基于AIMS集料成像系统的粗集料抗滑性能评价方法

摘要

本发明提供了一种基于AIMS集料成像系统的粗集料抗滑性能评价方法，该方法包括以下步骤：一、对粗集料进行图像扫描，测量并计算粗集料的棱角性指标Ai；二、对粗集料进行图像扫描，采用小波方法测量并确定粗集料的表面纹理指标Tr；三、计算确定粗集料的表面特征综合指标CAAT；四、采用洛杉矶磨耗试验方法测定粗集料的磨耗值Q；五、综合评价粗集料的抗滑性能。本发明综合采用CAAT指标和磨耗值指标代替传统的磨光值对粗集料抗滑性能进行评价，试验操作简单，变异性小，评价结果直观、可靠，方便工程实践中合理选择抗滑性能优良的粗集料，可为确保沥青路面长期抗滑性能提供有效的技术支撑。

说明书

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种基于AIMS集料成像系统的粗集料抗滑性能评价方法。

背景技术

近年来我国高速公路迅猛发展，在提供高效、便捷运输服务的同时，也面临越来越多的交通事故威胁。路面抗滑性能是影响高速公路行车安全的重要因素，如何提高路面抗滑性能日益成为关注焦点。

从材料组成角度而言，集料在沥青混合料中占比约95％，集料(尤其是粗集料)特性对沥青混合料抗滑性能至关重要。表面粗糙且棱角性好的集料，不仅有较好的微观构造，便于集料颗粒之间形成良好的啮合嵌锁力，以及增强与沥青结合料的粘附性；而且在混合料压实过程中能形成较好的宏观构造，使铺筑的沥青路面具有优良的抗滑性能。因此，对粗集料表面特性进行合理评价，进而选择抗滑性较好的粗集料，是确保沥青路面长期抗滑性能的前提条件。

目前国内外多采用间接法测量集料的表面形态特征。利用试验手段把颗粒特征合并，即对按照一定方式堆积或成型的集料整体宏观性质进行测定，如集料的内摩阻角、松装空隙率等，将测得的集料整体性质作为颗粒的特征值。间接法测定的集料表面形态特征易受人为因素影响，评价结果的客观性、可靠性较差。为确保沥青路面的抗滑性能，在粗集料特征方面，我国路面设计体系中主要对粗集料的磨光值提出要求。但这一指标较为单一，且粗集料磨光值测定结果变异性较大，并不能有效反映粗集料的表面特征和抗滑性优劣，对高速公路沥青路面抗滑性能的设计及改善将产生不利影响。因此，有必要发明一种测定结果更加准确、评价结果更加可靠的粗集料抗滑性能评价方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于AIMS集料成像系统的粗集料抗滑性能评价方法。该方法采用AIMS集料成像系统，对粗集料表面形态特征进行测定分析，并结合粗集料磨耗值的测定结果，综合提出粗集料抗滑性能评价方法。该方法试验操作简便，变异性较小，评价指标更加合理，评价结果更加可靠，可为优选抗滑性能较好的粗集料提供有效的技术手段。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：基于AIMS集料成像系统的粗集料抗滑性能评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、利用AIMS集料成像系统对粗集料进行图像扫描，测量并计算粗集料的棱角性指标Ai，Ai的单位为mm；所述粗集料为粒径大于2.36mm的碎石；

步骤二、利用AIMS集料成像系统对粗集料进行图像扫描，采用小波方法测量并确定粗集料的表面纹理指标Tr，Tr的单位为mm；步骤三、根据步骤一中所测定的粗集料的棱角性指标Ai和步骤二中所测定的粗集料的表面纹理指标Tr，计算确定粗集料的表面形态特征综合指标CAAT，CAAT的单位为mm；

步骤四、采用洛杉矶磨耗试验方法测定粗集料的磨耗值Q；

步骤五、根据步骤三中所确定的表面形态特征综合指标CAAT和步骤四中所测定的磨耗值Q综合评价粗集料的抗滑性能，具体为：若CAAT≥7100mm，Q≤30％，则证明所选粗集料抗滑性能优良，否则，证明所选粗集料抗滑性能差，所选粗集料不能投入工程应用。

