乳化沥青冷再生混合料的透水性与空隙特征

为了研究乳化沥青冷再生混合料的透水性与空隙特征之间关系,通过测定渗透系数来评价其透水性,并利用工业CT扫描观测其内部细观空隙结构.根据乳化沥青冷再生混合料养生过程中空隙率的变化,探究水泥和水对其空隙形成的影响.结果发现,乳化沥青冷再生混合料在较高的空隙率下具有相对较低的透水性;其平均空隙尺寸略小于同级配的热拌沥青混合料,且大空隙较少,小空隙较多;乳化沥青冷再生混合料的空隙由压实空隙和养生空隙构成,水分的蒸发和水泥用量对养生空隙的形成具有显著的影响,随着水分的蒸发和水泥的水化,乳化沥青冷再生混合料内部形成了许多养生空隙;乳化沥青冷再生混合料的空隙尺寸以及分布特征是造成其低透水性的重要因素.

基于CT技术的复合沥青混凝土内部空隙特征分析

采用X射线断层扫描（CT）技术分析了相同集料级配条件下,不同水泥和乳化沥青结合料用量混凝土的1~10层位空隙数量、空隙尺寸和空隙率等指标的变化规律,并结合扫描电子显微镜（SEM）分析其相关机理.结果表明：在相同条件下,复合沥青混凝土试件两端的空隙数量较多、尺寸大且空隙率较大,而中间部分则相反;复合沥青混凝土内部最大空隙率为10.1%;掺加水泥或采用适当添加量的乳化沥青,有利于降低混凝土的空隙率,当乳化沥青和水泥的质量分数分别为8.0%和3.0%时,混凝土的空隙率最小,仅为3.9%,且其空隙分布不均匀.

细观空隙特征对透水沥青面层去除径流中Pb^(2+)的影响机制研究

为探究多孔沥青混合料空隙结构特性对透水沥青路面去除路面径流重金属的影响机制,于细观尺度下,选用等效直径、空隙数量、面空隙率、单位比表面积和分形维数作为特征参数;采用室内人工模拟降雨试验,研究两种目标空隙率下,细观空隙特征对透水沥青面层去除径流中Pb^(2+)的影响机制。结果表明:面空隙率、比表面积、空隙体积、分形维数与多孔沥青混合料去除Pb^(2+)的能力呈正相关关系,参数值越大、混合料对Pb^(2+)的去除效果越好;等效直径与混合料去除Pb^(2+)的能力呈负相关关系,参数值越大、混合料对Pb^(2+)的去除效果越差;空隙数量则对沥青混合料去除Pb^(2+)的效果无显著影响。

空隙特征对砂岩水致劣化规律的影响

针对南京秦淮东河开挖后的稳定性问题,选取黄马青组(T_(2h))砂岩为研究对象,对砂岩在吸水-干燥循环条件下的单轴抗压、抗拉特性进行试验研究。考虑到未来边坡运营过程中水的影响,试验时分别考虑自然吸水和饱和吸水两种情况。根据试验结果对所研究砂岩的空隙特征、水致劣化特征和劣化机制进行了详细分析。随着吸水-干燥循环次数增加,岩石的抗压、抗拉强度和凝聚力均呈劣化趋势,说明循环次数的增加对岩石的损伤有累积作用。岩石自然吸水条件下(小开空隙未进水时)强度和弹性模量下降速度较慢,而饱和吸水条件下(开空隙被水充满时)强度和弹性模量下降速度较快,表明岩石中小开空隙对岩石的劣化效果显著。微观结构分析结果表明,随着吸水-干燥循环次数增加,岩石中空隙率增大。结合抗剪强度特征分析认为,干-湿循环导致岩石的黏结强度不断下降,而摩擦强度变化较小,表明黏结强度劣化是岩石水致劣化的主要原因,干-湿循环导致水-岩反应,岩石颗粒胶结物发生松散,边缘发生开裂,宏观上表现为岩石劣化。该研究成果对于新开挖河道边坡稳定性分析具有较大的参考价值,为河岸边坡的长期稳定性分析提供了依据。

