沥青混凝土中粗集料形貌特征分析

为分析沥青混凝土中粗集料形貌特征,了解其对沥青混合料性能的影响.利用工业CT对不同级配沥青混凝土断面进行扫描,用图像处理技术和统计学方法从扫描图像中获取粗集料的形貌参数,分析粗集料级配对形貌参数的影响.结果表明:CT扫描结合图像处理技术可准确获取沥青混凝土中粗集料形貌参数;粗集料颗粒的纵横比AR_1和AR_2和棱角性的累积分布概率服从三参数威博尔分布;轮廓分形维数、纵/横向趋向参数、纵向偏角均值以及面积参数对粗集料级配的变化表现敏感;而纵/横向趋向参数、纵向偏角均值、轮廓分形维数、棱角性和面积参数,能够显著表征4.75 mm粒径集料的通过率变化.     

级配集料的分形特性研究AC-16C

为了研究沥青混合料微观结构不均匀性的分布规律,基于分形的理论方法,从沥青混合料中集料的分布状态入手,对10组AC-16C级配类型的沥青混合料采用双对数坐标的方法计算其级配质量分形维数,研究沥青混合料级配质量分形维数的规律.研究结果表明:随着集料级配质量分形维数的增大,集料的空间填充能力增强,沥青混合料的空隙率也越来越小;随着粗集料中针片状含量的减小,集料颗粒被压碎或断裂的机率减小,从而提高了沥青混合料的均匀性.     

粗集料针片状含量对沥青混合料结构影响

为研究引起沥青混合料内部结构差异的因素,提出并测定了不同针片状颗粒含量的沥青混合料结构参数和体积指标.运用工业CT断层成像技术和图像处理技术,采用颜色标尺标注空隙结构,以及Image-Pro Plus 6.0图像处理软件提取计算沥青混合料的空隙率,并测量沥青混合料断面粗集料颗粒的形貌参数,采用面积、纵横比AR_1和AR_2、主轴偏角均值、颗粒趋向参数Δ和棱角性等参数评价沥青混合料的结构特征.结果表明:针片状颗粒的增加使得沥青混合料毛体积密度减小,空隙率增大,且通过工业CT计算得到的空隙率大于实测空隙率;大孔隙结构主要分布于试件的中下部位,试件顶端空隙较小;随着针片状颗粒的增加,颗粒纵横比期望AR_1和AR_2线性增加,横断面粗集料颗粒面积和减小,棱角性期望增大,但是对偏角均值和Δ影响不够明显.     

基于振动成型AC-25沥青混合料力学性能及细观分析

为研究垂直振动成型法(VTM)和马歇尔击实法对沥青混合料力学性能以及空隙分布特征的影响规律,分别利用VTM和马歇尔击实法制备AC-25沥青混合料试样,以空隙率(VV)、矿料间隙率(VMA)、沥青饱和度(VFA)、稳定度、抗压强度、劈裂强度及抗剪切强度等指标研究了成型方式、振动时间以及击实次数对AC-25沥青混合料体积参数和力学性能的影响。通过路面钻芯取样,对比分析了两种室内成型方式获取的体积和性能指标与实际路面的相关性。然后,通过CT扫描技术分析成型方式、振动时间以及击实次数对成型试样空隙分布的影响。最后,联系宏观性能和细观结构,分析两者的关系。结果表明:VTM成型的AC-25试件具有更好的力学性能,与真实路面具有更高的相关性;而且,芯样的孔隙结构与力学性能呈现指数分布,可利用指数形式描述AC-25沥青混合料的孔隙结构与力学性能的本构关系。     

室内成型试件与路面芯样的抗车辙差异性评价

为了评价室内成型试件与路面芯样抗车辙能力的差异,利用多轮车辙仪(RLWT)获取车辙变形量,从宏观角度研究室内成型试件与路面芯样的抗车辙能力;采用工业CT获取沥青混合料断面扫描图像,从细观角度探讨室内成型试件与路面芯样的粗集料颗粒与面空隙率沿深度方向的分布状况．结果表明:由于压实方式不同,两种试件的空隙率相差甚大,从而导致其抗车辙能力也有明显差异;路面芯样的粗集料颗粒与面空隙率在深度方向分布的均匀性较差;路面芯样的平均面空隙率及上端的面空隙率明显大于室内成型试件,从细观角度证明了宏观研究成果的准确性．     

混凝土材料宏观结构形貌的分形解析

从分形集与分形空间的属性,分析了混凝土材料宏观结构形貌的分形特征,用改变粗视化度的测试方法,测试了石子最大粒径较小的泵送混凝土和粒径较大的干硬性混凝土断面集料边界的分形维数,用盒计数方法测试了两种混凝土的断面集料状态、碱集料反应裂纹以及公路桥梁冻害后的裂纹的分形维数.研究表明,石子最大粒径较小的泵送混凝土集料边界分形维数较高,达到1 9232,粒径较大的干硬性混凝土普通混凝土集料边界分形维数较低,仅为1 4549,但其集料的盒维数较高,达到1 9817.碱集料反应裂纹以及公路桥梁冻害后的裂纹均具有非常显著的分形特征,用分形解析描述混凝土这一宏观结构特征是十分有效的方法.     

