[发明专利]一种多空路面再生时骨架恢复方法

说明书

本发明提出一种多空路面再生时骨架恢复方法，以沥青混合料的空隙率和骨架材料的质心距为控制标准，对多空路面再生的旧料和新料的参量进行计算。包括对旧路取芯进行CT扫描图像分析获得旧料级配和所有石料的几何信息；根据目标级配制备目标试件，通过CT扫描图像分析获得目标试件的质心距和空隙率；通过离散元软件建立各个级配石料的数值模型，依据目标试件的质心距和空隙率计算获得新旧料参量。本设计方法与已有沥青混合料再生技术相比注重粗集料的分布和再生后路面的空隙率，采用数值方法从细观角度解决了多空路面再生时排水性能下降的难题，优化了再生时级配设计流程，采用计算机辅助设计更能迅速准确的找到最优解，具有较高的工程价值。

技术领域

本发明涉及道路工程领域，尤其是一种多空路面再生时骨架恢复方法。

背景技术

我国沥青路面都具有良好的再生利用价值，因此，如果能实现旧沥青混合料的高效再生利用，不仅能大大节约资源，缓解公路建养资金短缺矛盾，同时能保护生态环境，符合目前可持续性发展的大势所趋。目前针对多空路面再生技术的研究缺乏对骨架材料恢复方面的分析，导致改造路面在抗车辙性能和排水降噪性能的下降。因此现存设计方法的局限性导致其不能完全保证多空路面再生时骨架性能的恢复。

发明内容

发明目的：针对多空路面再生后路用性能的下降，主要表现在抗车辙性能和排水性能的下降。为了在再生设计中恢复路面的骨架性能，本发明提出了一种多空路面再生时骨架恢复方法，该方法采用CT图像处理技术，以沥青混合料粗集料的质心距和路面空隙率为指标，从细观的角度研究分析了沥青混合料中骨架材料的分布，确定了新料和旧料的最优比例，能够更好地保证多空路面再生后的路面性能的恢复。

技术方案：为实现上述技术效果，本发明提供的技术方案为：

一种多空路面再生时骨架恢复方法，包括以下步骤：

(1)对旧有路面进行取芯，对取得的芯样进行CT扫描图像分析，获取旧有路面石料中各级配石料的几何形态信息，并根据旧有路面石料中各级配石料的几何形态信息在离散元软件中建立旧料数值模型库；

(2)对待使用的新料进行CT扫描图像分析，获取新料中各个级配石料的几何形态信息，并根据新料中各个级配石料的几何形态信息在离散元软件中建立新料数值模型库；

(3)根据再生路面的目标级配，制备满足再生路面目标级配的目标试件，并对目标试件进行CT扫描图像分析，计算目标试件中粗集料的质心距和空隙率；

(4)利用离散元软件，从旧料数值模型库和新料数值模型库中选取数据，建立不同新料、旧料参量比例的数值试件模型，计算试件模型中粗集料的质心距和空隙率；

(5)选取粗集料质心距和空隙率数据均与目标试件中粗集料的质心距和空隙率相匹配的数值试件模型，以该数值试件模型的新料、旧料参量比例作为路面再生时的新料、旧料参量比例。

进一步的，所述对芯样和新料进行CT扫描图像分析，包括对芯样和新料中各级配石料单独进行扫描，获取每一级配石料的几何形态信息，并通过数值图像处理技术，分辩芯样和新料中石料的空隙和各级配石料的像素阈值。

进一步的，所述旧料数值模型库中包括旧料中每一颗石子的数值模型，并按照筛孔尺寸进行分类。

进一步的，所述新料数值模型库中包括新中每一颗石子的数值模型，并按照筛孔尺寸进行分类。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：

发明提供的多空路面再生时骨架恢复方法，在级配设计中以粗集料的质心距和空隙率为控制指标，采用数值手段制备多种数值试件，通过与目标试件进行对比，反复迭代计算数值试件的粗集料的质心距和空隙率，确定最佳的新旧料比例。本发明可应用于多空路面骨架性能恢复的评价，具有良好工程价值。

附图说明