空隙特征对开级配沥青混合料路用性能的影响

为了进一步探究空隙特征对开级配沥青混合料(open-graded friction course)路用性能的影响,研究采用MATLAB数字图像处理技术,获取了功能性沥青混合料(OGFC-13、OGFC-16)试件断面的细观图像,同时对OGFC沥青混合料进行了力学性能试验与排水性能试验。研究结果表明:OGFC-13的总空隙数量以及空隙面积在10mm^2以上的空隙数量均多于OGFC-16,而后者的连通空隙多于前者;OGFC-16的排水性能好于OGFC-13,但易遭受水损害;OGFC-13的低温性能和水稳定好于OGFC-16,而高温性能则相反;通过空隙形态图像可以更加明显看出,OGFC-13中的空隙被细集料堵塞,而OGFC-16的空隙堵塞程度明显较低,这就使得OGFC-16具有更好的排水性能和较差的低温性能和水稳定性。

基于数字图像处理技术的多孔沥青混合料细观空隙特征规律

多孔沥青混合料的性能取决于它的细观空隙特征,包括空隙大小、数量和分布。通过运用数字图像处理技术计算得到相关空隙特征参数并分析了6组不同沥青混合料细观空隙分布特征,研究了空隙率、级配、公称最大粒径这3种因素对细观空隙特征的影响。结果表明:等效孔径为0～6mm范围内的空隙占到所有空隙数量的70%以上,但较大面积空隙所占总面积比重较大;空隙率与断面空隙总面积有良好的线性关系;级配和公称最大粒径对细观空隙特征有显著影响;多孔沥青混合料不是空隙数量多,而是空隙等效直径大。

空隙特征对沥青混合料低温抗裂性能的影响

沥青混合料是复合材料,其空隙大小及位置分布,闭合空隙和相通空隙等对其结构及性质有很大影响。通过对沥青混合料典型结构空隙特征在不同温度、不同沥青品种条件下的低温静态力学特性、静态劲度模量、动态劲度模量的研究表明:沥青混合料的级配类型不同,其混合集料的空隙率不同;沥青混合料低温性能差异明显。

基于CT数字图像处理的沥青混合料车辙试件空隙特征测定

为了研究沥青混合料标准车辙试件试验前后空隙分布特征,采用医用CT扫描设备获取了大量车辙试件图像,将图像导入Matlab图像处理软件进行图像增强处理,采用大津法(OTSU)选取全局阈值实现图像的分割。在此基础上,对比SBS改性沥青混合料和普通沥青混合料车辙试件空隙特征及其变化的差异。结果表明:采用本方法测定的空隙率均值与实验室测量的空隙率一致,并且本方法能从细观层面反映空隙分布特征。轮碾成型原始车辙试件的空隙率在轮载作用处偏小,二维平面上空隙面积在10 mm^2以下居多;车辙试验后,辙槽处空隙率大幅度下降,普通沥青混合料试件车辙深度更深,空隙数量减少更明显,空隙特征的变化主要体现在小微空隙上。

基于CT扫描与图像处理技术的沥青混合料空隙特征分析

为了探究沥青混合料空隙特征,以不同级配类型与成型方式的沥青混合料为研究对象,采用CT无损扫描技术获取大量断面图像,应用Matlab软件对断面图像的空隙部分进行识别与分析,得到了空隙在试件内部的分布规律以及空隙分形维数的变化规律。采用压力机模拟沥青混合料马歇尔稳定度的试验过程,并在不同阶段扫描试件,获得其断面图像,确定了试验过程中混合料内部空隙的变化过程。结果表明:马歇尔试件的空隙率与空隙分形维数呈现出外部大、中间小的分布规律,而旋转压实试件的空隙率与分形维数分布较为均匀;在马歇尔稳定度的试验过程中,空隙面积与数量减少,试件先被压密,后随着荷载增大,空隙面积与数量增加,空隙逐渐变宽,直至试件破坏。

基于离散元法的排水沥青混合料空隙特征分析

为研究不同级配的排水沥青混合料内部的空隙特征,基于离散元法模拟沥青混合料试件的生成。首先利用中心球扩散法模拟粗集料的形态特征,生成特殊算法有效地表征不同矿料级配,然后对试件进行“虚拟”的横向切片并通过图像处理获取断面空隙特征参数,探究排水沥青混合料的空隙特征的影响规律。仿真结果表明:空隙数量主要分布在空隙等效直径为0 mm^6 mm的范围内。随着空隙率的增大,空隙数量逐渐减小,但空隙等效直径增大;空隙数量随着9.5 mm^16 mm集料含量的增加而减少。可见离散元法描述沥青混合料空隙特征具有实际意义。

