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

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

2、件。進行X射線CT掃描，并通過MATLAB軟件編寫改進的環(huán)形最大類間方差算法（簡稱環(huán)形OTSU算法），依據(jù)半徑范圍計算分割閾值，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。
　　基于改進的環(huán)形OTSU算法，從像素點角度計算不同級配試件各個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，而SUP13、

3、SUP20和AC20級配試件面空隙率變化不明顯;比較不同級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，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;整體空隙率計算結(jié)果同實驗室測試結(jié)果較為接近，誤差不超過25％。采用分形理論計算試件不同深度截面級配和空隙的面積分形維數(shù)，結(jié)果表明，破壞后的級配分形維數(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。對六種不同級配的混合料試件，計算壓縮破壞后試件不同橫截面的徑向應變數(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