基于CT掃描技術(shù)的瀝青混合料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)特性研究.pdf

1、以車轍為代表的早期典型病害對(duì)瀝青混凝土路面行車舒適性和安全性造成了嚴(yán)重的影響。車轍病害的形成過(guò)程涉及到瀝青混合料的體積變化特征—剪脹現(xiàn)象，因此有必要對(duì)瀝青混合料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的體積變化進(jìn)行深入研究。相較于傳統(tǒng)的宏觀試驗(yàn)技術(shù)，論文擬采用CT無(wú)損檢測(cè)技術(shù)分析瀝青混合料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)，并建立細(xì)觀結(jié)構(gòu)與剪脹行為的關(guān)系。
　　為評(píng)價(jià)不同級(jí)配試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異，按照設(shè)計(jì)規(guī)范，分別采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)方法成型了PA、AC、SUP、SMA四種級(jí)配的混合料試

2、件。進(jìn)行X射線CT掃描，并通過(guò)MATLAB軟件編寫改進(jìn)的環(huán)形最大類間方差算法（簡(jiǎn)稱環(huán)形OTSU算法），依據(jù)半徑范圍計(jì)算分割閾值，以清楚地區(qū)分集料、瀝青以及空隙部分。相較于原始OTSU算法，圖片處理效果得到改善，能顯著提高圖片的處理速率。
　　基于改進(jìn)的環(huán)形OTSU算法，從像素點(diǎn)角度計(jì)算不同級(jí)配試件各個(gè)深度處的橫截面面空隙率，結(jié)果表明，PA13、AC13以及SMA13試件從上部至下部，面空隙率呈現(xiàn)先減小，后增大的趨勢(shì)，而SUP13、

3、SUP20和AC20級(jí)配試件面空隙率變化不明顯;比較不同級(jí)配試件在剪切破壞前后的面空隙率可發(fā)現(xiàn)，初始空隙率較大的試件在破壞后面空隙率呈大幅降低趨勢(shì)，最大公稱粒徑較大的試件較其他試件面空隙率變化更為均勻;整體空隙率計(jì)算結(jié)果同實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果較為接近，誤差不超過(guò)25％。采用分形理論計(jì)算試件不同深度截面級(jí)配和空隙的面積分形維數(shù)，結(jié)果表明，破壞后的級(jí)配分形維數(shù)均低于破壞前維數(shù)，表明初始空隙率越大，維數(shù)變化程度則越大;空隙分形維數(shù)亦如此;觀察各個(gè)試

4、件，可發(fā)現(xiàn)試件上部以及下部的分形維數(shù)均較小，中部數(shù)值較大。因而提出綜合分形維數(shù)D以表征試件整體的均勻性，該參數(shù)能夠定性地反映試件宏觀高溫性能的優(yōu)劣。
　　利用MATLAB軟件，通過(guò)基于體數(shù)據(jù)的重構(gòu)算法得到混合料中集料分布的三維模型。該模型可任意切割，從而觀察試件內(nèi)部截面的顆粒分布狀況。對(duì)六種不同級(jí)配的混合料試件，計(jì)算壓縮破壞后試件不同橫截面的徑向應(yīng)變數(shù)值，可知PA13、AC13以及SMA13試件上部出現(xiàn)剪縮現(xiàn)象，中部呈現(xiàn)明顯的剪脹