上述的基于AIMS集料成像系统的粗集料抗滑性能评价方法，其特征在于，步骤一和步骤二中利用AIMS集料成像系统对粗集料进行图像扫描之前，预先对粗集料进行清洗去杂，以免干扰扫描结果。

上述的基于AIMS集料成像系统的粗集料抗滑性能评价方法，其特征在于，步骤三所述的表面形态特征综合指标CAAT按照公式“CAAT＝0.5*Ai+10*Tr”进行计算。

上述的基于AIMS集料成像系统的粗集料抗滑性能评价方法，其特征在于，步骤四所述的粗集料磨耗值Q按照JTG E42-2005《公路工程集料试验规程》中的T0317试验方法进行测定。

利用AIMS集料成像系统对粗集料进行图像扫描，可直接获取集料的棱角性指标和纹理指标。利用AIMS集料成像系统对粗集料进行图像扫描，并将扫描获取的粗集料表面形态特征参数，利用AIMS自带的数据存储程序，自动显示出数据个数、平均值、标准差、显著性和置信区间，并以Excel形式输出试验结果。AIMS集料成像系统为现有技术。

所述小波方法是可以对不同尺寸的各种类型集料形状特征进行快速、精确和客观的测量，并将测量系统和分析系统结合于一体的方法。

AIMS集料成像系统和小波方法均为现有技术。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明基于AIMS测定的CAAT指标以及采用洛杉矶磨耗试验测定的磨耗值综合评价粗集料的抗滑性。CAAT指标可以确保选择的粗集料具有良好的微观表面构造，用其修筑的沥青路面表面与轮胎具有足够的附着力；在潮湿条件下，使得粗集料表面微观构造更易刺破水膜，增大轮胎与路面之间的直接接触，确保沥青路面初期抗滑力保持在较高水平。磨耗值指标可确保选择的粗集料足够坚硬、耐磨，耐久性优良，保证沥青路面在行车荷载作用下，粗集料表面不易被磨损，使沥青路面具有优良的长期抗滑性能。因此，本发明提出的评价方法更加科学合理。

2、本发明提出的基于AIMS的粗集料抗滑性能评价方法，试验操作简便、耗时短，可对集料表面形态特征进行快速、精确和客观的测量，测试结果受人为因素影响小，变异性小，评价结果更加直观、可靠。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1为实施例1闪长岩A的棱角性扫描图。

图2为实施例1闪长岩B的棱角性扫描图。

图3为实施例1闪长岩A的表面纹理扫描图。

图4为实施例1闪长岩B的表面纹理扫描图。

图5为实施例2辉绿岩的棱角性扫描图。

图6为实施例2石灰岩的棱角性扫描图。

图7为实施例2辉绿岩的表面纹理扫描图。

图8为实施例2石灰岩的表面纹理扫描图。

具体实施方式

实施例1

本实施例基于AIMS的闪长岩A、闪长岩B的抗滑性能评价方法包括以下步骤：

利用AIMS集料成像系统，对闪长岩A、B进行图像扫描，测量并利用自带数据处理系统计算粗集料棱角性指标Ai；本实施例中的闪长岩A、B在扫描测量之前，应先对其进行清洗，去除灰尘等杂质，以免干扰扫描结果。扫描结果见图1和图2，测量数据见表1。

表1闪长岩A、B的棱角性AIMS测量结果

试样粒径(mm)Ai(mm)闪长岩A4.752709.6闪长岩A9.52697.8闪长岩B4.752852.7闪长岩B9.52593.2

利用AIMS集料成像系统，对闪长岩A、B进行图像扫描，采用小波方法测量并确定粗集料表面纹理指标Tr；本实施例中的闪长岩A、B在扫描测量之前，应先对其进行清洗，去除灰尘等杂质，以免干扰扫描结果。扫描结果见图3和图4，测量数据见表2。

