[發明專利]一種瀝青混合料集料分布狀態評價方法

有效

• 申請號: 201310539405.8
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN103698497A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 彭勇;王振
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N33/42
• 分類號: G01N33/42;G01N15/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明屬于道路工程領域，涉及一種瀝青混合料集料分布狀態或均勻性的定量評價方法。?

背景技術

瀝青混合料的組成包括瀝青、集料、添加劑和空隙四部分，其中集料對瀝青混合料性能的影響最大。集料的物理特性（形狀、大小、棱角、扁平率、表面紋理等）、級配，以及在瀝青混合料中分布狀態（位置、數量、間距、方位角等）等，都對瀝青混合料的力學性能、路用性能指標以及疲勞壽命等產生顯著的影響。在集料眾多影響瀝青混合料性能因素中，集料的分布狀態是最突出的，也是最為復雜的。在某種程度上，集料分布狀態決定了瀝青混合料性能，影響著瀝青混合料的路用性能和使用壽命。相對于集料分布狀態均勻的瀝青混合料路面，集料分布狀態不均勻區域力學性能和路用性能變異性大，易發生破壞。?

然而，現有的文獻資料表明，目前有關集料分布狀態對瀝青混合料性能影響研究卻很少。分析上述現象，究其原因，主要為：（1）集料分布狀態對瀝青混合料性能的影響被忽略，人們沒有對瀝青混合料集料分布狀態的重要性給予足夠的認識。（2）集料在瀝青混合料中分布狀態十分復雜，通過傳統的研究方法，瀝青混合料集料分布狀態很難確定，有關信息很難獲取。?

基于數字圖像處理，只有少數研究者嘗試對瀝青混合料集料分布狀態進行研究。2001年，Tashman等人提出如何研究瀝青混合料中粒徑大于2.36mm集料的分布狀態不均勻性。其方法是通過把混合料的水平截面和豎直截面劃分成等面積的內外兩區域，選擇能夠描述這些區域內集料平均粒徑差異的參數來評價。2002年，李智等人對瀝青混合料旋轉壓實效果進行數字圖像分析，提出以集料顆粒的取向特性描述瀝青混合料的穩定性，以集料顆粒的分布特性來反映混合料的密實程度，并定義集料顆粒主軸方向、瀝青砂膠膜厚、顆粒面積比等參數（集料分布特性）來進行評價。2004年，Hunter等人在TRB發表論文，提出評價瀝青混合料集料分布狀態不均勻性的兩種方法。研究中，這兩種評價方法都是通過比較截面上相等區域里集料累計面積值的大小來實現的。2005年，蒯海東等人對集料在瀝青混合料內部的分布特征進行研究，提出以偏心率指標和面積級配曲線圖，比較各截面的面積級配的差異來研究集料分布的均勻性。2004年～2007年，Azari等人借助集料分布狀態指標，研究集料分布狀態不均勻性對瀝青混合料力學性能影響。研究中，集料分布狀態指標，即均勻性指標，采用的是標準正態分布參數，通過集料分布狀態指標可對集料分布狀態不均勻程度進行評價。2009年，?吳文亮使用彩色石料區分粗、細集料，并利用彩色閾值直接分割圖像，采用顆粒面積比的變異系數作為均勻性評價指標，定量評價瀝青混合料的均勻性。2004年至今，同濟大學孫立軍等人一直在研究通過集料分布狀態來定量評價瀝青混合料均勻性的可行性。研究中，集料分布狀態主要是從瀝青混合料內部截面上集料分布位置、分布數量、面積比及轉動慣量等方面來考慮。?

上述有關集料在瀝青混合料中分布狀態或分布特征的研究，雖然是通過一個或多個集料分布狀態參數來進行描述與評價，但研究中，其集料分布狀態參數的選擇與確定不夠科學，考慮不夠全面，代表性不強，結果有偏差，只能部分反映集料分布狀態的實際情況。?

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種瀝青混合料集料分布狀態或均勻性的定量評價方法。?

本發明解決其問題所采用的方案是：一種瀝青混合料集料分布狀態或均勻性的定量評價方法，具體為：室內成型或現場取樣提供分析所需的瀝青混合料圓柱形試件；通過工業CT機或數碼相機采集瀝青混合料試件的截面圖像，運用后者時，瀝青混合料試件需先經鋸齒切割機切割；將截面圖像轉化為BMP格式的黑白圖像。對該BMP格式的黑白圖像進行圖像分析，得到瀝青混合料截面圖像中每個集料顆粒的信息，如顆粒粒徑、周長、面積、等效直徑、長軸短軸坐標、質心位置坐標等。獲取上述混合料截面上的集料顆粒信息以后，就混合料中各檔集料的位置分布、數量分布、長軸方位角分布三個方面定量評價混合料截面上的集料分布狀態。?

截面上各檔集料的位置分布狀態通過該檔集料的重心與該截面幾何中心的距離偏差率來衡量；所述計算公式如下：?

集料重心與幾何中心的距離偏差：

把距離偏差S轉換成量綱為一的r：r_i=S_i/R?

式中：分別為第i檔集料的重心坐標；i為集料的篩孔尺寸（方孔篩）；?

x_in，y_in分別為第i檔集料中第n個顆粒的質心坐標位置；?

N_i為第i檔集料中顆粒的總數；?