[发明专利]一种环氧沥青混凝土集料级配的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧沥青混凝土集料级配的检测方法，属于交通运输工程技术。

背景技术

环氧沥青是将环氧树脂和固化剂加入沥青中，经固化反应使沥青从热塑性转变为热固性的一种特殊材料，由环氧沥青与集料按一定配比混合而成的环氧沥青混凝土，在固化后，具有比普通沥青混凝土更优异的物理及力学性能，如高强度、优良的高温稳定性与低温抗裂性、良好的抗疲劳性能与水稳定性能、较大的抗化学物质侵蚀能力，并且对温度的敏感程度较低。自1967年美国San Mateo-Hayward大桥首次采用了环氧沥青混凝土用作钢桥面铺装材料以来，环氧沥青混凝土铺装在美国、中国、加拿大和荷兰等国家得到广泛推广与成功应用。

大量的研究发现，在沥青路面施工中，如果沥青混凝土的集料生产级配与集料设计级配相差较大，路面则会在较短的使用年限里，出现车辙、坑槽、裂缝以及水损等各种病害，因此，施工中的集料级配的控制至关重要，直接决定着路面在设计使用年限里的路面功能与使用质量，而且，沥青混凝土的集料级配检验也是沥青路面施工的重要质量检查项目。

控制集料级配的前提是能够准确测定沥青混凝土的集料级配，从而对拌合楼各档集料的输入量进行正确的调整。目前，成熟的集料级配检测方法主要有离心抽提法与燃烧法。离心抽提法是使用三氯乙烯溶剂溶解沥青，而燃烧法是通过高温燃烧沥青，进而对剩下的集料进行筛分以测定拌合楼生产的沥青混凝土的集料级配。但是，环氧沥青中环氧树脂与固化剂一旦混合，会发生不可逆的化学反应，形成一种不能被三氯乙烯溶解也不易燃烧的特殊材料，因此很难通过常规的级配检测方法检测环氧沥青混凝土的级配。当然，核子密度仪、激光断面仪和热成像仪等仪器可以直接对铺好的环氧沥青混凝土进行集料级配的测定，不需要分离出环氧沥青混凝土中的环氧沥青，但是都有一定的缺陷。核子密度仪法的主要前提假设是混凝土的密度随着粗集料离析的加重而降低，这一假设没有考虑到级配和最大密实曲线的关系，而且不同来源集料的测试变异性不同；激光断面仪法只能通过测量沥青混凝土路面的表面缺陷，对离析程度进行定性的分析与判断；热成像仪法由于面层的压实会改变沥青路面的特性，因而热能量数据要在混凝土第一次压实前取得，这必然对施工组织提出了更高的要求。因此，针对环氧沥青混凝土难以分离出沥青的这种特殊性，设计一种快速有效的集料级配检测方法显得十分必要。

随着数字图像技术的发展，各种图像采集和处理技术层出不穷，比如利用数码相机获取沥青混凝土试件的二维细观结构形态，或者利用CT技术获取沥青混凝土试件的三维细观结构形态。两者各有优势，但也都有不可克服的缺陷，数码相机只能生成二维图像，或者只能通过相关的公式在二维图像的基础上计算出一些三维参数，很难分析沥青混凝土真实的级配组成且误差较大；CT技术是根据扫描对象的密度进行图像的生成，而环氧沥青混凝土中沥青砂浆的密度与集料相似，CT技术难以对沥青砂浆与集料进行准确地区分，因此CT技术在环氧沥青混凝土集料级配的检测上并不适用，而且，为了保证较高的精度，CT技术的扫描截面通常较小，对于最大公称粒径较大的环氧沥青混凝土，扫描结果离散性较大，分析一个试件耗时也太长，不能运用到现场施工中。PFC3D(Particle Flow Code in 3Dimensions)作为一种离散元软件，可以根据自行编写的程序生成相应的颗粒，建立试件的三维模型，并在定义模型属性的基础上进行一些试验的模拟，因此，在沥青混凝土的试验研究上受到了广泛推广，但如何把PFC3D运用到测定施工现场环氧沥青混凝土的集料级配中，目前还未见报导。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明调研了大量的数字图像技术，分析了每种技术的优缺点，针对环氧沥青混凝土难以分离出沥青的这种特殊性，提供了一种环氧沥青混凝土集料级配的检测方法，该发明不仅避免了从环氧沥青混凝土中分离沥青这一繁琐且难以实现的操作，同时能够准确实时地定量分析环氧沥青混凝土的集料生产级配与集料设计级配的差异，用于拌合楼各档集料输入量的调整，以保证路面在设计使用年限里的路面功能与使用质量。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种环氧沥青混凝土集料级配的检测方法，是在借鉴数字图像技术在沥青混凝土领域成功使用的基础上，结合离散元软件，提出了包括环氧沥青混凝土截面的图像获取、图像信息提取、三维圆球体模型生成及集料颗粒动态筛分在内的一整套环氧沥青混凝土集料级配的检测方法；具体包括如下步骤：