[发明专利]一种基于虚拟劈裂试验的沥青混合料均匀性评价方法

权利要求书

1.一种基于虚拟劈裂试验的沥青混合料均匀性评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)获取圆柱形沥青混合料试件。

(2)通过X光CT机断层扫描步骤(1)获取的圆柱形沥青混合料试件，沿着圆柱形沥青混合料试件轴线方向，每隔1mm采集一次二维水平截面图像。

(3)将步骤(2)采集的二维水平截面图像转换成二维水平截面的灰度图像。

(4)利用Canny边缘检测算法分别获取步骤(3)得到的各灰度图像中每个集料和空隙的边界坐标；

(5)利用步骤(4)得到的集料和空隙边界坐标，对圆柱形沥青混合料试件进行三维重构，建立沥青混合料劈裂试验三维离散元模型；

(6)进行虚拟劈裂试验，包括以下子步骤：

(6.1)将步骤(5)得到的沥青混合料劈裂试验三维离散元模型绕着轴线分别旋转0°、30°、60°、90°、120°、150°，每次旋转后，在沥青混合料劈裂试验三维离散元模型两侧，使用两个刚性墙体施加荷载，得到各旋转角度对应的峰值荷载P_T后，当瞬时荷载降为峰值荷载P_T的80％时终止加载，计算各旋转角度对应的劈裂强度R_T：

R_T＝0.006287P_T/h

式中，h为步骤(1)获取的圆柱形沥青混合料试件的高度；

(6.2)计算步骤(6.1)得到的各旋转角度对应的劈裂强度R_T的平均值AV和标准差SD；

(6.3)计算劈裂强度指标变异系数CV，计算公式为：

其中，劈裂强度指标变异系数CV越小，对应的沥青混合料均匀性就越好；反之，则沥青混合料均匀性就越差。

2.根据权利要求1所述基于虚拟劈裂试验的沥青混合料均匀性评价方法，其特征在于，所述步骤(1)中圆柱形沥青混合料试件通过室内成型或现场钻取得到。

3.根据权利要求1所述基于虚拟劈裂试验的沥青混合料均匀性评价方法，其特征在于，所述步骤(5)中建立沥青混合料劈裂试验三维离散元模型，包括以下子步骤：

(5.1)通过三维离散元软件PFC3D，按照横向六边形排布方式分层创建母体球颗粒，构成试件母体球颗粒模型，模型尺寸等同于步骤(1)获取的圆柱形沥青混合料试件；

(5.2)利用步骤(4)得到的集料和空隙的边界坐标，分别对步骤(5.1)生成的试件母体球颗粒模型中各层的母体球颗粒进行分类，利用母球体颗粒分别模拟集料、空隙、沥青胶浆，完成圆柱形沥青混合料试件的三维重构，得到沥青混合料劈裂试验三维离散元几何模型；

(5.3)首先将粘聚带模型赋予沥青胶浆内部接触和沥青胶浆-集料界面接触；然后通过试验获取集料、沥青胶浆的材料参数，包括集料抗拉强度、胶浆抗拉强度、沥青胶浆-集料界面抗拉强度、杨氏模量；对步骤(5.2)得到的沥青混合料劈裂试验三维离散元几何模型中沥青胶浆、集料、沥青胶浆-集料界面进行材料参数的赋值，得到沥青混合料劈裂试验三维离散元模型。

4.根据权利要求2所述基于虚拟劈裂试验的沥青混合料均匀性评价方法，其特征在于，所述步骤(5.1)中母体球颗粒半径为0.60～0.65mm。

5.根据权利要求2所述基于虚拟劈裂试验的沥青混合料均匀性评价方法，其特征在于，所述步骤(5.1)中横向六边形排布方式为任一母体球颗粒周围的六个母体球颗粒的球心的连线可构成横向正六边形。

6.根据权利要求2所述基于虚拟劈裂试验的沥青混合料均匀性评价方法，其特征在于，所述步骤(5.3)中，集料抗拉强度通过直接拉伸试验确定；胶浆抗拉强度通过劈裂试验确定；沥青胶浆-集料界面抗拉强度取值为0.9倍的胶浆抗拉强度；杨氏模量通过单轴压缩试验确定。

7.根据权利要求1所述基于虚拟劈裂试验的沥青混合料均匀性评价方法，其特征在于，所述步骤(6.1)中虚拟劈裂试验温度为-10℃时，加载速率为1mm/min；虚拟劈裂试验温度为20℃或35℃时，加载速率为50mm/min。