沥青混合料级配分形研究

分形理论作为一种非线性的研究方法,被应用到了许多领域,特别是在材料学方面应用广泛.沥青混合料存在着空隙、集料粒径以及级配等分形,对AC-13、SMA-13、SUPER-13 3种类型沥青混合料的级配分形和分维数范围进行研究.通过研究获得用分维数表征上述3种沥青混合料级配的结果,研究结果表明,分维数和级配的相关性很好,且可以通过维数值反映间断级配或连续级配的特征;可以通过分维数值的大小判定沥青混合料的级配组成,从而对沥青混合料拌合中对配合比控制和检验提供一种新的方法.     

裂隙岩体内3维裂隙体的分形描述

长期以来,针对裂隙岩体的研究一直是个热点及难点,热点在于其良好的应用前景,难点在于裂隙岩体试件的获取及其定量化描述。岩体内裂隙体作为裂隙的一般分布状态,是三维的,其包含的信息有裂隙的复杂程度、空间方位、粗糙程度及张开度等。本文在获取裂隙岩体的基础上,对其进行CT扫描探测并重构裂隙岩体模型,获取表征其分布特征的点云数据,然后,基于分形理论,采用盒覆盖法对岩体内三维裂隙体进行定量化描述,并对CT扫描后的裂隙岩体试件进行单轴抗压试验,分析其定量描述指标与强度参数间的关系。研究结果表明：通过CT扫描获取的三维裂隙体点云数据能够很好的表征其空间分布特征;岩体内三维裂隙体具有自相似性,是一种自然分形,其分形维数能够作为其定量描述指标;在统计意义上,裂隙岩体定量评价指标的分形维数与其单轴抗压强度呈对数关系,且随着裂隙复杂程度的提高,其强度参数呈降低趋势。     

亚共晶铝硅合金半固态初生相形貌分形维数的计算

利用低过热度浇注技术制备了亚共晶铝硅合金半固态浆料,研究了半固态初生相的形貌及其分形维数和计算方法．应用图像计盒维数的算法计算了亚共晶铝硅合金半固态初生相的分形维数,并编制了相应的计算程序对亚共晶铝硅合金半固态初生相的形貌图像的计盒维数进行了计算．结果表明,不同工艺条件下制备的亚共晶铝硅合金半固态的初生相形貌有不同的分形维数;分形维数可反映初生相形貌的复杂程度．借助分形维数的计算结果可研究亚共晶铝硅合金半固态初生相的形貌及其组织性能．     

基于分形维数的火焰特征提取方法

利用分形维数具有可以表示曲线复杂程度的特性进行图像轮廓特征的提取,具有计算简单、物理意义明确、抗干扰能力强的特点.实验证明该方法对火焰图像的形状描述是有效的,为进一步进行火焰图像的识别奠定了基础.     

Fractal dimension analysis of the fine aggregate gradation of interlocking skeleton asphalt mixture

By analyzing the fine aggregate gradation scales from standards,fine aggregate in the asphalt mixture is regarded as a whole research object and fractal dimensions X of the samples were obtained by linear regression and(AC-13)is 2.43-2.56,Sup-13 is 2.28-2.54,SMA-13 is 2.66-2.88 and SAC-13 is 2.54-2.73.In the dense gradation mixture,there are little different between fractal dimensions of coarse and fine aggregates but it makes sense for skeleton asphalt mixture.For a given coarse aggregate gradation and the...     

超薄磨耗层沥青混合料使用性能试验研究

通过试验比较了密级配AC-13C、半开级配Novachip Type C、开级配OGFC-13这3种磨耗层的抗滑、渗水、构造深度等使用性能。以SBS改性乳化沥青及改性乳化沥青NovabondTM为粘层材料,AC-13C、Novachip Type C、OGFC-13作为磨耗层,AC-20C为中面层,制作10cm复合型车辙试件,采用路面结构层材料剪切试验仪对试件进行直剪试验,分析了粘层种类、用量、磨耗层类型对层间抗剪强度的影响。结果显示,不同面层类型存在粘层油最佳撒布量,此时层间抗剪强度达到最大。对同一种面层类型,改性乳化沥青NovabondTM较SBS改性乳化沥青粘结能力要好。在相同粘层油的最佳撒布量下,不同路面结构抗剪能力依次是Novachip Type C>AC-13C>OGFC-13。     

