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原文传递基于粗集料均匀性的沥青混合料击实行为研究

论文题名：	基于粗集料均匀性的沥青混合料击实行为研究
关键词：	沥青路面;沥青混合料;粗集料;均匀性;击实行为
摘要：	沥青混合料均匀性和压实度是沥青路面施工质量重要的评价指标，长期以来沥青路面施工对这两个质量指标的细观量化程度不足，在路面早期病害严重，设计寿命无法预估的现状下，路面施工中对沥青混合料的均匀性和压实程度检测显得尤为必要。传统方法检测效率低下且以定性分析为主，人为主观性大。本文通过采用数字图像技术对AC-13C和SMA-13两种不同类型混合料的均匀性和击实行为进行了研究，提出了均匀性和击实行为的关键特征。主要研究内容和结论如下：　　（1）通过比较不同类型沥青混合料组成的差异性，确定出相邻粗集料区域作为区分混合料类型和级配的特征区域，并以相邻粗集料区域面积比A作为表征特征区域规律的关键参数；同时在相邻粗集料区域面积比的基础上进一步计算获取相邻粗集料区域面积比相对平均差C，并将该参数作为评价混合料中粗集料均匀性的指标。采用矩形区块划分和最大类间方差法相结合的方式对子图像进行二值化，可以有效避免图像亮度不一和不同区块灰度级差异较大带来的图像分割精度不够的影响。　　（2）设计和制作AC-13C和SMA-13混合料，对混合料试件进行横向切割，提取和分析了粗集料面积比、粗集料整体均匀性以及分计粗集料均匀性系数等参数，结果表明：相比AC-13C，SMA-13纵向和横向的均匀性系数分别下降了35.1%和26.1%，SMA-13的粗集料整体均匀性显著优于AC-13C；同类型混合料间级配下限组的均匀性最好；4.75~9.5mm和9.5~13.2mm粗集料构成的局部均匀性最好，而2.36~4.75mm和13.2mm以上的粗集料构成的局部均匀性最差；两种混合料中4.75~9.5mm粗集料对均匀性贡献最大，而AC-13C中9.5~13.2mm和13.2mm以上粗集料对均匀性贡献最小，SMA-13中2.36~4.75mm和13.2mm以上粗集料对均匀性贡献最小。　　（3）根据设计的AC-13C和SMA-13的级配，采用击实仪对混合料分别击实20，35，50，65和80次，将成型试件纵向切割，提取和分析纵截面粗集料面积比、粗集料整体均匀性以及分计粗集料均匀性系数等参数，结果表明：AC-13C和SMA-13密实原理不同，击实前期阶段AC-13C和SMA-13密度增长，空隙率降低的主要因素为粗集料的相互靠近，击实后期阶段AC-13C粗集料面积比增长量比前期降低了78.5%，密度增长、空隙率降低的主要因素转变为沥青胶浆填充空隙，而SMA-13粗集料面积比增长量比前期降低了51.1%，密度增长，空隙率降低是粗集料相互靠近和胶浆填隙共同作用的结果；粗集料均匀性系数随击实次数增加而逐渐降低，即击实作用使粗集料更易向着均匀方向发展。　　（4）本文基于MATLAB、Java等语言开发了一款安装在移动终端的沥青混合料图像检测软件，以粗集料均匀性和粗集料面积比为指标用于检测试件或芯样的均匀性和压实程度。
作者：	张建飞
专业：	建筑与土木工程
导师：	徐亦冬;邹毅松
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022