大粒径透水沥青混合料空隙特征研究

为研究大粒径透水沥青混合料的空隙特征,首先根据目标空隙率设计沥青混合料配合比,最大公称粒径分别为26.5mm,31.5mm,目标空隙率分别为18%,20%和22%,组合成6种不同类型的沥青混合料;然后采用工业CT扫描和数字图像处理技术对试件的空隙特征参数进行分析,结果表明:大粒径透水沥青混合料的最大公称粒径、空隙率与连通孔隙率、空隙等效直径正相关,与空隙数负相关。

不同压实程度的大空隙沥青混凝土空隙细观特征

为探究不同压实状态下的大空隙沥青混凝土空隙特性,揭示沥青混凝土内部空隙演化行为,基于CT和数字图像处理技术,对沥青混合料的欠压状态、标准压实状态和超压状态的空隙长宽比、空隙率、空隙数量、等效直径等参数进行研究。结果表明:空隙长宽比和等效直径可以较好地表征空隙形状;截面面积、空隙率和空隙数量对空隙的空间分布有较好的描述。随着压实程度的不断增强,其内部的空隙面积和长宽比逐渐减小,空隙数量逐渐增大,空隙等效直径逐渐减小,空隙更加细化,分布更加均匀。

破碎围岩注浆体空隙特征和力学性能研究

为了明确破碎围岩注浆体的空隙特征和力学性能,采用自主研发的破碎岩体注浆加固效果评价测试仪,研究不同粒径和不同水灰比对破碎围岩注浆体空隙特征和力学性能的影响.结果表明:随着颗粒粒径的增加,破碎围岩空隙分布率呈现先增大后减小的趋势;破碎围岩注浆体单轴抗压强度随着粒径的增加呈现先减小后增加的趋势,随着水灰比的增加呈现先增加后减小的趋势;破碎围岩注浆体破坏形式以沿纵向裂纹的劈裂破坏为主.基于实验结果,提出工程建议,并进行现场破碎围岩支护方案的设计与应用,监测结果表明巷道破碎围岩得到了有效控制.

基于离散元法的空隙特征对沥青混合料虚拟剪切疲劳寿命的影响

基于图像技术和三维离散元法,建立了具有真实空隙大小和分布以及随机空隙大小和分布的沥青混合料剪切疲劳微观力学模型,通过模拟不同集料粒径、用油量以及温度下的沥青混合料剪切疲劳寿命,研究了空隙分布特征对沥青混合料虚拟剪切疲劳寿命的影响,并将部分模拟结果与试验结果进行对比。结果表明:基于三维离散元法可以模拟沥青混合料剪切疲劳寿命,空隙特征对沥青混合料虚拟剪切疲劳寿命有较大影响。在相同模型参数条件下,具有真实空隙大小和分布的沥青混合料剪切疲劳寿命小于具有随机空隙大小和分布的沥青混合料剪切疲劳寿命,但与试验结果更为接近。此外,集料粒径和用油量也对沥青混合料剪切疲劳寿命有着显著影响。沥青混合料剪切疲劳寿命随集料粒径的增大而提高;在相同集料级配和试验温度时,在最佳用油量条件下的沥青混合料剪切疲劳寿命最大;在相同的集料级配和用油量时,沥青混合料剪切疲劳寿命随温度的升高而降低。

邯邢矿区中奥灰顶部空隙特征显微CT分析

利用X射线三维显微镜(显微CT)技术对邯邢矿区底板区域改造地层中奥陶系灰岩顶部岩样进行扫描分析,得到岩样的三维数据体,直观反映了岩样内部真实的空隙结构,并基于三维可视化处理软件AVIZO对数据进行了处理和分析,定量分析了空隙发育特征和几何参数。研究结果表明:邯邢矿区中奥灰顶部岩芯空隙发育特征垂向差异明显,局部较为发育部分表现出良好的垂向连通性,且面空隙率集中在0.40%~5.12%和6.8%~15.28%,不发育部分稳定在0.10%以下;不同煤矿中奥灰顶部岩芯空隙的峰值宽度差异明显,但稳定范围差异较小;孔隙数量以等效直径在200μm以下的为主,体积占比以等效直径在2000μm以上的为主;裂隙中闭合裂隙和微张裂隙数量占比最大,宽度均值分别稳定在120μm和420μm,且中张裂隙和宽张裂隙数量占比相对较少,但在岩样具有较好延展性。研究结果有利于中奥灰顶部超前区域注浆改造参数和工艺优化。

