离散元法分析集料接触特性对沥青混合料剪切疲劳寿命的影响

基于CT断层扫描和图像处理采集到的沥青混合料内部结构信息,采用Matlab软件编写程序获取混合料内部集料接触特性,借助颗粒流软件PFC3D建立混合料剪切疲劳试验三维离散元模型,模拟考虑损伤的沥青混合料剪切疲劳寿命,研究集料接触特性对沥青混合料剪切疲劳寿命的影响,并对模拟结果加以试验验证。研究结果表明,考虑疲劳损伤的沥青混合料剪切疲劳三维离散元法可以较好地模拟沥青混合料剪切疲劳试验,得到的剪切疲劳寿命模拟值与试验值误差较小。集料接触点和总接触长度对沥青混合料剪切疲劳寿命影响显著,集料接触点数越多,总接触长度越大,混合料的剪切疲劳寿命越大;水平截面上集料接触方位角对沥青混合料剪切疲劳寿命影响较小,其两者间相关性不明显。此外,集料粒径和空隙率对沥青混合料中集料接触特性有较大的影响。相同的试验条件下,沥青混合料内部集料接触点数和总接触长度随集料粒径的增大而增加,随空隙率的增大而减少。     

Delaunay三角网格的沥青混合料粗集料分布特性

为研究沥青混合料的细微观结构特征,提出粗集料分布特性的量化方法和指标.基于数字图像处理技术对粒径大于2.36 mm的沥青混合料粗集料质心进行delaunay三角剖分,建立三角单元内A1/A2（集料-胶浆面积比）参数表征细观结构局域特征,通过对A1/A2统计特性的描述、分析以及概率形式的统计推断,得到粗集料整体分布特性的量化与分析结果.研究表明,不同级配之间粗集料的总量及级配各档位质量分布的差异性将显著影响细观结构特征,如沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）、开级配抗滑磨耗层混合料（OGFC）和高性能路面沥青混合料（SUP） 3种级配粗集料的平均紧密程度呈递减趋势.此外,给出A1/A2参数的集中趋势指标和偏态指标,并在此基础上提出非参数检验方法对沥青混合料细观结构进行对比,评判多种级配细观结构的嵌挤紧密特征的异同,认为SMA和OGFC的细观嵌挤特征类似,而SUP和SMA以及OGFC相比细观结构更趋于分散.     

基于集料分形特征的沥青混合料配合比设计

为了使沥青混合料配合比设计更具针对性,基于集料分形特征,探讨了集料粒径分维值与沥青混合料体积参数的关系,在此基础上,确定出满足规范要求的沥青混合料体积指标对应的最佳沥青用量和矿料级配,并通过路用性能的测试检验了设计混合料.结果表明:集料粒径分维值与沥青混合料体积指标有很强的线性相关性,利用该相关关系可以对混合料的体积参数进行预估,快速确定最佳沥青用量、矿料级配.     

数字图像处理在沥青混合料均匀性评价中的应用

为了探讨沥青混合料均匀性定量研究方法,本文基于数字图像处理技术,直接对混合料中集料的分布状态,即沥青混合料均匀性进行研究。研究结果显示,基于数字图像处理技术所计算的结果与主观上的观测结果基本一致。研究结果表明:基于数字图像处理技术,选用数量分布和位置分布这2个集料的分布状态参数可以定量地评价沥青混合料的均匀性;沥青混合料均匀性可以通过沥青混合料均匀性指标来反映;随着公称最大集料粒径的增大,沥青混合料均匀性变差。     

设计沥青混合料

“设计沥青混合料”与路用沥青混合料组成设计具有本质的差别。尽管国内外在沥青混合料组成设计方面进行了广泛的研究，但距离“设计沥青混合料”仍存在较大差距。本文根据以往的研究成果和对于国内外研究趋势的分析明确提出了设计沥青混合料的概念，重点分析了按体积设计沥青混合料、材料组成与沥青混合料路用性能关系等问题，并根据目前科学技术发展水平预测了这一研究领域未来十年的技术进展。     

