基于激光扫描技术的粗集料纹理粗糙度评价

采用高精度激光位移传感器对不同粗集料的轮廓进行纹理测试,建立摩擦系数和磨光值之间的联系,揭示路面抗滑性能衰减过程中粗集料形貌变化特性。结果表明:辉绿岩与玄武岩集料表面分形维数值较高,花岗岩集料轮廓分维值最小;粗集料表面摩擦系数与表面轮廓分形维数值之间呈线性正相关关系;粗集料纹理随着磨损时间增加呈现单调衰减状态,路面磨耗层粗集料在条件允许下应优先考虑玄武岩与辉绿岩集料。     

基于分段变维的沥青路表纹理磨光行为分析（双语出版）

为了多尺度表征沥青路表纹理磨光行为，揭示其表面纹理磨光演化机理，首先基于沥青表面纹理的自仿相似特性，引入高差自相关函数，将常维分形扩展至分段变维分形，建立了表面纹理分段变维评价模型。其次，分别选取高磨光值的玄武岩和低磨光值的石灰岩成型沥青混合料试件，对其进行岩相鉴定，借助平板磨光机进行室内加速磨光试验，测量了不同磨光状态下的动摩擦因数，同时采用三维激光扫描仪获取了表面纹理信息。最后分析了断面轮廓分段变维高差自相关特性，并与摩擦因数进行了对比分析。结果表明：路面在大尺度范围内有明显的分段变维特征，高差自相关函数可以多尺度量化沥青混合料表面微观至宏观纹理特征，2种路表宏微观纹理界限波长为0.4 mm左右；截止波长可以作为评价普通磨光和差异磨光的指标，其中水平截止波长表示路面平均微凸体尺寸，垂直截止波长表示骨料平均高度；随着磨光转数的增加，受2种磨光机制影响的试件（玄武岩）表面纹理的水平截止波长变化甚微，而受普通磨光机制作用的试件（石灰岩）表面纹理的水平与垂直截止波长均下降明显；在道路设计和施工过程中，选取矿物组成成分更多、粒径分布更广、矿物质间硬度相差较大的集料，更容易受到2种磨光机制的影响，从而有助于沥青路表保持足够的表面纹理水平，延缓路面抗滑性能衰减速率。     

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。     

沥青混凝土路面表面形貌及抗滑性能的分形表达研究

为描述沥青混凝土路面的表面形貌及抗滑性能,通过图像处理技术提取沥青混凝土路面数字图像的灰度等值线进行分形分析,获得分形参数.结果表明:沥青混凝土路面具有显著的分形特性,分形维数越大沥青混凝土路面形貌越复杂;尺度参数越大,沥青混凝土路面构造纹理越粗大.提出一个结合了分形维数和尺度系数的粗糙度函数来描述沥青混凝土路面的表面形貌,可以同时描述沥青混凝土路面表面形貌的复杂程度和纹理构造.试验结果表明,沥青混凝土路面的抗滑性能与粗糙度函数值有良好的相关性,粗糙度函数值越大,抗滑性能越好.     

粗集料表面纹理轮廓线分形分析及不同维数算法探讨比较

采用激光三角测量技术对路面常用的花岗岩、玄武岩、石灰岩等粗集料表面微观纹理进行测量,对各表面轮廓线及其所对应的原始数据采用多种分维计算方法进行分析。利用MATLAB平台,分别编程计算各轮廓线和原始数据的分形维数,并以科赫曲线(KOCH)等标准分形图形进行了标定,认为采用计盒维数法可靠可行。粗集料表面纹理维数越大则粗糙程度越复杂,因此为面层石料的优选提供了新的方法和指标。     

基于数字图像处理的粗集料二维形态特征参数分析

粗集料的形态特征与沥青混合料的路用性能关系紧密,对粗集料形态特征参数进行量化研究具有一定的实用价值。选取平面形状系数、圆度及分形维数三个粗集料二维形态特征指标,随机选取筛分后的各档粗集料,采用数字图像处理技术获取集料参数并基于数理统计进行非参数检验,得到其分布规律及参数值。研究表明:平面形状系数和圆度参数随粒径的增大而增大,且两者在石灰岩中均大于玄武岩,分维数区分度不明显,且参数服从正态分布。试验选取玄武岩9.5 mm进行抽样调查,应用偏度一峰度检验及信度优化实验结果。     