考虑空隙结构特征的透水混凝土力学性能仿真研究

透水混凝土中含有大量宏观空隙,为分析空隙结构对透水混凝土力学性能的影响,采用随机空隙方法建立了透水混凝土仿真模型,研究了空隙结构特征对受力性能的影响。首先在室内制作两种空隙率水平的透水混凝土试件,养护成型后进行切割,对切割面的断面图像进行增强和阈值分割,提取得到空隙分布二维数字图像,分析了空隙结构特征。进而以实际空隙结构为依据,借助有限元软件Ansys,结合蒙特卡罗方法生成随机椭圆和随机圆形空隙仿真模型。仿真结果表明:相同空隙水平下随机椭圆空隙模型相比随机圆形空隙模型整体受力变形大,内部应力集中更明显。通过对比不同空隙水平的仿真与试验结果,得到了随机空隙仿真模型中骨料‒水泥浆材料的综合模量建议值。

基于DIP技术的PAC-13混合料细观空隙特征研究

内部空隙结构是影响PAC混合料路用性能的主要因素之一.基于数字图像处理技术DIP(Digital Image Processing)以目标空隙率为23%的PAC-13为对象进行细观空隙特性研究.先在实验室制作试件,结合固体切割技术和数码相机(CCD)采集图像,再用图像处理软件MATLAB提取断面图像空隙信息,分析各空隙特征指标,研究多孔沥青混合料空隙特征随试件深度的变化规律.研究发现,断面空隙数量越大,断面空隙面积就越小;不同断面空隙率不均匀分布,且端部空隙率大于中间空隙率;断面空隙数量上下两个端部较小,中间断面较大,从顶部到底部随深度先增大后减小,呈拱形分布;断面空隙平均有效直径随试件深度变化很小,稳定在4~5.3 mm之间;空隙有效直径d≥20 mm的空隙面积占总空隙面积的6.8%,占比相对较大,而空隙数量很少.

不同养生温度乳化沥青冷再生混合料空隙分布特征

基于工业CT的无损检测技术和VG软件的缺陷检测功能系统研究了养生温度对乳化沥青冷再生混合料空隙分布特征的影响机理.试验结果表明,相比40℃养生,60℃养生温度条件下乳化沥青冷再生混合料的力学强度,以及马歇尔试件内部的细微观空隙分布特征均产生了显著影响,结合乳化沥青冷再生混合料室内养生的基本原则,推荐采用40℃进行室内加速养生.

不同水泥掺量乳化沥青冷再生混合料细微观空隙分布特征

基于马歇尔试验、工业CT的无损检测技术以及VG软件的三维重构功能,系统研究了0,1%,1.5%,2%,2.5%,3%共6种水泥掺量下乳化沥青冷再生混合料的强度特性、空隙率大小、最可几空隙、空隙分形特征的变化规律。分析了最可几空隙、空隙分形特征的数学模型表征,并建立了细微观空隙分布特征与力学性能之间的回归关系。试验结果表明:水泥掺量对乳化沥青冷再生混合料细微观空隙分布特征有显著的影响,乳化沥青冷再生混合料空隙体积与其概率分布之间具有较好的洛伦兹分布关系,采用最可几空隙和空隙分形维数可较好地表征水泥掺量对乳化沥青冷再生混合料细微观空隙特征的影响;随着水泥掺量增大,最可几空隙体积减小;掺加水泥改变了乳化沥青冷再生混合料的整体空隙形状特征,且水泥掺量越大,空隙形状改变越明显;水泥改变了冻融循环作用下乳化沥青冷再生混合料的空隙衰变过程。

不同水泥掺量泡沫沥青冷再生混合料细微观空隙分布特征

基于马歇尔试验、工业CT的无损检测技术以及VG软件的三维重构功能,系统研究了水泥掺量对泡沫沥青冷再生混合料的强度特性、空隙率大小、最可几空隙、空隙分形特征变化规律的影响,分析给出最可几空隙、空隙分形特征的数学模型表征,并建立了细微观空隙分布特征与力学性能之间的回归关系。试验结果表明,水泥掺量对泡沫沥青冷再生混合料细微观空隙分布特征有显著的影响,泡沫沥青冷再生混合料空隙体积与其概率分布之间具有较好的洛伦兹分布关系,采用最可几空隙和空隙分形维数可较好地表征水泥掺量对泡沫沥青冷再生混合料细微观空隙特征的影响;随着水泥掺量增大,最可几空隙体积减小;掺加水泥改变了泡沫沥青冷再生混合料的整体空隙形状特征,且水泥掺量越大,空隙形状改变越明显;水泥改变了冻融循环作用下泡沫沥青冷再生混合料的空隙衰变过程。