[发明专利]一种应用增材技术制备标准人造集料的方法和系统

说明书

本发明涉及一种应用增材技术制备标准人造集料的方法和系统。该应用增材技术制备标准人造集料的方法，根据获取得到的评价指标确定天然集料的三维形态后，基于天然集料的三维形态，采用统计学方法获取天然集料的形态参数的分布规律，再基于分布规律确定集料的标准形态参数，然后，基于集料的标准形态参数，通过反向搜索定位得到标准模型，最后基于标准模型对天然集料进行3D打印制备得到标准集料，以解决集料形态变异产生的混合料试验结果离散性过大、容易对工程中配合比设计产生误导作用等问题，进而为指导集料加工工艺改进提供方向。

技术领域

本发明涉及集料制备技术领域，特别是涉及一种应用增材技术制备标准人造集料的方法和系统。

背景技术

长期以来，为了改善沥青混合料的各方面性能，人们更多地从沥青混合料的级配组成与沥青原材料这两方面入手，对集料特性研究甚少。在沥青混合料的组成成分中，集料的质量占总质量的90％以上，集料的体积在混合料总体积中的比重则超过了75％。所以粗集料在沥青路面中有着举足轻重的作用，集料之间的嵌挤稳定性是影响沥青路面使用性能和耐久性的重要因素之一。从本质上来看，集料的资源特性与加工形态对沥青混合料的高低温性能、抗滑功能及施工和易性等性能具有显著的影响。

目前沥青混合料配合比设计和力学性能研究多采用室内试验，由于粗集料的形态受母岩资源特性和加工工艺的影响，即使相同的石场，加工出来的粗集料无论是粒形还是棱角性，均有形态上的区别，加上试验过程的操作与系统误差，导致试验结果具有较大的离散性，不能真实反映集料形态。传统的试验方法无法获得相同原材料、不同组合、不同环境、不同荷载工况下的力学试验结果，进而无法准确直观地开展沥青混合料的级配设计工作，最终无法指导施工工艺优化。

其中，天然加工的粗集料，形态各异、单规格的级配也多样，有方的、圆的、扁的、长的等等，导致沥青混合料配合比试验过程，相同级配下的平行组试验数据都出现高达50％的变异波动，组内误差影响覆盖了不同矿料级配的混合料试验结果的差异，导致无法有效确定沥青混合料的最佳配合比参数。

目前的集料加工场管理模式多样，加工质量参差不齐，集料的变异包括颗粒形态的差异、单档集料的不同粒径组成的差异，因此在工程应用过程中，即使使用同样的生产配合比，也会因为不同石场加工的集料变化而出现不同的性能。目前项目规定，石场变化时，需要重新设计混合料配合比，一个配合比需要1个月左右的时间，且试验费用较高，给工程项目带来较高的时间与经济成本。

天然集料在开展沥青混合料试验过程，由于集料变异导致组内的误差波动，为了得到规范规定的误差范围，往往需要增加大量的平行试验，从而增加了实验室的工作量和试验成本。

对于标准集料的定义，目前尚未明确，如何选择集料颗粒作为标准模型，是实现标准沥青混合料试件制作的首要前提。

传统上一般采用数字图像方法计算集料X、Y、Z向的投影轮廓指标，不同视角下的集料轮廓周长和投影面积的差异较大，组内极差值甚至达到组内均值，单一的集料投影二维几何指标难以表征集料的三维形态特征。

基于上述各种原因，现有技术无法将形态各异的粗集料原材实现标准化，消除原材料形态产生的误差，因此存在集料形态变异产生的混合料试验结果离散性过大、容易对工程中配合比设计产生误导作用等问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种应用增材技术制备标准人造集料的方法和系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种应用增材技术制备标准人造集料的方法，包括：

获取天然集料的评价指标；所述评价指标包括：粒径指标、粒型指标和棱角性指标；

根据所述评价指标确定天然集料的三维形态；