[发明专利]一种沥青混合料颗粒标记及追踪方法

说明书

本发明公开了一种沥青混合料颗粒标记及追踪方法，包括以下步骤：拌制沥青混合料，并将标记颗粒置于沥青混合料中成型试件；对成型试件进行旋转压实试验，试验结束后扫描试件，采集断层图像，对试件进行三维重构；根据三维重构后得到的三维空间坐标计算标记颗粒的迁移参数。本发明通过标记颗粒对混合料压实过程中的颗粒迁移进行追踪，通过CT扫描和图像处理技术，结合Image‑pro premier和MATLAB软件对标记颗粒的指针的空间位置和状态的变化进行量化，分析其压实过程中的颗粒迁移规律，得到数据更加具有真实性，有助于提升沥青混合料的设计、分析及性能预测水平。

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种沥青混合料颗粒标记及追踪方法。

背景技术

沥青混合料是由矿料、沥青结合料和空隙构成，具有多相特征的颗粒性复合材料。矿料颗粒的接触、摩擦与沥青的粘结、润滑效应相耦合，形成了矿料/沥青体系复杂的界面效应。在行车荷载以及外界环境的综合作用下，矿料颗粒呈缓慢的迁移状态，界面效应不断损伤、累积，从而产生严重的车辙、推移等路面病害。可见，在外界条件作用下，颗粒体系发生迁移自组织行为，从而达到新的平衡状态或失效。因此，矿料的迁移特性在很大程度上决定了混合料的力学响应和衰变进程，进而关系到路面病害及耐久性。

随着计算机技术的发展，从微细观水平探究沥青混合料压实过程中颗粒的迁移行为成为可能。吴文亮使用图像处理技术对沥青混合料车辙板实际试验过程中的颗粒运动状况进行了研究，但是对试件进行了切割再组合再施加荷载，如此可能对试件的颗粒运动产生一定的影响。Ehsan Ghafoori Roozbahany在研究沥青混合料压实过程中集料颗粒的流动性时，在开发的装置中规律性地层铺螺丝钉作为标志，对压实过程进行压实前和压实后两次CT扫描，对压实前后螺丝钉的空间位置变化和位置变化取向进行统计分析，来揭示沥青混合料压实过程中的颗粒流动性。但是这种方式是对螺丝钉进行统计分析，虽然在一定程度上可以反映出沥青混合料在压实过程中集料颗粒的受力和流动性，但毕竟与集料颗粒的物理性质相差太远，研究的局限性太大，不能真实还原集料颗粒的迁移特性。

基于此，本发明提出一种沥青混合料颗粒标记及追踪方法，来探究沥青混合料在压实过程中颗粒的迁移行为，从而进一步揭示沥青混合料的压实机理。

发明内容

本发明提供了一种沥青混合料颗粒标记及追踪方法，揭示了沥青混合料在压实过程中的迁移行为。

本发明提供了一种沥青混合料颗粒标记及追踪方法，包括以下步骤：

S1，拌制沥青混合料，并将标记颗粒置于沥青混合料中成型试件；

其中，标记颗粒为镶嵌铁丝的集料颗粒和裹覆还原铁粉的集料颗粒，镶嵌铁丝的集料颗粒中的铁丝称为指针；

裹覆还原铁粉的集料颗粒的最大粒径称为主轴；

S2，对S1中成型试件进行旋转压实试验，试验结束后扫描试件，采集断层图像，对试件进行三维重构；

S3，根据S2中三维重构后得到的三维空间坐标计算标记颗粒的迁移参数；

迁移参数包括滚动参数和空间迁移参数，滚动参数包括：标记颗粒的空间转动角度α，标记颗粒与X轴的夹角α_Δx，标记颗粒与Y轴的夹角α_Δy，标记颗粒与Z轴的夹角α_Δz；

空间迁移参数包括：标记颗粒在X轴向的位移量L_X，标记颗粒在Y轴向的位移量L_y，标记颗粒在水平面内的位移量L_xoy，标记颗粒竖直向下迁移值L_Z，标记颗粒竖直向下位移动的相对值具体计算方法如下：

S3.1，滚动参数的计算