基于计算机扫描技术的沥青混合料集料质量均匀性评价

运用 CT（Computer Technology）获得沥青混合料的内部微观结构已成为现阶段研究热点之一,但是现阶段结合沥青混合料的 CT扫描断面图具有的特点进行数字图像系统处理的研究相对较少,而且将其用于区分内部材质的技术目前比较粗糙,无法有效将数字图像处理和混合料无损检测技术结合起来。基于混合高斯模型（GMM）E M算法的基础上,对沥青混合料的集料特性进行分割,进而对细观结构的质量均匀性分析进行判断,最后通过试验深层次探索内部体积组成结构情况。研究结果表明本文采用的混合高斯模型能较好的对 CT扫描断层图片进行处理,通过扇形扫描方法可对沥青混合料集料的分布情况进行判断,进而通过对集料颗粒的面积比进行统计分析,进而评价沥青混合料的集料分布均匀性,本文研究结果可为沥青混合料微观领域研究提供借鉴和参考意义。     

间接拉伸虚拟试验模式下沥青混合料的应力分布

为了更准确地评价间接拉伸模式下沥青混合料的二维应力分布状态,利用X-ray CT扫描沥青混合料试件,获取混合料内部真实三维细观结构(集料、砂胶和空隙),根据三维重构理论和重构算法,建立沥青混合料三维虚拟试样.在此基础上,对沥青混合料虚拟试样进行低温、快速加载条件下的间接拉伸虚拟试验仿真.结果表明:不同于以往基于弹性理论解的二维应力均匀分布结论,混合料试件水平轴向和竖直轴向上的应力都不再均匀对称分布,最大应力也不再出现在试件中心处.间接拉伸虚拟试验方法克服了以往忽略混合料内部细观结构的缺陷,可以更为真实地模拟试件受荷作用下的力学状态.研究方法是对计算机数字化设计沥青混合料目标的有益探索.     

影响新旧路面联结层材料抗剪强度因素分析

针对沥青路面整治工程中新旧路面层间联结层提出室内复合试件的成型方法,并通过对影响新旧路面联结层材料的不同集料关键指标及不同沥青胶结料类型在不同温度下进行剪切试验,试验结果表明不同集料粒径规格、不同集料岩性、不同集料处理方式及不同沥青胶结料类型的联结层均随温度的升高,其抗剪强度均呈降低趋势,体现了联结层材料对温度有较强的敏感性,并且联结层所选的集料粒径规格为4.75~9.5 mm、黏附性等级越高、沥青胶结料为SBS改性沥青,其联结层的抗剪强度最优。     

基于X-Ray CT技术的沥青混合料扫描影响因素及其优化研究

通过225 KV工业CT设备,研究沥青混合料试件尺寸、集料岩性、成型方式对扫描成像质量的影响,对常用的沥青混合料马歇尔试件扫描参数进行优化.研究结果表明:试件尺寸越大,图像质量越差;花岗岩混合料最适合于后期图像处理分析;不同的成型方式对图像质量会产生一定影响.最后为马歇尔沥青混合料试件推荐了最佳的扫描参数组合,既能够提高扫描精度,也可以提高扫描效率.     

不同马歇尔击实方法乳化沥青冷再生混合料细微观结构性能研究

基于X-ray CT和数字图像处理技术研究了五种击实方法下乳化沥青冷再生混合料试件内部粗颗粒的颗粒主轴取向角和细微观空隙分布特征,并通过统计分析提出数学模型对其进行表征。结果表明:马歇尔击实方式下乳化沥青冷再生混合料粗集料取向角基本符合洛伦兹分布,第二遍击实次数越多,粗集料取向角减小幅度越大,增大二次击实功虽然可改善乳化沥青冷再生混合料的颗粒分布结构,但远没有增大第一次击实功效果明显;"50+25"、"60+15法"空级配中大孔百分比明显减小,同时小孔百分比显著增大,随着第二遍击实次数的减小,乳化沥青冷再生混合料平均孔径呈先减小后增大的变化趋势,马歇尔试件平均孔径与劈裂强度之间具有良好的线性拟合关系。二次击实可减小乳化沥青冷再生混合料内部的大孔,改善粗集料的骨架承载结构,综合考虑击实方法对乳化沥青冷再生混合料劈裂强度、粗颗粒存在形态以及细微观空隙分布特征的影响,推荐采用"50+25法"成型马歇尔试件。     

