基于X-ray CT瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能研究.pdf

1、當(dāng)前的瀝青混合料設(shè)計法基本上仍是沿用傳統(tǒng)的實驗-觀察的現(xiàn)象學(xué)經(jīng)驗方法，傳統(tǒng)研究方法雖為世界道路行業(yè)的進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn)，但現(xiàn)在已經(jīng)逐漸無法滿足工程需要。究其原因，傳統(tǒng)方法未從根本上揭示瀝青混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征對宏觀性能的影響關(guān)系，從而出現(xiàn)了統(tǒng)計指標(biāo)（諸如級配、瀝青用量、空隙率等）相同而各試件性能有較大差異的情況。隨著交叉學(xué)科在路面工程中的不斷滲透和研究手段的不斷豐富，越來越多的學(xué)者開始致力于研究瀝青混合料細(xì)觀分布規(guī)律（顆粒及空隙空間分布）

2、、瀝青與集料微觀交互作用能力及其對混合料宏觀性能的影響，并取得了大量有價值的研究成果。
　　本文針對瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)與其力學(xué)性能的相關(guān)性問題開展研究，建立基于X-ray CT斷層掃描技術(shù)及數(shù)字圖像處理技術(shù)的瀝青混合料細(xì)觀組成、結(jié)構(gòu)分布特征指標(biāo)體系，建立分析瀝青混合料細(xì)觀組成、結(jié)構(gòu)的定性及定量方法，描述瀝青混合料骨架結(jié)構(gòu)形式，及其與力學(xué)性能的相關(guān)性，克服以往宏觀研究的限制，從細(xì)觀尺度上進(jìn)行剖析。本文主要的研究內(nèi)容及成果概括如下：<

3、br>　　首先，基于德國Phoenix v|tome|x s微焦點工業(yè)CT掃描系統(tǒng)，尋求不同情況下瀝青混合料試件的最優(yōu)掃描參數(shù)配置；采用“等效體積”法，通過對“標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)”的掃描并進(jìn)行空隙體積計算，驗證CT體積重構(gòu)的準(zhǔn)確性。在最佳參數(shù)配置下，進(jìn)行差異性物質(zhì)的分離，為后續(xù)分析奠定基礎(chǔ)。
　　其次，采用X-ray CT無損掃描對不同級配類型（AC-16、SMA-16、OGFC-16）、成型方式（Marshall擊實與SGC旋轉(zhuǎn)壓實）、不

4、同壓實度下瀝青混合料試件進(jìn)行掃描，利用VGStudio MAX2.2軟件研究了空隙在瀝青混合料中橫向、縱向的分布規(guī)律，揭示了空隙在瀝青混合料中的不均勻分布的特性。
　　隨后，采用數(shù)字圖像處理技術(shù)，利用Matlab程序平臺，對二維圖像的集料的形態(tài)特性以及集料組成分布特性進(jìn)行分析，并采用統(tǒng)計模型對其分布進(jìn)行擬合；結(jié)合數(shù)學(xué)中的分形理論，對不同級配、不同成型方式及不同壓實度下的瀝青混合料試件的連續(xù)截面幾何信息進(jìn)行了研究。
　　再次，

5、對于瀝青混合料的骨架特性，分別從宏觀、細(xì)觀進(jìn)行分析對比；采用Matlab圖像處理模塊，結(jié)合散體力學(xué)理論，通過對集料骨架接觸算法進(jìn)行設(shè)計，對沿高度方向的集料接觸點數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計分析。
　　最后，建立了瀝青混合料內(nèi)部細(xì)觀結(jié)構(gòu)與其宏觀力學(xué)性能之間的聯(lián)系。采用劈裂試驗方法評價力學(xué)性能，并采用數(shù)字散斑DIC技術(shù)對不同細(xì)觀結(jié)構(gòu)下的試件破壞模式與應(yīng)變場的均勻性進(jìn)行分析；并利用PFC-2D軟件對不同結(jié)構(gòu)類型瀝青混合料進(jìn)行受力模擬，驗證骨架接觸的重要