基于芯样性能的沥青混合料均匀性分析

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1、工程硕士学位论文基于芯样性能的沥青混合料均匀性分析作者姓名陈思宇工程领域交通运输工程校内指导教师李智副教授校外指导教师孙杨勇高级工程师所在学院土木与交通学院论文提交日期2015年3月HomogeneityanalysisofasphaltmixturesperformancebasedoncorespecimensADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ChenSiyuSupervisor：AssociateProf.LiZhiSouthChinaUniversi

2、tyofTechnologyGuangzhou,China分类号：U418.6学校代号：10561学号：201221007421华南理工大学硕士学位论文基于芯样性能的沥青混合料均匀性分析作者姓名：陈思宇指导教师姓名、职称：李智副教授申请学位级别：工程硕士学科专业名称：交通运输工程研究方向：道路建筑材料论文提交日期：2015年4月17日论文答辩日期：2015年3月22日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：王端宜委员：邹桂莲李智徐伟孙长新摘要作为高等级路面的重要结构形式之一的沥青路面，其施工质量控制

3、成为了沥青路面施工过程中的突出问题。现阶段沥青路面施工质量均匀性控制模式表现为数据结果的宏观性、评价指标的单一性等特点。大多情况下，路面取芯测试压实度结果是一个平均值，无法反映竖向结构内部的变化，同时单一的密度指标也不能体现级配、空隙和沥青用量的差异；由于体积指标只是间接反映沥青混合料的力学性能，在目前的虚拟力学的分析手段中采用有限元方法和离散元方法都不是很成熟。本文从细观结构出发，以提出沥青混合料芯样性能的均匀性分析方法为目的，借助于X-rayCT技术无损获取试件内部的结构信息并结合数字图像技术。一方面，进行体积方面（粗集料

4、、空隙）的评价，从而得到丰富的粗集料分布情况和空隙分布情况，提出截面粗集料比和不均匀系数两个指标；另一方面，尝试利用有限元方法对沥青混合料中的虚拟力学性能进行评价，并提出截面抗压应力均值和应力不均匀系数两个虚拟力学的均匀性指标，从而在体积和虚拟力学方面对沥青混合料的均匀性进行较为全面的分析与评价。为了对不同情况的CT图像都能有效分离粗集料，研究确定：对具有中间暗周围亮的CT图像采用基于环状分割的OTSU法，而对于明暗分布均匀的CT图像采用AVIZO软件进行图像处理。为了准确评价沥青混合料CT图像的体积信息，采用Kolmogor

5、ov-Smirnov单样本检验法确定计算指标时，单张切片图像的扇形适宜扫描角度为15°，以及通过统计方法得到单个芯样的最少的薄片数量为50张；以体素为基本单元实现了虚拟试件的三维重构，并模拟出虚拟单轴抗压试验。在不同芯样间对体积指标和虚拟力学指标的值进行比较，绘制出箱图，比较图中盒子长度的长短、中位数的大小、异常点个数，得到芯样在各项指标的表现好坏情况，并最终评价出沥青混合料芯样在体积和虚拟力学两个方面的均匀性。关键字：沥青路面；芯样；均匀性；数字图像技术；有限元法IABSTRACTTheasphaltpavementisre

6、gardedasoneoftheimportantpatternofhigh-gradehighway.Itsconstructionqualitycontrolisbecomingthehighlightproblemduringtheconstructionofasphaltpavement.Fornow,thepatternofqualitycontrolonasphaltpavementconstructionrepresentsasthemacroofdataresultandthesingleofevaluatio

7、nindex.Inmostconditions,theresultofcompactiondegreeoncorespecimenisanaveragevalue,whichcannotreflectthevariationonverticalstructure.Atthesametime,thesingleindexofdensitycannotrepresentthedifferenceingradations,airvoidsandthecontentofbinders.Becausethevolumetricindic

8、atorsjustrepresentthemechanicalpropertiesofasphaltmixturesindirectly.Themethodsforanalyzingvirtualmechanics,suchasFiniteElementMethodandDi