基于虚拟单轴贯入试验研究集料对沥青混合料抗剪性能的影响

基于X-ray CT技术对集料进行二维断层扫描,并将扫描图像二值化后使用MATLAB将集料轮廓点导入PFC3D中生成集料几何模型。在PFC3D中分别建立粗集料相、砂浆相和空隙相构建沥青混合料虚拟试件,随后根据接触对象分别设置相应的接触模型和微观参数,进行虚拟单轴贯入试验,探究集料对沥青混合料抗剪性能的影响。结果表明:通过离散元法构建沥青混合料的模型并进行虚拟单轴贯入试验来探究其抗剪性能是可行的;增大集料最大公称直径有利于提升沥青混合料的抗剪性能;在集料最大公称直径相同的情况下,骨架密实结构的沥青混合料的抗剪性能优于密实悬浮结构,而骨架空隙结构的沥青混合料的抗剪性能则表现最差;沥青混合料试件横向内部集料的少量增加可以提升沥青混合料的抗剪性能,但内部集料增加过多则会减弱沥青混合料的抗剪性能,而横向外部集料的增加将会导致沥青混合料抗剪性能的下降,但综合来说集料横向分布均匀时沥青混合料实际的抗剪性能表现更加优秀;当集料纵向分布采用不同的结构时,沥青混合料的抗剪强度受上层结构层的影响较大;针片状集料的含量增加以及针片状集料的长细比的增大均会导致沥青混合料的抗剪性能的下降;增大集料的摩擦系数、增加棱角型集料含量均有助于提升沥青混合料的抗剪性能。     

基于虚拟劈裂试验研究影响沥青混合料低温抗裂性能的因素

使用X-ray CT扫描粗集料,在PFC3D中重建颗粒,按照集料级配设计随机生成各档集料,构建沥青砂浆相并结合空隙相的实际分布,在重力作用和伺服机制控制下生成沥青混合料虚拟试件,随后设置合适的接触模型以及微观参数,进行虚拟劈裂试验,对影响混合料低温性能的因素进行分析。结果表明：本研究使用虚拟劈裂试验研究沥青混合料的低温抗裂性能是可行的；增大沥青砂浆间以及集料与沥青砂浆间的粘结强度可以提升沥青混合料的低温抗裂性能；增大集料体积分数、空隙率会减弱沥青混合料的低温抗裂性能；集料摩擦系数与沥青混合料的低温抗裂性能无明显相关性。     

乳化沥青冷再生混合料成型方法优化研究

为选择一种能够有效模拟实际工程压实方式且操作简单的乳化沥青冷再生混合料成型方法，分别按照马歇尔击实成型、旋转压实成型和振动成型3种方法制备混合料试件，对不同成型方法混合料试件的孔隙率、劈裂强度、冻融劈裂强度比和无侧限抗压强度进行试验测定，并通过CT扫描试验对不同成型方法混合料试件的高度方向孔隙特征、最可几孔径和乳化沥青砂浆特征进行对比。结果表明，采用旋转压实成型方法制备的混合料试件力学性能最优，相较其他两种成型方法具有更好的承载能力与水稳定性；同时采用旋转压实成型的试件内部空隙分布更加均匀，且试件内部沥青砂浆厚度最大，粗集料之间的接触和嵌挤程度最佳。因此最终确定旋转压实法作为冷再生混合料的最佳成型方法，由此得到的混合料试件与实际道路碾压相似，可以有效提高路面的高温性能和水稳性能。     