用数字图像处理技术评价沥青混合料均匀性

用数字图像处理技术获得试件截面图像,通过集料的分布状态研究了沥青混合料的均匀性。研究结果表明,使用彩色石料区分粗、细集料,并利用彩色阈值直接分割图像,可以消除在试件截面剖分过程中颗粒位置的随机分布造成的影响;选取5种典型的沥青混合料级配,采用颗粒面积比的变异系数作为均匀性评价指标,能够定量评价沥青混合料的均匀性;对各级配的均匀性指标与各档粗集料分计筛余百分率进行线性回归,其复相关系数为0.976。     

集料密度对沥青混合料空隙率影响及应用研究

空隙率是沥青混合料最重要的体积参数,路面的耐久性要求路面竣工后现场空隙率控制在指定范围.矿料级配、沥青含量和压实度对空隙率的影响早已为人们熟知,但集料密度对空隙率影响的研究少有报道.通过室内试验、理论分析研究集料密度对沥青混合料空隙率的影响规律,在沥青含量不的变条件下,给定级配的沥青混合料的空隙率,随着集料密度的增大而减小,由高密度集料组成的混合料形成近似骨架的密实结构;由低密度集料组成的混合料形成近似悬浮结构.通过对试验路段铺筑的跟踪观测,高、低密度集料铺筑沥青路面在广东省高速公路上成功应用,为集料合理利用及空隙率的准确和可靠地控制提供理论依据,使路面的设计寿命、路面工程投资效益得到保证.     

集料水平向分布状态对沥青混合料劈裂试验影响数值模拟

为研究集料水平向分布状态对沥青混合料劈裂试验的影响,基于沥青混合料集料均匀性指标,通过在混合料水平截面不同方向上加载,采用有限元法数值模拟集料水平向分布状态对沥青混合料劈裂试验中最大应力值(平面主应力和水平拉应力)的影响,并加以试验验证。研究结果表明:集料水平向分布状态对沥青混合料劈裂试验中平均最大应力值影响不大,其间相关性不明显,但与最大应力值变异性间相关性却很显著。     

温拌再生沥青混合料压实特性评价

温拌再生沥青混合料是基于沥青温拌技术和再生技术发展而来的新型环保型沥青混合料.研究了基于Sasobit添加剂的温拌再生沥青混合料压实特性随压实温度和旧沥青混合料(RAP)掺量的变化规律,定量评价了旧料(RAP)掺量分别为0%、15%、30%、45%及60%在压实温度分别为140℃、130℃、120℃、110℃和100℃时温拌再生沥青混合料的体积参数的变化,确定了适合温拌再生沥青混合料的压实温度.     

基于数字图像处理和有限元建模方法的沥青混合料劈裂试验数值模拟

应用数字图像处理技术及工业CT扫描获得试件图像,结合有限元建模方法,建立了包含集料、空隙和胶浆在内的沥青混合料有限元模型,并模拟研究了沥青混合料劈裂试验。结果表明:通过定义应力集中因子,可用来描述沥青混合料内部应力的不均匀分布,级配类型、模量比、有无空隙及加载位置都对模拟结果有较大影响。采用DIP-FEM方法能够很好地将沥青混合料的微观结构和宏观力学性能结合起来。     

基于分区OTSU法的沥青混合料图像分割技术

针对CT扫描沥青混合料试件图像存在亮度差异及其灰度图无明显双峰的特点,提出了一种环状分区和最大类间方差法(OTSU法)相结合的自适应阈值选取方法,来解决CT图像处理过程中目标集料颗粒与沥青胶浆背景分割的技术难题,并从提高分割精度和运算速度两方面对最大类间方差法进行了改进性研究。不同分割方法的对比效果分析表明,采用环状分区和OTSU法相结合的新算法,可大大提高图像的分割效果,为处理扫描效果不理想以及复杂CT图像的目标对象分割提供了一个可行的解决手段。     