基于纹理分形特性的沥青路面抗滑性能研究综述

沥青路面纹理形貌是影响道路抗滑性能的重要因素,而路面纹理具有自相似分形特性,因此借助分形特性实现路面纹理量化,对研究路面纹理与抗滑性能之间的联系具有重要意义。从宏观和微观这2个层面总结了沥青混合料纹理和集料纹理的单重、多重分形特性相关研究;分析了分形理论在路面抗滑级配设计和抗滑集料筛选中的应用,总结了基于分形理论的多种抗滑级配设计模型,提出了基于分形理论的集料优选新思路;对比分析了分形理论与参数统计法、力学解析法及有限元模拟法在路面抗滑性能预测中的结合应用。研究结果表明:分形分析为路面纹理描述提供了新思路,但其分析方法仍未突破关键瓶颈,在模型精确性、标准化、系统性方面仍有一定限制;分形理论与抗滑级配设计和抗滑集料筛选的结合应用仍处于探索阶段,需进一步加强设计方法的合理性研究,验证其在实际工程中的适用性;横向对比各类基于纹理分形特性的抗滑预测模型性能,结果表明,有限元模拟预测模型在实际应用中能更准确地还原复杂条件下的胎-路接触状态,更具发展潜力。展望了基于纹理分形特性的沥青路面抗滑性能的未来研究方向,主要包括多尺度的纹理分形特征与抗滑性能的关联规律、实际工程分形参数判别标准,以及基于分形理论的智能抗滑预测体系构建。      

基于分段变维的沥青路表纹理磨光行为分析

为了多尺度表征沥青路表纹理磨光行为,揭示其表面纹理磨光演化机理,首先基于沥青表面纹理的自仿相似特性,引入高差自相关函数,将常维分形扩展至分段变维分形,建立了表面纹理分段变维评价模型。其次,分别选取高磨光值的玄武岩和低磨光值的石灰岩成型沥青混合料试件,对其进行岩相鉴定,借助平板磨光机进行室内加速磨光试验,测量了不同磨光状态下的动摩擦因数,同时采用三维激光扫描仪获取了表面纹理信息。最后分析了断面轮廓分段变维高差自相关特性,并与摩擦因数进行了对比分析。结果表明:路面在大尺度范围内有明显的分段变维特征,高差自相关函数可以多尺度量化沥青混合料表面微观至宏观纹理特征,2种路表宏微观纹理界限波长为0.4 mm左右;截止波长可以作为评价普通磨光和差异磨光的指标,其中水平截止波长表示路面平均微凸体尺寸,垂直截止波长表示骨料平均高度;随着磨光转数的增加,受2种磨光机制影响的试件(玄武岩)表面纹理的水平截止波长变化甚微,而受普通磨光机制作用的试件(石灰岩)表面纹理的水平与垂直截止波长均下降明显;在道路设计和施工过程中,选取矿物组成成分更多、粒径分布更广、矿物质间硬度相差较大的集料,更容易受到2种磨光机制的影响,从而有助于沥青路表保持足够的表面纹理水平,延缓路面抗滑性能衰减速率。     

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...     

集料图像测量系统（AIMSⅡ）的评价指标研究与合理性验证

为了研究集料的测量与评价问题,阐释了集料图像测量系统(AIMSⅡ)设备的工作原理,研究了集料3个形态特征分量,即形状、棱角和表面纹理的评价指标;测量并分析了3种标准形状物体(球体、标准多边体1、标准多边体2)的形态特征。结果表明:集料图像测量系统(AIMSⅡ)的测量结果与物体实际情况相吻合,采用该系统评价集料的形状、棱角和表面纹理均有一定的合理性。     

沥青道路表面构造分布的多重分形特性

为了全面分析沥青路面表面构造的分布特性,探索快速、准确的沥青路面表面构造分布的多特征参数表征方法,利用MATLAB软件数字图像处理技术获取AC、SMA及OGFC等6种不同的沥青道路表面构造的二值图像,验证了表面构造分布的多重分形特性,描述了表面构造分布多重分形谱参数的物理意义,分析了不同类型沥青路面的谱参数的变化规律。研究结果表明:多重分形谱参数能从不同角度描述表面构造分布的多重特征;多重分形谱峰值f_(max)(α)为表面下凹构造的分形维数D0,峰值f_(max)(α)越大,表面也就越粗糙;谱宽Δα整体反映了表面构造分布的不均匀程度,沥青道路表面构造粒径越大、级配越粗,其表面构造分布往往越不均匀,Δα也越大;同时,最大、最小奇异性标度指数的分形维数之差Δf也从下凹区域集中角度局部反映了表面构造分布不均匀程度,受集料粒径尺寸是否连续影响较大。沥青道路表面构造分布的多重分形特性能为分析表面离析状况及抗滑性能等提供一种新的方法与思路。     

