【摘 要】
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粗集料作为沥青混合料的主要组成部分,其形态特征会对沥青混合料的力学强度和路用性能造成显著影响。间接方法常被用来评价粗集料的形态特征,其主要基于手工测量、肉眼识别和简单试验,在控制集料质量方面具有一定作用,但只能做定性评价。本文采用激光扫描采集集料颗粒的三维点云数据,获取集料颗粒的完整三维信息,快速、定量、精确评价了粗集料的形状、棱角和纹理特征。首先利用图像处理技术研究粗集料二维形态特征。在白色工作
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粗集料作为沥青混合料的主要组成部分,其形态特征会对沥青混合料的力学强度和路用性能造成显著影响。间接方法常被用来评价粗集料的形态特征,其主要基于手工测量、肉眼识别和简单试验,在控制集料质量方面具有一定作用,但只能做定性评价。本文采用激光扫描采集集料颗粒的三维点云数据,获取集料颗粒的完整三维信息,快速、定量、精确评价了粗集料的形状、棱角和纹理特征。首先利用图像处理技术研究粗集料二维形态特征。在白色工作台上均匀摆放棱角性不同的石灰岩,拍摄石灰岩图片,使用Matlab对拍摄图像进行初处理,采用最小阈值法提取图形中粗集料颗粒,然后进行粗集料颗粒轮廓提取,最后使用Image Pro Plus计算粗集料的二维形态特征指标。研究后发现选取长短轴、矩形度、圆度等参数能够较好的描述粗集料颗粒的形态特征。石灰岩粗集料的矩形度随着棱角性的增大而增大,越来越偏离矩形度形状;其圆度随着棱角性增大而减小,越来越偏离圆形的形状;其棱角性随着长轴的增大变化不明显,曲线趋于平缓,石灰岩较为“圆润”。随后,利用激光扫描采集粗集料表面三维点云数据,完成粗集料三维形态特征研究。对采集的数据进行数据滤波、数据配准、数据缩减等操作,提取粗集料的三维形态特征指标,对样本的概率分布进行统计分析,最终计算各形态特征指标的代表值。研究卵石、花岗岩、玄武岩粗集料样本的长轴、中轴、短轴及其比值、矩体度、球度等参数后,发现这三种粗集料更接近于立方体,卵石的形状相较于花岗岩和玄武岩更接近矩体,玄武岩的形状相较于卵石和花岗岩更接近于球体;粗集料粒径与棱廓的复杂程度、表面纹理的复杂程度成反比;同一批次的各个粒径的同一指标样本分布规律总体是一样的,只是具体数值会有差异;不同批次的粗集料的各个指标有显著的不同,不同批次粗集料形态特征也不相同,特征值的差异与粗集料种类有关。最后,进行单档粗集料捣实密度试验,结果表明同一料场的各档位粗集料的VCADRC的值随着粒径的增大而减小;同一料场的各粒径的VCADRC相关性很高;不同料场间总体变化趋势相同;岩石类型不同的粗集料,花岗岩和玄武岩的VCADRC普遍高于卵石的VCADRC,造成此结果与岩石种类关系不大,主要是和集料的棱角性有关。粗集料三维形态特征指标(如矩体度、球度、体积变化率、表面积变化率)同VCADRC呈非线性相关,有较好的相关性。
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