长期浸水对沥青和集料-沥青界面性能损伤的试验研究

将空隙率为7%左右的AC-13沥青混合料试件放置于25℃的水中达60d,定期观测试件的质量吸水率,并采用肯塔堡飞散试验测定其质量损失率。结果表明:沥青混合料试件的饱水特征曲线存在两个阶段:第一阶段自由水迅速填充大孔隙,吸水率快速增加;第二阶段水分向微孔隙渗流并向沥青胶结料扩散,吸水率趋于某平衡上限,且长期作用下水分可能扩散到集料-沥青膜界面处,导致沥青胶结料内聚力和集料-沥青膜间粘结力下降,飞散质量损失率增大。     

沥青混合料压实对集料取向和力学性能的影响

该文讨论了旋转、振动和平板压实对沥青混合料体积和力学性能的影响。运用图像分析技术提供了不同层集料取向和分布的定量信息。结果表明,在旋转和振动压实试件中集料颗粒呈圆形排列,对于大粒径集料和高宽比大于2的集料来说这种特性更为显著。平板压实试件显示颗粒取向不规则。力学性能测试结果表明:旋转和振动压实试件比平板压实试件抵抗永久变形的能力更显著。     

沥青混合料二维数字重构技术及离散元模型

沥青混合料由沥青结合料、集料和空隙构成,在离散元模型中的数字重构包括沥青结合料的重构、集料的重构和混合料的重构。以二维圆形颗粒对不同组分指定相应的接触特性,以反映各组分的力学机理,从微观角度给出了沥青混合料的结合特性,并利用离散元方法生成3种具有代表性空隙率的沥青混合料微观模型,以颗粒间的接触力矢量反映不同沥青混合料的骨架变化。     

废旧塑料合成MPE颗粒对沥青改性效果的试验研究

采用废旧塑料和增黏剂合成的MPE颗粒,可在道路沥青混合料拌和时直接投入,起到对道路沥青改性的作用,省去了在加工厂制备生产改性沥青的过程.为研究MPE对沥青的改性作用,选取两种基质沥青,测定其四组分含量,通过高速剪切设备制备不同MPE掺量的改性沥青,分别对其进行沥青性能的检测,绘制各项沥青性能随MPE掺量的变化曲线.试验...     

维他温拌橡胶沥青混合料的性能及施工工艺分析

维他温拌橡胶沥青属于干法工艺,主要通过维他连接剂将橡胶和沥青以化学方式进行改性,达到提高路用性能的目的。该文以元双公路工程为例,对维他温拌橡胶沥青混合料和维他热拌橡胶沥青混合料的性能进行对比分析,得出在抗高温性能、抗低温性能及抗疲劳性能方面两者相当,且维他温拌橡胶沥青混合料具有较优的抗水损害和抗老化性能;并对维他温拌橡胶沥青混合料的施工工艺进行分析,总结了其拌合、摊铺及碾压工艺。     

基于Matlab的沥青混合料内部空隙率测定与分析

为了研究沥青混合料CT图像空隙率大小及其分布特征,基于Matlab图像处理软件对各层位扫描CT图像进行图像增强、图像锐化处理。采用二维最大熵阈值分割法对沥青混合料不同层位的CT图像进行二值化,利用Canny算子模板进行边缘检测,检测出图像边缘内部空隙点数与试件CT图像总点数做熵运算,计算空隙占整个试件的百分率。同时,对试件空隙率检测计算结果差异的显著性进行数理统计检验。结果表明:空隙率随层位呈两头大中间小的分布趋势,验证了沥青混合料内部微观结构的非均匀性;CT图像计算的空隙率均值可以作为试件的空隙率值,同时试验数据结果与图像处理结果具有一致性,表明图像处理具有一定的准确性和可信度。     

间歇式沥青混凝土热拌再生技术研究

针对中国沥青路面施工中普遍采用的间歇式沥青混凝土搅拌设备,提出了与之配套的旧沥青混合料的再生技术方案.根据旧沥青混合料中作为粘结材料的沥青在加热重融和搅拌再生时须解决的问题,如再生料级配控制、沥青老化、二次污染等,给出间歇式工艺流程和解决方案.最后进行了样机设计和实验,实验结果表明该解决方案是可行的.     

