实初始密实度、密实度指数均有较好的线性关系,初始密实度随筛分直径的增大而减少,密实度指数随筛分直径的增大而增大;片麻岩与玄武岩集料压实初始密实度随集料形状指数的增大而减小,片麻岩与玄武岩集料压实密实度指数随集料形状指数的增大而增大;石灰岩2与玄武岩集料压实初始密实度随集料棱角性指数的增大而增大,石灰岩2和玄武岩集料压实密实度指数随集料棱角性指数的增大而减小.     

集料形状特征及其对热拌沥青混合料性能的影响

集料的构成、棱角和表面纹理等形状特征,对热拌沥青混合料(HMA)的性能有着重要影响。棱角和形状会影响集料之间的嵌挤锁结,造成路面车辙。集料粗糙的表面纹理减少了疲劳裂缝,提高了集料和胶结料之间的相互作用。该文运用集料成像系统(AIMS),分析了3种不同料源集料的形状特征,研究形状特性在HMA设计和力学性能上的影响,并使用图像处理软件对HMA内部结构进行了分析。结果表明:集料虽在矿物组成上存在差异,但仍具有相似的形状特征;集料表面越粗糙,混合料抗疲劳性能越好;集料棱角性和表面纹理越好,混合料越不易发生集料离析现象。     

细集料棱角性试验方法及标准分析

细集料的棱角性对沥青混合料的设计和性能有重要影响,本文通过室内试验对AASHTO TP33 A法、我国规范T0344和T0345(12 mm和16 mm孔径)等细集料棱角性的测定方法的相关性、适用性及我国规范中的标准进行了分析。两因素ANOVA分析表明AASHTO TP33 A法和我国T0344方法存在显著不同,AASHTO TP33A法得到的结果偏大。通过和Superpave细集料棱角性要求比较,表明我国目前规范中棱角性指标要求偏低。除了AASHTO TP33 A法和我国T0344方法之外,其他试验方法实测数据之间的相关性都较差。     

粗集料的表面微观纹理的激光测量方法及分形性质研究

研制了一种采用激光三角测量技术的微距测量系统,对路面常用的花岗岩、玄武岩等粗集料的表面微观纹理进行测量,并分析了系统各种误差等干扰因素.利用MATLAB平台,采用盒子计数法对各种表面曲线及其所对应的原始数据进行分析,得出表面纹理的分形维数.测量分析系统总体抗干扰能力较强,满足粗集料微观测量要求,系统总体可靠、可行.对比...     

图像处理方法在粗集料形态评价中的应用研究进展

粗集料是沥青混合料的主要成分之一,我国每年公路建设需要消耗几十亿吨的粗集料。粗集料形状、棱角和纹理对沥青混合料高温稳定性、水稳定性和抗疲劳性能具有显著影响。准确评价粗集料的形态特征对于粗集料的质量控制和沥青混合料设计具有重要意义。图像处理方法是研究粗集料形状、棱角和纹理特征的有效手段。系统总结了二维图像处理方法(基于图像尺寸和半径的方法、腐蚀-膨胀法、分形维数法、梯度法和多边形拟合法、霍夫变换法、傅里叶变换法、小波变换法)和三维图像处理方法(球谐变换法、傅里叶变换法、小波变换法、腐蚀-膨胀法)在粗集料形态评价中的应用和取得的研究成果,并针对不同方法的局限性进行了评述。针对二维图像方法的固有缺陷,提出了今后的研究重点是基于粗集料的三维点云数据使用三维图像处理方法构建粗集料形状、棱角和纹理评价指标。最后结合作者现行的研究,介绍了使用激光三维扫描技术采集粗集料三维图像的步骤,并探讨了利用三维点云数据计算粗集料三维尺寸、处理粗集料棱角和平滑粗集料纹理的方法。