1. 研究目的与意义
近年来，随着我国交通事业基础建设的发展，相关建设单位对道路工程中所使用的材料的要求也在不断提高。沥青混合料以其优异的力学性质、较短的施工周期、提供的平稳的行车环境、较高的性价比等特性成为了无缝连续式路面的理想材料，因此针对沥青混合料的研究也从未间断。沥青混合料在宏观上的力学性能差异很大,即使是级配、油石比等各项指标完全相同的两个平行试件也是如此。沥青混合料其微观结构本身的复杂性是产生这种变异现象的主要原因。当前大量的研究主要集中在沥青混合料的宏观性能上,并没有从其本质的微观结构进行深入研究。本课题将针对这一现状，从沥青混合料的微观结构出发，深入研究基于数字图象处理的HMA集料形状及分布特征。
2. 课题关键问题和重难点
本课题的关键问题及难点，其一在于如何获取沥青混合料的数字图像。目前的主要方法之一是使用计算机断层扫描技术，但该技术存在成本较高且周期冗长等明显缺点。另一种主要方法为三方位数码相机成像法，而该方法对所使用的相机像素要求十分严格，且需要十分复杂的数学计算与立体几何分析。
关键问题及难点其二在于如何对数字图像进行准确的数学分析并得出正确的结论。如何将图像转换为数据，如何通过数据得出结论将成为本课题的重点研究内容。
3. 国内外研究现状（文献综述）
从微观结构上考虑，沥青混合料主要由三大部分组成矿质集料、沥青粘结料、孔隙。其中矿质集料在混合料的组成中，无论是体积还是重量都占主要部分，因此对沥青混合料宏观性能的影响举足轻重。鉴于集料在沥青混合料中的重要影响，有必要研究其在混合料中的实际工作状态。而目前国内的规范，都是从宏观上规定试件必须满足一定的指标要求，而且更多的是考虑沥青用量、沥青性质的变化。当混合料性能不满足要求时，就通过改变沥青的用量或沥青品种来实现。在矿质混合料级配的选择及其组成设计中，并没有考虑关于集料的性质，诸如颗粒形状、棱角性、表面纹理等的影响，而是对于不同的粒料采用相同的级配。各种试件虽然在宏观指标上都能满足要求，但其内部结构却存在较大差异，从而使得具有同样级配和配合比设计试件的性能实验结果有很大离散性。因此，如果能够深入了解 HMA 中集料形状特征以及其在混合料内部的分布规律，将对研究 HMA 的宏观性能有更好的指导作用。首先对数字图象处理技术进行一般性研究，找出了适用于沥青混合料微观结构研究的数字图象处理方法，并针对图象的数学描述和几何分析的实际需要开发了各项微观指标，主要包括集料的周长、面积、主轴方向以及重心位置等。 [1]
在沥青混合料设计中，避免出现不适当厚度的沥青膜的有效方法是在沥青混合料的总表面面积（SA）准确测量的前提下直接控制骨料颗粒与沥青膜的厚度。而基于确定混合骨料颗粒总表面面积的三视图成像的方法以测量不规则形状的骨料颗粒表面面积的方法（SA法）能准确预测有规律和不规律的结果，这足以与工业生产中使用的3D激光扫描装置相媲美。作为一个基于表面面积成像算法的应用，18种混合料组成的沥青膜平均厚度的计算方法是根据每个混合物中的单个粒子的表面面积确定的。[2]
沥青混合料中集料的几何特性包括形状和纹理两方面。集料的形状和表面纹理显著影响沥青混合料的路用性能,直接关系到沥青混合料的耐久性、工作和易性、抗剪切强度、抗弯拉强度、疲劳性能等。为了能够设计出具有长寿命的沥青混凝土路面,集料必须具有合理的形状和纹理特征。目前,对集料形态的研究都是从宏观上考虑,而缺乏具体的试验方法和量化指标,结果主观。为了能对集料几何特性进行快速、客观、准确的测定,选用不同料源产地的多种集料颗粒作为载体,采用自主研发的集料数字图像评价系统和三维光学密集点云扫描系统对各档粒径的形状纹理进行深入研究,以揭示其变化规律。以集料形状、纹理的量化参数和评价指标为基础,对集料的形态形貌进行分类,提出高路用性能的集料几何特性指标及规律。基于此规律,尝试对集料的几何特性进行优化设计,探索性的提出基于形状和表面纹理的集料选用策略,并分析了机械筛分和理论筛分的关联性。[3]
4. 研究方案
随着我国交通事业的蓬勃发展，相关行业对道路建设所需建材的要求也在逐渐提升。沥青混合料作为道路建设的重要材料目前已被广泛使用和深入研究。但当前的研究多数只限于宏观力学性质的研究，而对其本质上的微观颗粒的研究少之又少。故本课题针对沥青混合料的微观颗粒，通过数字图象处理对其本质进行研究是可行、合理、具有意义的。
5. 工作计划
2022年03月01日前：了解毕业论文相关要求，初步查找相关资料、文献，阅读至少5篇的相关文献资料并完善文献翻译。
2022年03月04日前：编写并完善开题报告，了解选题背景和课题的难点所在。
2022年03月11日前：完成提纲，并确定论文重点，并就重点问题进一步查阅资料、咨询专业人员。
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