基于分形理论的沥青路面微观形貌特征描述与求解方法

从分形角度描述沥青路面在垂直方向上的微观形貌特征,并研究了路面构造深度的分形插值方法。利用遗传算法求取迭代函数系统中仿射变换的最佳垂直比例因子,计算分形维数。最后利用高精度激光测距仪获取4种不同沥青路面样块的高程数据,在此基础上分析分形维数与路面平均构造深度、算术平均偏差、均方根偏差的相关关系,并通过插值函数模拟路面构造深度变化的分形曲线。     

路用矿物纤维沥青混合料性能及增强机理研究

为了揭示路用矿物纤维对沥青混合料的增强机理及性能,通过对路用矿物纤维技术指标进行检测,采用沥青胶浆锥入度试验和沥青混合料低温弯曲试验检测路用矿物纤维对混合料性能的改善作用,结合粘弹性力学和复合材料细观力学原理综合分析矿物纤维提高沥青混合料抗车辙性能、低温抗裂性能和疲劳寿命的机理;并通过试验验证了SMA-13和AC-16型路用矿物纤维沥青混合料的路用性能.研究结果表明:路用矿物纤维通过提高沥青混合料的弹性模量、强度、抗拉强度以及纤维-基体界面附近形成的残余应力应变场和显微裂纹起到的增韧作用,改善了沥青混料的路用性能;且其易于存储及施工,在试验中表现出了较木质素纤维更加优良的性能.     

硫磺改性沥青混合料基本性能的研究

为考察硫磺改性沥青混合料的路用性能,选取AC-13和AC-20两种混合料类型、4种不同的硫磺掺量（硫磺占硫磺改性沥青胶结料的质量百分比分别为0%、30%、35%、40%）作为对比,采用浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、汉堡车辙试验测试了其水稳定性能,采用车辙试验、三点小梁弯曲试验和Overlay Tester试验分别测试了其高温性能、低温性能与疲劳性能,采用动态模量试验获得了其力学参数. 结果表明: 添加质量分数为30%硫磺后,AC-13和AC-20沥青混合料动稳定度分别提高了18%和26%,疲劳开裂性能有所提高, 低温性能没有明显改变. 添加不同质量分数的硫磺,沥青混合料的水稳定性能明显降低,其中AC-13沥青混合料在添加40%硫磺时冻融劈裂强度比下降达22%. 动态模量测试表明硫磺改性沥青混合料与普通沥青混合料动态模量变化趋势相同,但-10 ℃~54 ℃温度区间较普通沥青混合料动态模量要高.     

纤维加筋材料在寒冷地区道路的适用性研究

采用两种聚酯纤维来改善AC-161沥青混合料性能,通过马歇尔试验、高低温性能试验、水稳定性试验以及疲劳试验作对比分析,并对纤维加筋沥青混合料的作用机理和贡献作研究．以期改善沥青路面性能,尤其是低温抗裂性,为寒冷地区的沥青路面温度裂缝问题提供解决途径．试验结果表明采用聚酯纤维加筋沥青混合料,可以提高混合料的高温稳定性和低温抗裂性．纤维长度不同加筋效果也会有较大差别,对于AC-16而言,12mm纤维的加筋效果较好．     

泡沫沥青冷再生混合料在道路大修工程中的应用研究

为了确定泡沫沥青冷再生混合料的适应交通等级及合理的层位结构,对泡沫沥青冷再生混合料的路用性能进行试验研究,认为泡沫沥青冷再生混合料可应用于各级道路的基层.根据我国现行规范及国内典型案例,拟定出高、低等级下沥青道路合理路面结构厚度组合,并利用ANSYS软件进行建模模拟,计算出不同厚度组合下的路表弯沉及基层层底拉应力.并通过数值分析得出各层厚度及旧路面模量对于泡沫沥青冷再生路面性能的影响,得出旧路面强度对大修沥青路面使用性能有重要影响的结论.通过反算累计标准轴载作用次数,并对比我国交通等级的规定,提出泡沫沥青冷再生混合料应用于道路大修工程中合理的路面结构组合.     

玄武岩沥青混合料路用性能研究

高速公路沥青混凝土上面层集料主要使用玄武岩,而黑龙江省玄武岩矿藏分布广,产量高,为公路沥青路面的修筑提供了更好的条件.采用SMA-16型和AC 16型2种沥青混合料类型进行试验研究,确定黑龙江省地产玄武岩沥青混合料的低温稳定性能指标及水稳定性能力,进而评价其路用性能,以便更科学地选择、使用玄武岩.试验结果显示：对于同种沥青密级配沥青混合料的水稳性好于沥青玛蹄脂碎石混合料,对于沥青混合料的低温抗裂性能表现为SMA-16沥青玛蹄脂混合料好于AC-16密级配沥青混合料.