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粗集料形态特征及其对沥青混合料高温抗剪强度的影响

袁峻 钱野

袁峻, 钱野. 粗集料形态特征及其对沥青混合料高温抗剪强度的影响[J]. 交通运输工程学报, 2011, 11(4): 17-22. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.04.003
引用本文: 袁峻, 钱野. 粗集料形态特征及其对沥青混合料高温抗剪强度的影响[J]. 交通运输工程学报, 2011, 11(4): 17-22. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.04.003
YUAN Jun, QIAN Ye. Morphological character of coarse aggregate and its influence on high-temperature shear strength of asphalt mixture[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2011, 11(4): 17-22. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.04.003
Citation: YUAN Jun, QIAN Ye. Morphological character of coarse aggregate and its influence on high-temperature shear strength of asphalt mixture[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2011, 11(4): 17-22. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.04.003

粗集料形态特征及其对沥青混合料高温抗剪强度的影响

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.04.003
基金项目: 

江苏省自然科学基金项目 BK2008218

江苏省高校自然科学基础研究项目 08KJD560008

详细信息
    作者简介:

    袁峻(1979-), 女, 江苏扬州人, 扬州大学副教授, 工学博士, 从事路基路面结构与材料研究

  • 中图分类号: U416.217

Morphological character of coarse aggregate and its influence on high-temperature shear strength of asphalt mixture

More Information
    Author Bio:

    YUAN Jun(1979-), female, associate professor, PhD, +86-514-87978631, tjyuanjun@163.com

  • 摘要: 采用60℃单轴贯入试验, 确定沥青混合料高温抗剪强度。使用数字图像处理技术, 从形状、棱角性和表面纹理对粗集料二维形态特征进行具体描述, 运用等效椭圆法和筛孔尺寸修正系数识别粗集料级配。结合MATLAB软件编写程序提取粗集料形态参数, 确定与沥青混合料高温抗剪强度相关的粗集料二维形态特征指标, 利用图像拓扑性质欧拉数定量评价粗集料骨架稳定性。研究结果表明: 随着粗集料的长宽比和偏心率的降低, 等效椭圆周长比和纹理指数的提高, 沥青混合料高温抗剪强度增加; 随着欧拉数的减小, 骨架密实型沥青混合料中粗集料骨架结构的稳定性增大, 高温抗剪强度增强。

     

  • 图  1  颗粒形态特征

    Figure  1.  Morphological character of grain

    图  2  针片状颗粒剖切形态

    Figure  2.  Section configurations of flat and elongated grains

    图  3  不同级配结构组成

    Figure  3.  Compositions of different gradation structures

    表  1  混合料级配组成

    Table  1.   Compositions of mixture gradations

    混合料类型 通过下列筛孔(方孔筛, mm) 的矿料质量百分率/%
    19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
    AC16 100.0 97.5 82.5 68.0 52.5 41.0 29.5 22.0 16.0 11.0 6.0
    SMA16 100.0 91.9 73.7 55.9 26.2 19.7 15.7 13.7 12.7 12.1 10.0
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    表  2  粗集料针片状含量

    Table  2.   Flat and elongated ratios of coarse aggregates

    粗集料类型
    针片状含量/% 17.8 14.9 11.6 4.7
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    表  3  沥青混合料高温抗剪强度

    Table  3.   High-temperature shear strengths of asphalt mixtures

    混合料类型 AC16 SMA16
    油石比/% 5.3 5.2 4.9 4.7 6.6 6.5 6.2 5.9
    抗剪强度/MPa 0.81 0.95 1.03 1.06 0.93 1.04 1.11 1.23
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    表  4  尺寸换算

    Table  4.   Dimension conversion

    粗集料粒径/mm 4.75 9.5 13.2 16
    对应像素数 38 75 104 126
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    表  5  级配识别结果

    Table  5.   Results of gradation recognition

    颗粒粒径区间/mm 机械筛分含量/% 针片状含量/% 识别结果/%
    等效圆法 最小外接正方形法 等效椭圆法
    4.75~9.5 29.7 14.79 26.8 32.8 28.5
    9.5~13.2 17.8 13.95 15.2 18.6 16.6
    13.2~16 18.2 8.97 16.8 20.1 17.2
    16~19 8.1 7.44 7.0 9.6 7.5
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    表  6  筛孔修正系数

    Table  6.   Correction coefficients of sieve size

    粗集料类型 横切面 纵切面
    AC16 SMA16 AC16 SMA16
    0.884 0.897 0.837 0.862
    0.892 0.904 0.843 0.871
    0.903 0.910 0.849 0.890
    0.911 0.915 0.872 0.897
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    表  7  粗集料总体形态特征

    Table  7.   Total morphological characters of coarse aggregates

    混合料类型 形态特征指标 棱角性特征指标 纹理特征指标
    长宽比 矩形度 偏心率 等效椭圆周长比 凸凹度 纹理指数
    AC16 1.965 0.625 0.842 1.261 0.882 2.602
    1.904 0.648 0.797 1.303 0.899 2.632
    1.814 0.638 0.781 1.379 0.899 2.832
    1.753 0.651 0.767 1.438 0.914 2.836
    SMA16 1.923 0.613 0.832 1.327 0.864 2.680
    1.899 0.647 0.807 1.376 0.897 2.751
    1.751 0.609 0.778 1.392 0.873 2.843
    1.736 0.655 0.746 1.567 0.905 2.888
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    表  8  判定系数

    Table  8.   Determination coefficients

    指标 长宽比 矩形度 偏心率 等效椭圆周长比 凸凹度 纹理指数
    判定系数 0.786 0.142 0.834 0.883 0.170 0.833
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    表  9  粗集料骨架评价结果

    Table  9.   Evaluation results of coarse aggregate skeletons

    混合料类型 AC16 SMA16
    欧拉数 22 28 39 44 -69 -81 -114 -169
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  • 收稿日期:  2011-03-11
  • 刊出日期:  2011-08-25

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