[发明专利]一种沥青混合料三维细观结构表征参数计算方法

说明书

一种沥青混合料三维细观结构表征参数计算方法，本发明涉及沥青混合料三维细观结构表征参数计算方法。本发明的目的是为了解决现有对颗粒在沥青混合料中细观结构表征不充分且混合料设计时缺乏细观结构设计指标的问题。一、计算同档集料质心相互最短距离均值，得到沥青混合料三维细观结构表征参数：粒径大于4.75mm小于等于9.5mm、粒径大于9.5mm小于等于13.2mm、粒径大于13.2mm小于等于16mm的集料的质心相互最短距离均值；二、基于一得到的每颗集料的同档集料质心相互最短距离，计算不同档集料体积比值的加权均值，得到沥青混合料三维细观结构表征参数。本发明用于沥青混合料三维细观结构领域。

技术领域

本发明涉及沥青混合料三维细观结构表征参数计算方法。

背景技术

沥青混合料是一种多相复合材料，其主要组成成分为集料、沥青和矿粉，而集料按颗粒粒径可划分为粗集料与细集料，不同组分在沥青混合料中具有不同的功能。由粗集料互相嵌挤形成的骨架作为沥青混合料的主要受力体系，由细集料、矿粉和沥青组成的沥青砂浆作为沥青混合料的主要填充体系，填充粗集料骨架内部的空隙使沥青混合料密实。两种体系共同构成性能完备的沥青混合料以满足实际路用条件，同时二者之间也存在着显著的制约关系，骨架受力体系与密实填充体系的占比呈反比例关系，当沥青混合料中密实填充体系占比较高，沥青砂浆便会将粗集料形成的骨架撑开，此时粗集料悬浮于沥青砂浆中，称这种结构为悬浮-密实结构，密实型沥青混合料(AC)即为这种结构；当沥青混合料中骨架受力体系占比较高，沥青砂浆不足以将粗集料间空隙填充密实，此时沥青混合料空隙率较大，称这种结构为骨架-空隙结构，多孔沥青混合料(OGFC)即为这种结构；当沥青混合料中的沥青砂浆刚好将粗集料间的空隙填充密实，并且不破坏粗集料的骨架结构时，称这种结构为骨架-密实结构，沥青玛蹄脂碎石(SMA)即为这种结构。

两种体系的占比不同会导致沥青混合料的路用性能产生较大差异，而现阶段对于两种体系占比的控制是通过调节沥青混合料的级配曲线间接的影响其细观结构，虽然可以指导实际施工，但对于了解混合料内部细观结构的构成意义不大。随着无损检测技术的飞速发展，近年来先进的检测设备在材料研究中广泛应用，其中工业CT技术的快速发展及应用，实现了对沥青混合料三维重构模型的建立。但基于CT的研究多聚焦于混合料中空隙的空间分布，关于集料颗粒的研究较少，且缺乏有代表性的相关参数表征沥青混合料内部的细观结构。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有对颗粒在沥青混合料中细观结构表征不充分且混合料设计时缺乏细观结构设计指标的问题，而提出一种沥青混合料三维细观结构参数计算方法。

步骤一、计算同档集料质心相互最短距离均值，得到沥青混合料三维细观结构表征参数：粒径大于4.75mm小于等于9.5mm的集料的质心相互最短距离均值D_4.75-9.5(mm)、粒径大于9.5mm小于等于13.2mm的集料的质心相互最短距离均值D_9.5-13.2(mm)、粒径大于 13.2mm小于等于16mm的集料的质心相互最短距离均值D_13.2-16(mm)；具体过程为：

基于每颗集料的质心坐标，计算每颗集料距离其他同档集料质心的空间距离，将计算得到的空间距离排序，得到每颗集料的同档集料质心相互最短距离，并求其平均值，得到同档集料质心相互最短距离均值；

步骤二、基于步骤一得到的每颗集料的同档集料质心相互最短距离，计算不同档集料体积比值的加权均值，得到沥青混合料三维细观结构表征参数：粒径大于4.75mm，小于等于9.5mm集料的不同档集料体积比值的加权均值V_4.75-9.5、粒径大于9.5mm小于等于13.2mm集料的不同档集料体积比值的加权均值V_9.5-13.2、粒径大于13.2mm小于等于16mm 集料的不同档集料体积比值的加权均值V_13.2-16；具体过程为：