基于三维图像建构技术的再生剂与旧沥青混溶状态迁移规律研究

To solve the problem of cannot predicting the changes of blending status between rejuvenator and aged binder, which significantly impacts the pavement performance of recycled asphalt mixtures(RAM), in plant-produced RAM with high reclaimed asphalt pavement(RAP) blending rate,a measurement method is proposed firstly.In this method, the rejuvenator is labeled using marker.Then,the three-dimensional images of rejuvenator which distributed outside the aggregate during the blending process between rejuvenator and aged binder is built and a quantitative characterization indicator of blending status is proposed.Secondly,the blending status between rejuvenator and aged binder and related pavement performance of RAM are measured continuously.The experimental data are analyzed using survival analysis methods,principal components analysis methods and multivariate statistical analysis methods. The interaction between the RAP blending rate, mixing process and sample maintenance tempreture are also considered. Finally,a Cox proportional hazards model of the indicator of blending status is built which reveals the evolution law of blending status between rejuvenator and aged binder， reflects its relationship with pavement performance of RAM and built pavement performance criteria of RAM with high RAP blending rate. The findings can lay a theoretical foundation for improving RAM design methods with high RAP blending rate.

针对当前无法预知高废旧料掺配率厂拌热再生沥青混合料中再生剂与旧沥青混溶状态迁移从而影响再生沥青混合料使用阶段性能的科学问题，本项目从测试方法入手，选择特定的标记物对再生剂进行标记，利用傅里叶红外光谱仪、扫描电镜和能量色散X射线光谱仪，建构再生剂与旧沥青混溶过程中再生剂在旧集料外部的三维特征分布图像，基于该图像，提出再生剂与旧沥青混溶状态的分析指标。在此基础上，对再生剂与旧沥青混溶状态和相应的混合料性能进行持续观测和试验，引入生存分析理论，结合主成分分析法和多元统计方法，充分利用截断数据的信息，考虑RAP掺量、生产拌合条件和试件养护温度的交互影响，建立混溶状态分析指标的Cox比例风险模型，揭示再生剂与旧沥青混溶状态迁移规律及其与热再生沥青混合料性能的关系，建立高废旧料掺配率热再生沥青混合料性能标准。项目成果为完善高废旧料掺量热再生沥青混合料设计方法奠定理论基础。

由于对高RAP掺配率再生沥青混合料中再生剂与旧沥青混溶状态迁移规律及其对混合料性能的影响缺乏研究，导致现今的设计方法并不适用于高掺配率热再生沥青混合料，这极大制约了对废旧沥青材料的高效利用。. 本项目从测试方法入手，通过对比多种标记物和再生剂中主要的官能团（羧基、羟基等）吸光度差变化速率，最终选择了Fe2O3作为标记物，确定了Fe2O3的最佳分析掺量。将掺加Fe2O3后的再生剂、新旧沥青、新旧集料配制成AC-13型热再生沥青混合料，按照马歇尔方法成型试件，利用扫描电镜和能量色散X射线光谱仪对混合料试件进行观测，选择了合适的光源、光强和倍率，获取标记物与旧集料之间的位置信息。. 对生成再生剂在旧集料表面的二维特征分布图像，利用Matlab软件中的图像工具对二维图像进行数字化处理，消除图像中的噪声，采用离散小波变换技术对二维数字图像进行多分辨率观察和比较，获得最佳分辨率。并对二维数字图像中的特征信息进行图像增强，提高特征信息的区分度。对试件进行多层切片观察，并利用Matlab软件工具对多张切片后获取的二维特征分布图像进行叠加处理，构建了再生剂在旧集料表面的三维特征分布形态，并最终选择了dAVG2.36作为微观混溶状态的分析指标。. 在此基础上，对再生剂与旧沥青混溶状态和相应的混合料性能进行持续观测和试验，提出了以50℃为养护温度的混合料混溶状态加速观测方法。对三种高RAP掺配率（40%、50%、60%）的AC-13型热再生沥青混合料进行研究，分析了旧料的预热温度、预热时间、拌合时间、拌合温度和试件养护温度对混合料混溶状态的影响，并同时测试了微观混溶状态值dAVG 2.36以及对应状态下混合料的路用性能（动态模量、高温性能、低温性能、水稳定性、抗疲劳性能），揭示再生剂与旧沥青混溶状态迁移规律及其与热再生沥青混合料性能的关系，建立高废旧料掺量热再生沥青混合料性能标准。项目成果为完善高废旧料掺量热再生沥青混合料设计方法奠定理论基础，推动了高掺配率沥青再生技术的发展。