表2闪长岩A、B的表面纹理AIMS测量结果

试样粒径(mm)Tr(mm)闪长岩A4.75556.4闪长岩A9.5614.5闪长岩B4.75629.2闪长岩B9.5609.4

(3)根据步骤(1)测量确定的棱角性指标Ai和步骤(2)测量确定的表面纹理指标Tr，按照公式“CAAT＝0.5*Ai+10*Tr”计算确定闪长岩A、B的表面形态特征综合指标CAAT。本实施例中，闪长岩A、B的CAAT计算结果见表3。

表3闪长岩A、B的CAAT指标结果

试样粒径(mm)CAAT(mm)闪长岩A4.757210.6闪长岩A9.57494.1闪长岩B4.758003.6闪长岩B9.57390.9

(4)采用《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)中的T0317——洛杉矶磨耗试验方法测定闪长岩A、B的磨耗值Q并记录结果；本实施例中，闪长岩A、B的磨耗值Q测试结果见表4。

表4闪长岩A、B的磨耗值Q测量结果

(5)基于步骤(3)确定的CAAT指标和步骤(4)测定的磨耗值Q指标综合评价闪长岩A、B的抗滑性能。本实施例中，闪长岩A、B的CAAT值均≥7100，磨耗值Q均≤30％，说明两种闪长岩的抗滑性能均良好，且闪长岩A、B的抗滑性能排序为：闪长岩B＞闪长岩A。

实施例2

本实施例基于AIMS的辉绿岩、石灰岩的抗滑性能评价方法包括以下步骤：

(1)利用AIMS集料成像系统，对辉绿岩、石灰岩进行图像扫描，测量并计算粗集料棱角性指标Ai；本实施例中的辉绿岩、石灰岩在扫描测量之前，应先对其进行清洗，去除灰尘等杂质，以免干扰扫描结果。扫描结果图5和图6，测量数据见表5。

表5辉绿岩、石灰岩的棱角性AIMS测量结果

试样粒径(mm)Ai(mm)辉绿岩4.752699.9辉绿岩9.52701.4石灰岩4.753092.1石灰岩9.52938.8

(2)利用AIMS集料成像系统，对辉绿岩、石灰岩进行图像扫描，采用小波方法测量并确定粗集料表面纹理指标Tr；本实施例中的辉绿岩、石灰岩在扫描测量之前，应先对其进行清洗，去除灰尘等杂质，以免干扰扫描结果。扫描结果图7和图8，测量数据见表6。

表6辉绿岩、石灰岩的表面纹理AIMS测量结果

(3)根据步骤(1)测量确定的棱角性指标Ai和步骤(2)测量确定的表面纹理指标Tr，按照公式“CAAT＝0.5*Ai+10*Tr”计算确定闪长岩A、B的表面形态特征综合指标CAAT。本实施例中，辉绿岩、石灰岩的CAAT计算结果见表7。

表7辉绿岩、石灰岩的CAAT指标结果

试样粒径(mm)CAAT(mm)辉绿岩4.757016.4辉绿岩9.56793.4石灰岩4.756052.4石灰岩9.56267.3

(4)采用《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)中的T0317——洛杉矶磨耗试验方法测定闪长岩A、B的磨耗值Q并记录结果。本实施例中，辉绿岩、石灰岩的磨耗值Q测试结果见表8。

表8辉绿岩、石灰岩的磨耗值测量结果

集料类型辉绿岩石灰岩磨耗值(％)14.422.5

基于步骤(3)确定的CAAT指标和步骤(4)测定的磨耗值Q指标综合评价辉绿岩、石灰岩的抗滑性能。本实施例中，辉绿岩、石灰岩的磨耗值Q均≤30％，仅辉绿岩的4.75mm档粗集料>7100，其余均<7100，不能满足性能优良的粗集料评价标准，所选粗集料不能投入工程应用。因此，为设计抗滑性能优良的沥青路面混合料，需更换其他粗集料品种，按照本发明所提出的方法进行测定，直至粗集料的表面形态特征综合指标CAAT和磨耗值Q值均满足本专利提出的抗滑性能评价标准。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。