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不同性状粗集料对沥青混合料高温性能的影响研究

作　者: 钱野
导　师: 肖鹏；袁峻
学　校: 扬州大学
专　业: 结构工程
关键词: 沥青混合料 高温性能 粗集料形态 数字图像 细观结构 级配识别 骨架结构
分类号: U414
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 112次
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内容摘要


沥青混合料的车辙变形已经成为沥青路面主要的损坏形式,现代交通的发展对混合料的高温性能提高了更高的要求。在影响混合料高温性能的因素中,粗集料通过嵌挤形成的骨架结构是混合料抗剪强度的主要来源,粗集料自身形态对混合料高温性能有着重要影响。粗集料形态特征包括轮廓形状,棱角特征和表面纹理,轮廓形状表征的是颗粒的整体形状尺寸比例,棱角性表征的是颗粒轮廓上棱角的突出程度,纹理描述的是颗粒表面的粗糙度。本文结合室内试验和数字图像处理技术对不同粗集料进行了形态特征分析,并研究形态特征对高温性能的影响。(1)首先对不同材质的粗集料测定其针片状含量、颗粒状指数等指标,使用单轴贯入试验测定不同级配类型混合料的抗剪强度,分析了不同形态粗集料对混合料高温性能的影响。结果发现,当针片状含量超过12%后抗剪强度显著下降且粗级配对针片状含量更为敏感,颗粒状指数跟抗剪性能也有着较强的相关性。(2)为了定量分析粗集料形态对高温性能的影响,本文利用数字图像处理技术,结合Matlab图像处理功能及编程,对混合料二维剖切图像进行处理,得到了适用于混合料细观结构提取的图像处理方法。针对沥青混合料图像双峰特性不明显的特点利用灰度变换进行增强处理,采用自适应阀值分割方法将粗集料从混合料图像中分离出来。鉴于不同级配类型中粗集料整体形态的差异,对剖切图像进行了级配识别,经过验证,使用等效椭圆短轴进行图像筛分得到的级配与真实级配相差最小,可以对分界筛孔进行一定程度的修正使识别级配逼近真实级配,较好的反映了混合料内部的集料组成情况。(3)对当前存在的形态特征量化指标进行系统分析后,选取合适的指标对颗粒形态进行量化,分析其总体形态特征跟混合料高温性能之间的规律性,结果表明:形状比率、偏心率、等效椭圆周长比和纹理指数跟高温性能相关性较好,定量分析指标为评价和选取粗集料提供了更为准确、客观的测试方法。提出利用图像拓扑性质来评价粗集料骨架性能,并研究了不同形态粗集料对骨架稳定性的影响,利用图像拓扑性质可以定量评价骨架稳定性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
    1.2.1 粗集料形态特征对沥青混合料的影响  11-12
    1.2.2 数字图像技术应用于混合料细观结构的研究  12-13
  1.3 本文研究的主要内容  13-14
  1.4 课题来源  14-15
第二章 粗集料性能及沥青混合料高温性能  15-35
  2.1 粗集料性能  15-18
    2.1.1 我国粗集料性能指标  15-16
    2.1.2 粗集料颗粒状指数  16-17
    2.1.3 粗集料性能指标结果  17-18
  2.2 沥青混合料高温性能  18-34
    2.2.1 级配对沥青混合料高温性能的影响  18-20
    2.2.2 原材料及油石比确定  20-26
      2.2.2.1 原材料性能  20-22
      2.2.2.2 最佳油石比确定  22-26
    2.2.3 高温稳定性能研究  26-34
      2.2.3.1 高温剪切变形机理  26-28
      2.2.3.2 高温稳定性能评价  28-30
      2.2.3.3 车辙动稳定度试验  30-31
      2.2.3.4 单轴贯入试验  31-34
  2.3 本章小结  34-35
第三章 沥青混合料剖面图像预处理  35-51
  3.1 数字图像处理概述  35-43
    3.1.1 数字图像处理基本概念  35-39
    3.1.2 数字图像处理基本内容  39-43
  3.2 沥青混合料剖面图像预处理  43-50
    3.2.1 沥青混合料数字图像采集  43-44
    3.2.2 沥青混合料数字图像增强  44-48
    3.2.3 沥青混合料数字图像分割  48-49
    3.2.4 形态学运算  49-50
    3.2.5 孔洞填充  50
  3.3 本章小结  50-51
第四章 粗集料形态定量研究及对高温稳定性评价  51-70
  4.1 粗集料形态特征描述  51-55
    4.1.1 集料颗粒轮廓形状指标  51-53
    4.1.2 集料颗粒棱角性指标  53-54
    4.1.3 颗粒纹理特征指标  54-55
    4.1.4 集料总体的形状指标  55
  4.2 粗集料级配识别  55-60
    4.2.1 尺寸换算  55-56
    4.2.2 级配识别  56-60
  4.3 粗集料形态特征提取  60-65
    4.3.1 形态特征量化  60-62
    4.3.2 形态特征分析  62-65
  4.4 粗集料形态对骨架稳定性影响  65-68
    4.4.1 粗集料骨架性能评价方法  65-67
    4.4.2 骨架性能评价  67-68
  4.5 粗集料形态评价指标  68-69
  4.6 本章小结  69-70
第五章 主要结论与进一步研究方向  70-72
  5.1 主要结论  70
  5.2 主要创新  70-71
  5.3 进一步研究方向  71-72
参考文献  72-75
致谢  75-76
攻读学位期间发表的学术论文目录  76

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 道路工程 > 道路建筑材料
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