[發明專利]瀝青混合料界面滑移過程中集料接觸作用的量化方法

在審

• 申請號: 202010926231.0
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112067425A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 栗培龍;孫勝飛;宿金菲;胡偉;魏曉鳳;朱磊;董超;馬云飛
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/04;G01N3/06;G01N3/24
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

本發明公開了一種瀝青混合料界面滑移過程中集料接觸作用的量化方法，對瀝青混合料試樣進行界面接觸滑移試驗，得到兩個剪切滑移破壞后的試件，其中一個試件是實心體，另一個試件是中空試件；將所述中空試件沿高度方向切開，使滑移界面露出，得到兩個滑移界面，并分別獲取兩個滑移界面的圖像；對每個滑移界面的圖像分別進行集料識別，計算集料接觸面積，并進一步計算集料接觸作用比R_C，以此作為集料接觸作用的量化指標。本發明通過試驗設計獲取瀝青混合料的滑移界面，通過對滑移破壞后的界面進行分析，提出接觸作用比指標，對集料接觸作用進行量化，為進一步研究瀝青混合料的強度形成機理和改善瀝青混合料界面強度奠定基礎。

技術領域

本發明屬于道路材料技術領域，尤其涉及一種瀝青混合料界面滑移過程中集料接觸作用的量化方法。

背景技術

在瀝青混合料抵抗外界荷載作用時，集料的接觸、嵌擠作用貢獻一直是未解之謎。國內外眾多學者致力于從礦質集料顆粒間的接觸作用研究瀝青混合料的強度構成，蔡旭等采用多級混合級配設計方法和數字圖像處理技術分析骨架結構對車轍性能的影響。Mahmoud借助DEM理論研究了瀝青混合料內部礦質集料結構對瀝青混合料開裂的影響。Masad E利用X-ray CT數字圖像處理技術分析了瀝青混合料的骨架結構形成情況。Chen等借助離散元法研究瀝青混凝土(AC)的剛度各向異性，發現AC剛度取決于集料顆粒族的優先軸向。Shashidhar等將三維顆粒堆積概念應用于熱拌瀝青混合料(HMA)中的骨料結構研究，研究了顆粒的堆積率和顆粒間的接觸分布。常明豐等采用離散元方法分析了瀝青混合料內部顆粒在荷載作用下所形成的接觸力力鏈和位移場。

然而大多數研究都只是定性分析集料的接觸作用，而這種定性的分析研究無法揭示集料接觸作用與瀝青混合料強度之間的具體關系，因此，需要進一步設計一種瀝青混合料中集料間接觸作用的定量分析方法，使集料接觸作用與瀝青混合料的強度之間建立更確切的量化關系，有助于對瀝青混合料的強度形成機理進行更深一步的研究。

發明內容

針對現有設計方法的不足，本發明的目的是提供一種瀝青混合料界面滑移過程中集料接觸作用的量化方法。通過試驗設計獲取瀝青混合料的滑移界面，通過對滑移破壞后的界面進行分析，提出接觸作用比指標，對集料接觸作用進行量化，為進一步研究瀝青混合料的強度形成機理和改善瀝青混合料界面強度奠定基礎。

瀝青混合料界面滑移過程中集料接觸作用的量化方法，包括以下步驟：

步驟1，對瀝青混合料試樣進行界面接觸滑移試驗，得到兩個剪切滑移破壞后的試件，其中一個試件是實心體，另一個試件是中空試件；

步驟2，將所述中空試件沿高度方向切開，使滑移界面露出，得到兩個滑移界面，分別記作S₁和S₂，分別獲取S₁和S₂滑移界面的圖像；

步驟3，對每個滑移界面的圖像分別進行集料識別，計算集料接觸面積，并進一步計算集料接觸作用比R_C，以此作為集料接觸作用的量化指標。

進一步地，所述對瀝青混合料試樣進行界面接觸滑移試驗，具體為：

首先，制作瀝青混合料試樣；

然后，將瀝青混合料試樣放入界面接觸滑移試驗裝置中，再將整個界面接觸滑移試驗裝置置于萬能試驗機上進行界面接觸滑移加載試驗，直至實心體試件從瀝青混合料試樣中完全分離，得到瀝青混合料試樣破壞形成兩個剪切滑移破壞后的試件。

進一步地，所述對每個滑移界面的圖像分別進行集料識別，具體為：

首先，采用灰度直方圖分別對每個滑移界面的圖像進行前景和背景的區分，得到對應的前景背景分割圖像；

其次，提取前景背景分割圖像中的前景圖像作為滑移區域；