掺加旧料对温拌沥青混合料疲劳性能的影响分析

温拌再生沥青混合料是基于沥青温拌技术和再生技术发展而来的新型环保型沥青混合料.对掺加旧料（RAP）的温拌沥青混合料的疲劳性能进行了评价,分析了不同旧料掺量对疲劳性能的影响.疲劳试验采用小梁三分点加载方法,进行了旧料掺量为0%、15%、30%、45%以及60%的混合料疲劳试验.试验结果表明,旧料掺量越大,疲劳性能越差;30%为温拌沥青混合料的临界旧料掺量,此掺量为疲劳性能的＂性能拐点＂,超过此掺量后疲劳性能大幅衰减.     

硅烷偶联剂对复合沥青混合料路用性能的影响

针对胶浆与集料界面粘附对沥青混合料性能的影响,采用“三步”成型工艺制备复合沥青混合料试件,研究了KH-550硅烷偶联剂对其路用性能的影响,并借助IR和SEM等微观设备,分析了硅烷偶联剂在复合沥青混合料中的偶联机理。结果表明,随硅烷偶联剂用量增加,复合沥青混合料在7d和28d龄期的路用性能先提高后降低,当用量为乳化沥青质量分数的0．6％时,混合料冻融劈裂强度比、马歇尔稳定度和抗压回弹模量等路用性能提高了10％～30％。硅烷偶联剂改性后的花岗岩集料引入了偶联剂分子结构的Si-O键,在胶浆与集料界面有Si-O-Si键的生成;掺加偶联剂后的水泥乳化沥青胶浆表面变得凹凸不平,结构致密性提高;水泥乳化沥青胶浆能够较好地粘附于花岗岩集料表面,胶浆与集料界面结构得到改善。     

开级配沥青混合料空隙率与透水性能试验研究

通过试验研究了透水性沥青混合料的空隙率与透水性能,得出了不同集料级配和油石比对空隙率及透水性能的影响规律,为道路工程铺设透水性路面沥青混合料的配合比设计提供了试验依据.     

沥青玛蹄脂混合料矿料骨架构成及其接触特性

通过建立沥青玛蹄脂混合料SMA-13三维离散元模型,研究了SMA-13的矿料骨架构成及其接触特性。利用PFC3D中的FISH语言编制用户子程序,提取了不同粒径集料(2.36mm)之间的接触力。在统计大量数据的基础上,分析了各粒径集料在SMA-13中的作用和各粒径集料自身之间以及与其他粒径集料之间的接触特点。研究表明:在SMA-13中,13.2、9.5和4.75mm集料相互接触构成骨架,承担大部分荷载,而2.36mm集料主要填充骨架的空隙,承担小部分荷载;并且9.5mm集料和4.75mm集料是构成集料骨架的主体,承担60%左右的荷载。     

嵌挤密实沥青混合料设计方法与评价参数研究

按照嵌挤、密实、稳定的设计准则,分析与定位矿料在沥青混合料中的作用,研究沥青混合料组成设计方法和流程以及与之配套的试验方法和参数。首先,通过研究提出嵌挤-密实级配混合料设计方法:起骨架作用的粗集料的掺配比例应以粗集料间隙率VCA和贯入试验CPV值分析确定;起填充作用的细集料可采用泰波公式来确定;混合料组成比例可以采用体积设计法进行设计和计算。其次,通过研究提出了混合料级配评价方法和参数:设计出的混合料体积特性应满足VCAmix相似文献   

生物接触氧化法的硝化性能

利用生物接触氧化法固定床，对城市生活污水进行了硝化性能的试验研究，及接触时间对硝化性能的影响。试验表明该法具有较高的硝化性能，接触时间对硝化性能有一定影响。