一種瀝青混合料的各向異性程度評估方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種瀝青混合料的各向異性程度評估方法，屬于瀝青混合料基本物理屬性的檢測與評價【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明針對現(xiàn)有瀝青混合料各向異性程度評估技術(shù)的不足，提出了一種新的瀝青混合料各向異性度量指標，以瀝青混合料內(nèi)部集料顆粒的截面積以及集料顆粒當量橢圓的扁平率和長軸取向等形狀特征作為引起瀝青混合料各向異性的主要因素，來更精準地評價瀝青混合料各向異性程度；并進一步利用現(xiàn)有圖像處理技術(shù)實現(xiàn)自動快速地各向異性度評估。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過簡單的測試設(shè)備和軟件即可實現(xiàn)對瀝青混合料各向異性程度的快速準確評估。
【專利說明】一種瀝青混合料的各向異性程度評估方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種浙青混合料的各向異性程度評估方法，屬于浙青混合料基本物理 屬性的檢測與評價【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 浙青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計理論的發(fā)展歷程，其大致可以分為四個階段，包括古典靜力平 衡理論、彈性半空間理論、層狀彈性半空間理論和現(xiàn)代的黏彈塑性理論。其中，層狀彈性半 空間理論由于能夠較真實地反映路面結(jié)構(gòu)的實際情況，已成為包括我國在內(nèi)的世界很多國 家浙青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的基礎(chǔ)理論，在浙青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計和力學響應分析等方面發(fā)揮了 巨大作用。
[0003] 但是，隨著我國浙青路面的大量鋪筑，各種病害也隨之出現(xiàn)，一些路面的實際壽命 短于設(shè)計壽命。在分析其原因時，除了考慮交通、氣候、水文等因素之外，眾多研究者把目光 投向了路面結(jié)構(gòu)設(shè)計所采用的基礎(chǔ)理論，尤其是彈性層狀體系把路面材料的各向異性假定 為各向同性是否合理？是否會低估浙青路面的荷載響應？為此，道路工作者開展了路面材 料各向異性程度評價、材料各向異性對路面結(jié)構(gòu)的影響等多方面的研究。
[0004] 目前，通常采用浙青混合料不同方向的模量比反映其各向異性程度。為了獲得浙 青混合料堅向與水平向的模量比，采用的測試方法主要有兩種，分別是：（1)不同試件同一 方向的模量測試；（2)同一試件不同方向的模量測試。
[0005] (1)不同試件同一方向的模量測試
[0006] 這種方法的測試步驟為：成型浙青混合料的大體積試件，在大試件1的水平方向 和堅直方向分別鉆取圓柱體試件2、3,如圖1所示，對鉆取得到的試件2和試件3分別測試 其圓柱體縱向的模量E v和Eh，計算得到大試件內(nèi)部堅向與水平向的模量比a。Underwood Shane等人在2005年、Michael P. Wagoner在2008年都曾經(jīng)采用這種方法研究浙青混合料 的各向異性。
[0007] 上述方法雖然可以獲取浙青混合料堅向與橫向的模量比，但其缺陷也不容忽視， 其中最大的問題是，盡管模量測試的試件來自于同一浙青混合料試件，但畢竟堅向和橫向 模量是在不同的試件上測試得到的，不同試件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)肯定不相同，由此獲得模量比值 并不能準確反映材料的各向異性，甚至有可能出現(xiàn)圖1中試件3模量大于試件2的反常情 形。
[0008] (2)同一試件不同方向的模量測試
[0009] 為了克服上述方法的缺陷，人們設(shè)計了對同一試件測試不同方向模量的方法，如 圖2所示，該方法的測試步驟為：成型浙青混合料圓柱體試件4,從中切割出立方體試件5， 對浙青混合料的立方體試件5,在堅向和水平向分別施加小應力或小應變，測試立方體試件 堅向和水平向模量，以兩者的比值表征浙青混合料的各向異性程度。值得注意的是，這種方 法測試混合料模量時，所施加的應力必須是小應力，混合料產(chǎn)生的變形也必須是微小的，以 確?；旌狭蟽?nèi)部沒有產(chǎn)生裂紋、集料顆粒沒有大的位移等，只有這樣測試得到的各向異性 才是純粹的固有結(jié)構(gòu)引起的各向異性，而不是由應力誘發(fā)的各向異性。
[0010] 盡管與第一種方法相比，這種方法實現(xiàn)了在同一試件上測試的目標，但卻帶來了 另外的問題。主要是該方法中模量的測試分為兩個步驟，在第一步驟在對立方體試件施加 一個方向的壓縮應力，必然引起與此方向平行的四個面產(chǎn)生向外側(cè)的"隆起"變形，即使施 加應力水平較小，這種變形也不可避免。由于浙青混合料是典型的黏彈塑性材料，在壓縮應 力撤除后，部分變形并不能完全恢復，這就導致在第二步驟施加另一方向壓縮應力測試模 量時，必然導致模量測試的不準確。
[0011] 綜上所述，目前浙青混合料各向異性程度的評價均是以混合料試件的模量測試為 基礎(chǔ)，以不同方向的模量比為評價指標。此外，在模量比的獲取上，目前的方法要么忽視了 試件個體差異，要么存在著損傷條件下模量測試不準確，或者存在著操作繁復等問題。因 此，有必要找到一種能夠快速準確地對浙青混合料各向異性程度進行評估的新方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種浙青混合料的各向 異性程度評估方法，以浙青混合料內(nèi)部集料顆粒的形狀特征作為引起浙青混合料各向異性 的主要因素來對其各向異性程度進行評估，不但評估結(jié)果更準確，且可進一步利用現(xiàn)有圖 像處理技術(shù)進行快速評估。
[0013] 本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：
[0014] 一種浙青混合料的各向異性程度評估方法，利用各向異性度λ來度量浙青混合 料的各向異性程度，△越大，浙青混合料的各向異性程度越顯著；所述各向異性度根據(jù)下 式得到：

【權(quán)利要求】
1. 一種浙青混合料的各向異性程度評估方法，其特征在于，利用各向異性度 A來度量浙青混合料的各向異性程度，A越大，浙青混合料的各向異性程度越顯著；所述各 向異性度根據(jù)下式得到：
青混合料截面上第免個集料顆粒當量橢圓的扁平率；為浙青混合料截面上第i個集料 顆粒當量橢圓的長軸與截面水平方向的夾角；M為浙青混合料截面上集料顆粒的總數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述浙青混合料的各向異性程度評估方法，其特征在于，所述浙青混 合料截面為：把待評估浙青混合料的圓柱體試件沿平行于圓柱體軸向的方向切割至少一次 所得到的至少一個截面。
3. 如權(quán)利要求2所述浙青混合料的各向異性程度評估方法，其特征在于，所述浙青混 合料截面為把待評估浙青混合料的圓柱體試件沿平行于圓柱體軸向的方向平行切割多次 所得到的多個截面。
4. 如權(quán)利要求3所述浙青混合料的各向異性程度評估方法，其特征在于，所述平行切 割多次為等間距平行切割。
5. 如權(quán)利要求1?4任一項所述浙青混合料的各向異性程度評估方法，其特征在于，計 算各向異性度所需的參數(shù)/,通過對所述浙青混合料截面的圖像進行圖像 處理得到。
6. 如權(quán)利要求5所述浙青混合料的各向異性程度評估方法，其特征在于，利用 Image-pro plus圖像處理軟件進行所述圖像處理。
【文檔編號】G06T7/00GK104361579SQ201410564296
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】陳俊, 劉鑒, 陳景雅, 陳永棟, 張倩倩 申請人:河海大學