短切纤维改性EA-10环氧沥青混合料中纤维最优长度判定方法技术

本发明专利技术公开了一种短切纤维改性EA

【技术实现步骤摘要】
短切纤维改性EA
‑
10环氧沥青混合料中纤维最优长度判定方法


[0001]本专利技术涉及道路工程材料领域，尤其涉及是一种短切纤维改性EA
‑
10环氧沥青混合料中纤维最优长度判定方法。

技术介绍

[0002]近年来，纤维对沥青混合料路用性能的提升受到了广泛学者的关注，纤维在混合料中可以起到拉筋、强化、抗裂的作用，已经成为国内外沥青路面材料发展的主流方向之一。环氧沥青作为一种新型道路材料，其性能优于普通的沥青混合料。然而，环氧沥青混合料也存在一些不足之处。例如,低温性能欠佳以及水稳定性与耐久性不足等。因此，在环氧沥青混合料中加入短切纤维，能够明显提升其路用性能，使其适用于对强度要求更高的平台。同时，相关研究表明，不同长度的短切纤维对环氧沥青混合料路用性能的影响差异较大。
[0003]大量研究表明，在相同掺量的情况下短切纤维的长度是影响沥青混合料性能增强效果的重要因素。由于短切纤维类型众多，而短切纤维实际生产中采用的长度多以三的倍数为主，目前尚无有效的方法来确定短切纤维改性EA
‑
10环氧沥青混合料中纤维的最优长度。如何确定短切纤维改性EA
‑
10环氧沥青混合料中纤维的最优长度，是最大限度发挥纤维增强效果的关键所在。
[0004]通过调查发现，国内外对于短切纤维改性EA
‑
10环氧沥青混合料中纤维最优长度的判定基本都是采用列举法，通过设计大量实验组获取材料性能，并进行对比优选，主要存在以下问题：
[0005]1.宏观试验过程复杂，耗时耗力，经济投入与成果收益性价比较低；
[0006]2.纤维种类、短切纤维长度规格众多，试验方法很难穷尽所有组合方式，确定的组合仅仅是列举中结果较好的。
[0007]因此，如何避免大量宏观试验，准确、高效、便捷的进行短切纤维改性EA
‑
10环氧沥青混合料中纤维最优长度的判定，最大限度发挥短切岩纤维的增强效果，是亟需解决的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术为满足工程与实验的需要，提出了一种短切纤维改性EA
‑
10环氧沥青混合料中纤维最优长度判定方法，该方法成本较低，操作简单，效率极高，极大地丰富了离散元仿真技术在短切纤维长度选择方面的应用。
[0009]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0010]一种短切纤维改性EA
‑
10环氧沥青混合料中纤维最优长度判定方法，包括如下步骤：
[0011]S1，对EA
‑
10短切纤维环氧沥青混合料进行配合比设计，计算EA
‑
10短切纤维环氧
沥青混合料级配参数；
[0012]S2，使用级配参数编写离散元仿真代码，生成EA
‑
10环氧沥青混合料离散元模型；
[0013]S3，对EA
‑
10环氧沥青混合料离散元模型进行二值化处理，使用图像处理软件，提取EA
‑
10环氧沥青混合料的细观特征参数；
[0014]S4，对EA
‑
10环氧沥青混合料的细观特征参数进行统计学处理，确定短切纤维改性EA
‑
10环氧沥青混合料中掺入短切纤维的最优长度。
[0015]优选的，步骤S1中，EA
‑
10环氧沥青混合料级配参数包括各档粗细集料体积v
Di
和矿料间隙率VMA，假设沥青密度为ρ
a
，粗细集料密度均为ρ
b
，沥青混合料试件总体积为V，设计空隙率为VV，粗细集料体积为v，油石比为α，则矿料间隙率为除粗细集料以外部分占试件的比例：
[0016][0017]各档粗细集料粒径为D1、D2、D3、
…
D
i
、
…
D
n
，n为档的数量，各档通过率依次为100％、P
D2
、P
D3
、
…
P
Di
、
…
、P
Dn
，根据各参数结果可计算出各档粗细集料体积v
Di
：
[0018][0019]优选的，步骤S1中，对EA
‑
10短切纤维环氧沥青混合料进行配合比设计，其中，粗集料为粒径大于1.18mm，小于13.2mm的集料，细集料为粒径大于0mm，小于1.18mm的集料。
[0020]优选的，步骤S2中，构建离散元模型所使用的软件为PFC 2D软件，生成的EA
‑
10环氧沥青混合料离散元模型为EA
‑
10环氧沥青混合料二维矿料分布细观模型，其组成部分分别为墙体、各档粗细集料和矿料间隙，具体构建过程如下：
[0021](1)定义计算区域及生成墙体：在进行数值模拟计算前需先定义计算区域，并在区域边界生成墙体，为使后续生成的粗细集料颗粒能够充分地随机空间分布在墙体内，初步设置的计算区域和墙体大小一般定为沥青混合料试件尺寸的二到三倍，为保证后续获取的细观特征参数的准确性，EA
‑
10环氧沥青混合料离散元模型墙体的最终宽度应大于5倍的最大筛孔通过粒径；
[0022](2)粗细集料颗粒的生成：由级配参数求出各档粗细集料体积v
