瀝青混合料是一種粘彈塑性多相非均質(zhì)材料,主要由粗集料、瀝青膠漿、砂漿和空隙等組成。瀝青混合料內(nèi)部結構的不規(guī)則性以及不同成分的復雜力學性質(zhì)導致其內(nèi)部疲勞損傷的累積與發(fā)展的過程極為復雜。多尺度方法通過假設瀝青混合料為不同尺度上的簡單材料的組合來簡化其宏觀視角下復雜的材料組成情況。通過微小尺寸下材料的組成特性來解釋其宏觀力學性能演化規(guī)律。然而多尺度分析方法在瀝青混合料中的應用方式并無定論,包括不同尺度的劃分準則,不同尺度上材料的組分定義以及相關的試驗方法較為模糊且無統(tǒng)一標準,同時不同尺度上材料的空間結構分布研究較少。因此,對瀝青路面材料的多尺度力學特性和結構特征的表征與評價顯得尤為重要。首先,對瀝青混合料的膠漿,砂漿以及混合料尺度進行劃分,并通過數(shù)字圖像分析方法獲取不同尺度材料的比表面積參數(shù),結合瀝青混合料內(nèi)部不同組成成分的體積,密度等物理參數(shù)進行材料設計。同時,根據(jù)不同尺度的材料特點,基于空隙率控制,確定具有可重復性的不同尺度下瀝青混合料的室內(nèi)成型方法。其次,對不同尺度下的瀝青混合料細觀結構分析方法進行研究,利用激光衍射方法,電鏡掃描方法和光學成像方法,通過混合料的切割以及虛擬生成的方法,... 

【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：187 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

-1（a）四點彎曲疲勞試驗；（b）單軸拉壓疲勞試驗；（c）拉伸疲勞試驗；（d）半圓彎曲疲勞試驗

東南大學博士學位論文6(a)典型CT掃描成像圖片(b)典型CCD光學成像圖片圖1.2-2CT掃描成像和CCD光學成像效果對比數(shù)字圖像處理技術（DIP）是研究瀝青混合料內(nèi)部結構的最有效的手段。如圖1.2-3所示，隨著圖形圖像處理技術的發(fā)展，獲取高精度的切片圖像以及對瀝青混合料多相成分的精確分割已經(jīng)不是難點[29][32]。對于瀝青混合料的圖像處理，主要分為三個部分，包括：圖像預處理，圖像分割和圖像后處理。圖像預處理主要包括圖像的增強，降噪和增強對比度等操作[33]。圖像分割主要的難點在于獲取最佳的分割閾值�，F(xiàn)有的圖像分割方法主要分以下幾類：基于閾值的分割方法、基于區(qū)域的分割方法、基于邊緣的分割方法以及基于特定理論的分割方法等[34]。圖像分割技術沒有適用于一切圖像的最優(yōu)方法，分割的效果也沒有絕對的標準。在選擇具體的圖像分割方法時，需要綜合考慮圖像的特點和算法實現(xiàn)的難易程度。圖像后處理的主要目的是驗證圖像分割結果的精確度和可靠性，以及消除常見的誤差和噪點，主要包括級配驗證，集料顆粒分離，集料空洞填補以及消除噪點[35]。

第一章緒論7圖1.2-3數(shù)字圖像精確分割過程[29]美國聯(lián)邦公路局（FHWA）與特納公路研究中心（TFHRC）聯(lián)合提出了SIMAP（SimulationImagingandMechanicsofAsphaltPavement）研究計劃，采用先進的數(shù)字圖像處理技術、X-rayCT無損傷掃描技術和光彈鏡像技術，對瀝青混合料內(nèi)部的集料取向、離析、接觸狀況、空隙分布和膠漿分布等進行分析，重構瀝青混合料的三維模型，并進行力學數(shù)值仿真模擬，推動了瀝青混合料細觀結構的研究[36]。Masad基于X-rayCT掃描技術提出了評價瀝青混合料集料方向、級配以及空隙分布的細觀指標[37]。對于不同壓實次數(shù)的旋轉(zhuǎn)壓實成型試件，研究表明試件內(nèi)部空隙呈現(xiàn)上下兩端大，中部較為均勻的規(guī)律，而輪碾壓實成型方法成型的試件則呈現(xiàn)上端大，下端小的空隙分布規(guī)律[38]。Zhong等利用CCD數(shù)碼相機拍攝瀝青混合料試件的截面，通過圖像處理識別出了粒徑大于2mm的粗集料，從定量的角度研究了瀝青混合料中粗集料的取向、形狀與空間分布規(guī)律[39]。Wang等采用X-rayCT掃描技術對試驗路的芯樣的空隙分布進行分析，并提出了利用CT掃描圖片對瀝青混合料進行三維數(shù)值重構的初步方法[40]。Sefidmazgi等[41]開發(fā)一種新的圖像處理分析系統(tǒng)（IPAS）來獲取了瀝青混合料內(nèi)部集料結構骨架，分析了集料與集料的接觸數(shù)、接觸長度、接觸面方向等指標參數(shù)，分析結果表明：瀝青混合料內(nèi)部結構和混合料性能相關性較大，該方法可用于量化控制瀝青混合料生產(chǎn)過程。圖1.2-4為瀝青混合料的IPAS定義的瀝青混合料接觸線及接觸方向。Bahia等[42][43]采用二維切片圖像處理的方法對一種級配不同瀝青含量的混合料進行集料骨架結構分析，主要研究壓實過程中影響集料運動的機理以及材料特性對集料骨架結構形成的影響。結果表明表明，在壓實過程中，壓實溫度需保?

【參考文獻】：
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本文編號：3315814