冷再生沥青混合料设计方法概述

通过对国外有关研究与施工经验的总结,对冷再生混合料设计进行了讨论．即首先对代表性试样进行测试．确定再生沥青路面(RAP)混合料的组成(沥青含量和级配)。同时要测试RAP中复原沥青的粘度和针入度,然后根据再生料的目标级配和RAP料的级配确定是否有必要加入新料。目前选取的稳定剂多数是乳化沥青．利用乳化沥青进行再生．必须进行相关的实验室测试以确保乳化沥青和RAP料(包括新料)的相容性。乳化沥青的选择主要依赖于RAP料(包括新料)的级配和RAP料中老化沥青的稠度。乳化沥青和水的用量可以通过制备和测试含有这些不同含量组合的试件加以确定。最后对美国部分州公路局和单位有关冷再生设计方法进行了介绍。     

Super混合料和AC混合料的差异分析

充分了解和掌握Super混合料与AC混合料在材料选择及其设计理念上的差异,以期正确地认识和使用Super混合料。通过室内试验,结合沥青路面工程实践,比较和分析了Super混合料与AC混合料在材料组成、配合比设计方法等方面的主要差异。结果表明:在材料选择方面的主要不同为沥青选择方法、混合料级配组成要求的不同,Super混合料选择沥青时考虑了环境温度和道路荷载情况,S形的Super混合料级配曲线实际上与我国现行规范中的粗级配的AC-C型混合料接近;在配合比设计上的差异主要表现为试件的成型方法不同、试件的体积参数指标要求的不同,这些差异使得这两种混合料具有完全不同的路用性能和施工特性。若采用马歇尔方法设计Super混合料(或粗级配混合料)时,沥青路面可能存在着出现车辙和水损害的隐患。     

数学回归法在大孔隙沥青混合料级配设计中的应用

透水型沥青路面(OGFC)是一种具有连通空隙的开级配沥青路面材料,具有排水、降噪等良好的功能性.大孔隙沥青混合料的空隙率直接影响到沥青混合料的路用性能和功能性能,而控制OGFC空隙率主要靠确定合理的关键筛孔通过率,但是对于二点通过率与空隙率的具体关系尚无深入研究.文中采用二元线性回归找出OGFC-13的2个关键筛孔通过率与空隙率的关系.研究表明,2.36 mm和4.75 mm两个关键筛孔与OGFC混合料空隙率有很好的线性关系.     

温拌SBS沥青混合料成型温度确定及水稳定性研究

首先采用马歇尔设计法对温拌SBS沥青混合料进行配合比设计,然后利用旋转压实仪(SGC)成型温拌混合料试件,根据体积参数变化规律确定合理的成型温度,最后采用冻融劈裂试验与汉堡轮辙试验对温拌混合料与热拌混合料的水稳定性能进行了对比评价。研究结果显示,温拌混合料可以采用与热拌混合料相同的配合比,利用旋转压实法确定的温拌SBS沥青混合料降温幅度可达35℃,并且其水稳定性能与热拌混合料相当。     

密水透气环氧沥青混合料配合比设计研究

国内外大跨径钢桥面和混凝土桥面的环氧沥青铺装过分强调配合比的密水性,导致铺装层内水分挥发不出去,经过夏季高温气化后形成早期"鼓泡"病害。用马歇尔试验确定最佳油石比,在可控范围内通过调整油石比来调整混合料的孔隙率,进行不同孔隙率混合料的"密水透气"性试验,用自行开发的试验设备,找出混合料"密水透气"空隙率区间,开发无"鼓泡"现象环氧沥青混合料配合比,解决早期"鼓泡"病害。研究成果在虎门大桥钢桥面维修铺装施工中得到应用和验证。