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。     

基于分形小波理论的纹理分割研究

为了更有效地描述图像纹理特性,在深入研究现阶段各种纹理分割方法的基础上,提出了基于分形小波维数的纹理分割方法.该方法通过提取分形小波维数,将分形的方法和小波理论结合,提取了图像的分形特征参数,然后利用分形小波维数进行图像分割,并用实验证明该方法的有效性及实用价值.     

SMA-13沥青路面抗滑表层抗滑性能分形评价方法研究

为了定量评价沥青路面抗滑表层抗滑效果及其抗滑性能衰减情况,结合室内试验已有研究成果,以集料体积(质量)分维数为自变量,路面抗滑性能长期评定指标(摆值、构造深度)为因变量,建立两者的关系模型,并结合分形理论进行分析,从而对沥青路面抗滑性能进行分形评价。研究结果表明:沥青路面抗滑性能分形评价方法的结果与室内试验结果一致。     

特殊路段沥青路面抗滑性能修复技术工程应用

为改善长大纵坡、急转弯以及互通立交等特殊路段沥青路面的抗滑性能,提升行车安全性,以双组份环氧树脂胶砂为粘结材料,以单一粒径彩色陶瓷颗粒和玄武岩骨料为抗滑骨料的薄层结构抗滑修复技术进行工程应用验证,采用摆式摩擦仪和手工铺砂法,以摆值BPN与构造深度为指标评价了抗滑性能修复效果。检测结果表明,经环氧-陶瓷颗粒与环氧-玄武岩抗滑薄层修复后的沥青路面,其摆值BPN与构造深度增大明显,抗滑性能提升显著。基于工程验证,提出了薄层抗滑结构的施工工艺与应用于薄层抗滑结构的双组份环氧树脂黏结材料、彩色陶瓷与玄武岩颗粒抗滑骨料的技术要求。     

基于分形理论的气缸套磨损表面特征形貌表征

基于分形维数和多重分形谱理论,以不同工况下镀铬气缸套—PVD活塞环摩擦磨损试验试样为对象,通过三维共聚焦激光扫描显微镜获取磨损表面的二维灰度图像,并将其转化成黑白二值图像,采用盒维数法测算缸套磨损表面的分形维数,运用多重分形谱测算谱宽度,定量表征气缸套磨损表面的形貌特征和表面的高度均一性。结果表明,气缸套磨损表面具有明显的分形特征,且为一重分形。表面越粗糙,分形维数越小,分形谱宽度值越大。     

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.     

二长岩在高速公路沥青路面抗滑表层中的应用

近几年来,玄武岩在高速公路沥青路面抗滑表层中得到了广泛应用,但是,这种材料需要远距离运输,增加了施工成本。因此,在工程项目建设中,可采用二长岩作为抗滑磨耗层的集料。文中通过二长岩和玄武岩材料性质的试验对比及分析,证明二长岩集料完全可以代替玄武岩,从而提高工程经济效益。     

基于分形理论的沥青混合料骨架特性分析

采用分形理论的基本原理和方法,对沥青混合料的骨架特性进行研究,探讨了分形维数在骨架判定中的识别作用。通过贝雷法将CA值表现为粗集料分形维数D_C的函数,从而揭示了沥青混合料骨架特性的分形本质。在此基础上提出了不同公称最大粒径沥青混合料骨架特征的D_C值上限。验证试验表明,粗集料分形维数D_C值可以较为准确的预估沥青混合料集料骨架特征。     

路用集料三维形貌的定量表征方法研究

为定量分析路用集料颗粒的轮廓形状、棱角特征及纹理表面起伏特征,应用非接触式近景白光扫描仪,获取了集料表面的特征点阵,建立了颗粒的实体模型.采用6个相互独立的特征参数分别表征集料颗粒在不同层次的三维形貌特征,给出了基于集料扫描点云数据的特征参数计算与分析方法.定量评价了4种岩性路用集料的三维形貌特征,同时开展了集料的磨光...