Di
后，使用PFC 2D软件通过命令流在选定计算区域内逐档生成粗细集料颗粒群，使每次生成粗细集料颗粒后都累加该档所有粗细集料颗粒的体积和v
Di
’
，如果v
Di
’
＜v
Di
，则返回上一步操作，继续随机生成该档粗细集料颗粒，如果v
Di
’
≥v
Di
，则停止生成该档粗细集料颗粒，输出结果，并进行下一档粗细集料颗粒的生成，经过命令流多次运行，即可生成具有级配特征的粗细集料颗粒群；
[0023](3)矿料间隙的生成：使用PFC 2D软件以矿料间隙率表征孔隙率，使生成的矿料间隙符合级配参数要求；
[0024](4)重力落体及墙体压实成型：由步骤(1)中，为使生成的粗细集料颗粒群可充分地随机空间分布，将矩形试件高度扩大至两倍，待粗细集料颗粒群生成后，通过自身重力自由落体以及顶部墙体对试件进行压实，直至顶部墙体下降至试件指定高度时完成压实。
[0025]优选的，步骤S3中，对EA
‑
10环氧沥青混合料离散元模型进行二值化处理是指基于阈值分割方法，选用双峰阈值分割，将模型中的“粗细集料”和“矿料间隙”分离，双峰阈值分割基于粗细集料以及矿料间隙的灰度直方图中的峰值区间选取合适阈值，将灰度值分布在0～255的图像转化成灰度值为0或255的二值化图像。
[0026]具体的，步骤S3中，使用image pro plus图像处理软件，提取EA
‑
10环氧沥青混合料的细观特征参数，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种短切纤维改性EA
‑
10环氧沥青混合料中纤维最优长度判定方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，对EA
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10短切纤维环氧沥青混合料进行配合比设计，计算EA
‑
10短切纤维环氧沥青混合料级配参数；S2，使用上述级配参数编写离散元仿真代码，生成EA
‑
10环氧沥青混合料离散元模型；S3，对上述离散元模型进行二值化处理，提取EA
‑
10环氧沥青混合料的细观特征参数；S4，对上述细观特征参数进行统计学处理，确定短切纤维改性EA
‑
10环氧沥青混合料中掺入短切纤维的最优长度。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，EA
‑
10环氧沥青混合料级配参数包括各档粗细集料体积v
Di
和矿料间隙率VMA，假设沥青密度为ρ
a
，粗细集料密度均为ρ
b
，沥青混合料试件总体积为V，设计空隙率为VV，粗细集料体积为v，油石比为α，则矿料间隙率VMA表达如下：各档粗细集料粒径为D1、D2、D3、
…
D
i
、
…
D
n
，n为档的数量，各档通过率依次为100％、P
D2
、P
D3
、
…
P
Di
、
…
、P
Dn
，根据各参数结果得到各档粗细集料体积v
Di
：3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，对EA
‑
10短切纤维环氧沥青混合料进行配合比设计，其中，粗集料为粒径大于1.18mm，小于13.2mm的集料，细集料为粒径大于0mm，小于1.18mm的集料。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，构建离散元模型所使用的软件为PFC 2D软件，生成的EA
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10环氧沥青混合料离散元模型为EA
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10环氧沥青混合料二维矿料分布细观模型，其组成部分分别为墙体、各档粗细集料和矿料间隙，具体构建过程如下：(1)定义计算区域及生成墙体：在进行数值模拟计算前需先定义计算区域，并在区域边界生成墙体，为使后续生成的粗细集料颗粒能够充分地随机空间分布在墙体内，初步设置的计算区域和墙体大小定为沥青混合料试件尺寸的二到三倍，为保证后续获取的细观特征参数的准确性，EA
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10环氧沥青混合料离散元模型墙体的最终宽度应大于5倍的最大筛孔通过粒径；(2)粗细集料颗粒的生成：由级配参数求出各档粗细集料体积v
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【专利技术属性】
技术研发人员：康爱红，王本帅，张垚，肖鹏，吴正光，孔贺誉，桑添翼，王卡，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：