[发明专利]一种矿料粗集料复合几何特性的评价方法

说明书

本发明公开的一种矿料粗集料复合几何特性的评价方法，针对集料几何性质对矿料颗粒间的接触作用影响，在基于AIMS图像采集系统采集集料颗粒的几何参数基础上，由于级配矿料颗粒的组成比例不同，颗粒间的接触作用也将存在很大差别；又因为不同集料的颗粒几何特性不同，依此提出级配矿料颗粒复合几何指数，用于评价不同类型矿料的颗粒复合特性，间接评价了矿料颗粒的接触作用强弱及骨架结构的稳定性；本发明基于AIMS图像采集系统，通过复合指数对级配矿料的复合颗粒特性进行评价分析，相比其他方法，评价结果更为准确可靠。

技术领域

本发明属于道路工程领域，具体涉及一种矿料粗集料复合几何特性的评价方法。

背景技术

矿质集料是沥青混合料等道路工程结构的主要组成部分，也是沥青混合料强度的主要来源。有研究表明，集料颗粒的几何性质影响沥青混合料中矿料颗粒的接触状态及骨架结构的稳定性，是沥青混合料极限抗剪强度和抗永久变形的主要影响因素之一。在沥青混合料中，粗集料颗粒相互嵌挤形成骨架结构，骨架结构的稳定性对沥青路面承受荷载起着决定性的作用。而这种骨架稳定性来源于胶结料的粘结作用和集料的接触作用，集料之间的接触受颗粒几何特性的影响。

针对集料颗粒几何特性对沥青混合料矿料颗粒接触行为的影响，近年来，许多研究者重视对沥青混合料集料细微观的研究。陈建旭等人研究表明，集料的形状对沥青混合料抗车辙能力有明显的影响。韩海峰和吕伟民通过大量试验表明了细集料棱角性对沥青混合料体积性质和水稳定性有一定影响。彭波分析了集料粒形影响、粗集料骨架作用及细集料填充作用。这些针对集料的研究测试都采用传统的间接方法，这种间接法无法单独获取集料颗粒某一项几何特性。同时研究集料颗粒几何特性对沥青混合料性能的影响也只是限于宏观层面和定性的描述，并没有从细微观角度准确采集集料颗粒的几何参数。随着计算机技术的普及，基于图像处理技术的新型集料几何特性测试方法不断涌现，其中最具有代表性的是AIMS集料图像采集系统。这种集料图像采集系统在国外运用广泛，然而在国内基于AIMS系统研究矿质集料几何特性的运用很少。

发明内容

本发明提出了一种矿料粗集料复合几何特性的评价方法，用于评价不同类型矿料的颗粒复合特性，间接评价了矿料颗粒的接触作用强弱及骨架结构的稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案是：

一种矿料粗集料复合几何特性的评价方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)选用三种不同类型的岩石集料，并进一步的筛分处理；

(2)基于AIMS图像采集系统测试集料颗粒的几何参数；

(3)选择不同级配的矿料，结合公式(1)计算矿料粗集料的复合几何指数；

其中：CI为某一热拌沥青混合料级配设计中的粗集料复合几何特征参数；a_i为级配设计中第i级集料的分计筛余百分比；index_i为级配设计中使用的第i级粗集料的几何特征参数；m为级配设计中所用粗集料的粒径数；n为级配设计中所有集料的粒径数；

(4)分析评价不同级配矿料粗集料颗粒复合特性的影响因素，确定矿料颗粒复合特性评价标准，通过参数大小对比获得不同类型矿料的复合颗粒特性差异。

进一步，所述对岩石集料的筛分处理，即是对取样矿料按不同颗粒粒径进行筛分，然后对每一粒径颗粒做清洗烘干处理。

进一步，所述AIMS系统测试集料颗粒的球度指标(SP)、棱角梯度(GA)和纹理指数(TX)，测试步骤如下：

步骤(1)：将样本放置于试验托盘的凹槽内，不同尺寸的集料颗粒匹配与其尺寸对应的试验托盘，闭合仪器舱门；