[发明专利]一种基于3D打印沥青混合料三维可视化结构的分析方法

权利要求书

1.一种基于3D打印沥青混合料三维可视化结构的分析方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1，制作沥青混合料试件；

S2，将沥青混合料试件进行CT扫描获取连续的二维断层扫描图像；

S3，将图像处理和分割，获取粗集料主骨架、沥青胶浆和空隙的图像分布特征；

S4，重构沥青混合料的三维结构模型；

S5，将沥青混合料的三维结构模型发送至3D打印机，以根据沥青混合料的三维结构模型打印出三维实体结构模型，打印过程中在三维实体结构模型布设应力传感器；

S6，分析沥青混合料细观结构组成特征，进行力学试验。

2.根据权利要求1所述的基于3D打印沥青混合料三维可视化结构的分析方法，其特征在于：所述步骤S1中，沥青混合料试件包括马歇尔试件标准试件和/或旋转压实试件。

3.根据权利要求1所述的基于3D打印沥青混合料三维可视化结构的分析方法，其特征在于：所述步骤S2中，沥青混合料试件CT扫描时，沿着沥青混合料试件纵向连续扫描。

4.根据权利要求1所述的基于3D打印沥青混合料三维可视化结构的分析方法，其特征在于：所述步骤S3中，将图像处理和分割是指：采用维纳滤波和中值滤波相结合来进行滤波降噪，采用三段分段线性变换法进行图像增强，采用双峰算法对图像进行三值化处理和阈值分割，采用分水岭算法分离粘连颗粒，最终获得粗集料主骨架、沥青胶浆和空隙的图像分布特征。

5.根据权利要求4所述的基于3D打印沥青混合料三维可视化结构的分析方法，其特征在于：图像三值化处理和阈值分割过程中，粗集料主骨架的灰度阈值范围为150～256，沥青胶浆的灰度阈值范围为40～150，空隙的灰度阈值范围为0～40。

6.根据权利要求1所述的基于3D打印沥青混合料三维可视化结构的分析方法，其特征在于：所述步骤S5中，打印过程中在三维实体结构模型布设应力传感器，是指：在三维实体结构模型上沿高度方向设置若干层传感器组；每层传感器组均包括位于三维实体结构模型中轴线上的传感器一，以及至少两个传感器二；所有传感器二均布设在以传感器一为圆心的圆周上；传感器一和传感器二均采用无线微型应力传感器。

7.根据权利要求1所述的基于3D打印沥青混合料三维可视化结构的分析方法，其特征在于：所述步骤S4中，利用三维可视化技术实现沥青混合料的三维结构模型可视化重构；沥青混合料的三维结构模型包括沥青混合料试件三维结构模型、粗集料主骨架三维结构模型、沥青胶浆三维结构模型和空隙三维结构模型。

8.根据权利要求7所述的基于3D打印沥青混合料三维可视化结构的分析方法，其特征在于：所述步骤S5中，打印出的三维实体结构模型包括沥青混合料试件三维实体结构模型、粗集料主骨架三维实体结构模型、沥青胶浆三维实体结构模型和空隙三维实体结构模型；其中，沥青混合料试件三维实体结构模型包括粗集料主骨架区域、沥青胶浆区域和空隙区域。

9.根据权利要求8所述的基于3D打印沥青混合料三维可视化结构的分析方法，其特征在于：沥青混合料试件三维实体结构模型的粗集料主骨架区域和粗集料主骨架三维实体结构模型采用的三维打印材料均是由粉碎磨细的建筑物废弃料和外掺剂混合制成的膏状体材料；外掺剂包括水泥、纤维和有机黏合剂；

沥青混合料试件三维实体结构模型的沥青胶浆区域和沥青胶浆三维实体结构模型采用的三维打印材料均是透明聚合物复合材料；

沥青混合料试件三维实体结构模型的空隙区域和空隙三维实体结构模型采用的三维打印材料均是网格支撑材料。

10.根据权利要求9所述的基于3D打印沥青混合料三维可视化结构的分析方法，其特征在于：所述建筑物废弃料与外掺剂的掺配质量比例为95：5；所述外掺剂中，水泥、纤维与有机黏合剂的掺配质量比例为30％：35％：25％。