[发明专利]沥青混合料界面滑移过程中集料接触作用的量化方法

说明书

本发明公开了一种沥青混合料界面滑移过程中集料接触作用的量化方法，对沥青混合料试样进行界面接触滑移试验，得到两个剪切滑移破坏后的试件，其中一个试件是实心体，另一个试件是中空试件；将所述中空试件沿高度方向切开，使滑移界面露出，得到两个滑移界面，并分别获取两个滑移界面的图像；对每个滑移界面的图像分别进行集料识别，计算集料接触面积，并进一步计算集料接触作用比R_C，以此作为集料接触作用的量化指标。本发明通过试验设计获取沥青混合料的滑移界面，通过对滑移破坏后的界面进行分析，提出接触作用比指标，对集料接触作用进行量化，为进一步研究沥青混合料的强度形成机理和改善沥青混合料界面强度奠定基础。

技术领域

本发明属于道路材料技术领域，尤其涉及一种沥青混合料界面滑移过程中集料接触作用的量化方法。

背景技术

在沥青混合料抵抗外界荷载作用时，集料的接触、嵌挤作用贡献一直是未解之谜。国内外众多学者致力于从矿质集料颗粒间的接触作用研究沥青混合料的强度构成，蔡旭等采用多级混合级配设计方法和数字图像处理技术分析骨架结构对车辙性能的影响。Mahmoud借助DEM理论研究了沥青混合料内部矿质集料结构对沥青混合料开裂的影响。Masad E利用X-ray CT数字图像处理技术分析了沥青混合料的骨架结构形成情况。Chen等借助离散元法研究沥青混凝土(AC)的刚度各向异性，发现AC刚度取决于集料颗粒族的优先轴向。Shashidhar等将三维颗粒堆积概念应用于热拌沥青混合料(HMA)中的骨料结构研究，研究了颗粒的堆积率和颗粒间的接触分布。常明丰等采用离散元方法分析了沥青混合料内部颗粒在荷载作用下所形成的接触力力链和位移场。

然而大多数研究都只是定性分析集料的接触作用，而这种定性的分析研究无法揭示集料接触作用与沥青混合料强度之间的具体关系，因此，需要进一步设计一种沥青混合料中集料间接触作用的定量分析方法，使集料接触作用与沥青混合料的强度之间建立更确切的量化关系，有助于对沥青混合料的强度形成机理进行更深一步的研究。

发明内容

针对现有设计方法的不足，本发明的目的是提供一种沥青混合料界面滑移过程中集料接触作用的量化方法。通过试验设计获取沥青混合料的滑移界面，通过对滑移破坏后的界面进行分析，提出接触作用比指标，对集料接触作用进行量化，为进一步研究沥青混合料的强度形成机理和改善沥青混合料界面强度奠定基础。

沥青混合料界面滑移过程中集料接触作用的量化方法，包括以下步骤：

步骤1，对沥青混合料试样进行界面接触滑移试验，得到两个剪切滑移破坏后的试件，其中一个试件是实心体，另一个试件是中空试件；

步骤2，将所述中空试件沿高度方向切开，使滑移界面露出，得到两个滑移界面，分别记作S₁和S₂，分别获取S₁和S₂滑移界面的图像；

步骤3，对每个滑移界面的图像分别进行集料识别，计算集料接触面积，并进一步计算集料接触作用比R_C，以此作为集料接触作用的量化指标。

进一步地，所述对沥青混合料试样进行界面接触滑移试验，具体为：

首先，制作沥青混合料试样；

然后，将沥青混合料试样放入界面接触滑移试验装置中，再将整个界面接触滑移试验装置置于万能试验机上进行界面接触滑移加载试验，直至实心体试件从沥青混合料试样中完全分离，得到沥青混合料试样破坏形成两个剪切滑移破坏后的试件。

进一步地，所述对每个滑移界面的图像分别进行集料识别，具体为：

首先，采用灰度直方图分别对每个滑移界面的图像进行前景和背景的区分，得到对应的前景背景分割图像；

其次，提取前景背景分割图像中的前景图像作为滑移区域；