沥青混合料集料接触点分析

祝凤丹 谢若奇 陈明辉 谭振宇

(广州大学土木工程学院,广东 广州 510006)

沥青混合料集料接触点分析

祝凤丹 谢若奇 陈明辉 谭振宇

(广州大学土木工程学院,广东 广州 510006)

研究不同掺配下混合料的接触点与其相关性能关系，得出了比较客观、合理的抗车辙性能的混合料。并通过研究发现随着掺配的增加，相应的混合料的接触点也发生相应变化，结果发现随着级配增加粗集料之间的接触点增加的比例不一定发生正比例关系。

沥青混合料，图像处理，接触点

0 引言

随着车辆的增加，道路的破坏速率及程度也在增加，特别是经济的发展带动车辆猛增。研究混合料的骨架是为了提高路面抗车辙的性能，延长道路使用年限和增加使用的舒适度。

所谓骨架，广泛被用于支持某物的结构、基础或轮廓的一种支架。对于沥青混合料的骨架研究具有相当重要的意义[1]。国内外对混合料骨架有一定的研究，研究方法有很多种。本文主要是利用了图像处理技术来分析混合料合理的骨架特性。

1 试验材料与过程

1.1 试验材料介绍

本研究集料为石灰岩，矿粉为石灰岩矿粉，普通70号沥青。原材料相关指标根据《公路沥青路面施工技术规范》进行试验[2]，材料性能指标见表1～表3。

表1 粗集料试验结果

表2 细集料试验结果

1.2 试验方法

本试验的混合料级配设计使用的分级掺配法[3]，主要目的是使混合料达到最大密实度[4]。空隙率主要反映主骨架的密实状态，本实验主要利用了简单易操作的捣实试验，共分为三个掺配，第一掺配：粒径为13.2和9.5进行捣实试验。第二掺配：粒径13.2，9.5和4.75进行捣实试验。第三掺配：粒径13.2，9.5，4.75和2.36进行捣实试验。每一掺配均用Gauss peak拟合，得出每级掺配空隙率最小值，也就是集料之间最紧密状态，并且下级掺配利用上级掺配空隙率拟合结果。粗集料拟合的空隙率峰值结果如下：一级掺配为40.437%、二级掺配为39.934%、三级掺配为37.99%。根据空隙率最小值也就是沥青混合料最大密实度确定AC-13的级配曲线。沥青混合料AC-13的级配曲线如表4所示。

表3 70号沥青试验结果

表4 AC-13矿料级配

本试验做了多组平行试验，依据Superpave的要求，选取沥青含量为5%，矿粉6%进行试验。主要试件含有马歇尔试件和车辙，分析沥青混合料的骨架性能与其他指标的相关性。

2 试验结果

2.1 试验基本性能

根据上面所述沥青混合料的级配设计根据分级掺配方法确定，沥青和矿粉根据经验确定。然后根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》[5]进行常规的马歇尔试验、车辙板成型试验，不符合规定的试件不进行性能相关试验。马歇尔力学指标见表5。

表5 马歇尔试件力学指标 kN

通过规范《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》[4]做车辙试验，三级掺配车辙试验结果如图1所示。

动稳定度如表6所示。

表6 车辙动稳定度 次/mm

2.2 数字图像处理

本研究通过专用相机拍摄试件切割面，试验选取一组试件切割面为代表，由于拍摄的原图受到噪声的影响，需要对图片进行处理，调高图像对比度，提高精确度。图2a)～图2c)是原始图片通过降噪、二值化一系列的处理过程。

通过切割马歇尔试件可得切割面接触点平均值数据见表7。

表7 马歇尔接触点平均值

首先分析马歇尔试件的稳定度与接触点关系如图3所示。

由图3可知，随着掺配的增加马歇尔稳定度随着增加，但是接触点一级掺配大于二级掺配和三级掺配。

车辙板试验得出试件接触点平均值及加载前后接触点差值如表8所示。

表8 车辙板接触点数

车辙试验得出的动稳定度与加载前后接触点平均值的差值如图4所示。

通过以上分析我们可知，随着掺配的增加，车辙动稳定度也是随着增加的，对应的接触点平均值同样二级掺配多于一级掺配和三级掺配。

3 结论

本文针对沥青混合料骨架性能研究，通过数字图像处理方法对试件切割面进行分析，得出以下相关结论：

1)试件基本性能与接触点分析对比可知，马歇尔试件和车辙板试验的结果趋势大同，均是随着掺配的增加，接触点先增加后减少。

2)车辙板在加载之后的接触点多于加载之前。

3)接触点数与抗车辙性能并非直接关系，例如三级掺配的接触点少于前两级掺配，但是二级掺配接触点多于三级，具体接触点数与抗车辙性能的关系还有待于研究。

[1] 倪 敏.沥青混合料骨架密实结构评价指标及性能研究[D].西安：长安大学,2015:3-4.

[2] JTG F40—2004，公路沥青路面施工技术规范[S].

[3] Lees G. The rational design of aggregate grading for dense asphaltic compositions[G].Proceedings of Asphalt,1970.

[4] 高丹盈,汤寄予,赵 军.骨架密实型沥青混合料矿料级配的设计与优化[J].公路，2017(11):1.

[5] JTGE 20—2011,公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].

Analysisofaggregatecontactpointofasphaltmixture

ZhuFengdanXieRuoqiChenMinghuiTanZhenyu

(SchoolofCivilEngineering,GuangzhouUniversity,Guangzhou510006,China)

The experiments mainly studied the contact point of mixtures under different blending conditions and their relative properties, and obtained an objective and reasonable rutting resistance mixture. It was found that the contact point of the corresponding mixture also changed with the increase of the blending. The result shows, with the increase of gradation, the proportion of the contact points between coarse aggregate does not necessarily have a positive proportion.

bituminous mixture, image processing, contact point

1009-6825(2017)23-0119-02

2017-06-04

祝凤丹(1988- )，女，在读硕士

TU535

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