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研究生:王緒堯
研究生(外文):Tshi-Yao Wang
論文名稱:瀝青混凝土車轍過程中粗粒料之行為分析
論文名稱(外文):Asphalt Concrete's Coarse Aggregate Analysis in Rutting Condition
指導教授:陳建旭陳建旭引用關係
指導教授(外文):Jian-Shiuh Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:土木工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:139
中文關鍵詞:影像處理
外文關鍵詞:image technique
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  台灣地區道路鋪設瀝青混凝土材料,隨著交通量快速增加,但鋪面長期受交通載重及環境作用下,容易造成鋪面嚴重車轍(rutting),使鋪面提早破壞,瀝青混凝土材料中,粒料體積約佔90﹪,對於鋪面強度及耐久性有甚大影響。
  隨著科技的演進,目前已經發展出許多將影像數位化的技術,經由電子計算機強大的運算能力,已能將瀝青混凝土中的大顆粒骨材移動分辨出來。本研究即應用影像處理分析技術,觀察到SMA及PA瀝青混合料在車轍試驗過程中,隨滾壓次數增加,由粗粒料移動軌跡及角度變化可觀察出側擠(heave)情形。
  由粗粒料移動量及轉動量組合,計算輪壓下方區域的膠漿應變。由垂直應變的等應變線圖中可以發現在斷面輪壓附近區域呈現先壓縮而後張伸,車轍變形量較大的試體斷面下方的等應變線會較為密集。
  經由迴歸分析粗粒料本身形狀與移動量相對於車轍試驗結果的影響,描述粗粒料之互鎖機制,並建立與車轍變形量之相關性。密級配輪跡試驗結果有顯著影響的因子分別是輪壓次數、△值、平均扁長比、形狀因子與扁平粒料比例;對PA級配輪跡試驗結果有顯著影響的是粗粒料移動量與形狀因子;對SMA級配輪跡試驗結果有顯著影響的則是粗粒料移動量。
Since 1990's, SMA has most improved in pavement construction. The coarse aggregate have 90% weight in the pavement, and it is the major content to accept heavy traffic.
摘要
誌謝
目錄
表目錄
圖目錄

第一章 緒論
  1.1 前言 1-1
  1.2 研究動機 1-2
  1.3 研究目的 1-2

第二章 文獻回顧
  2.1 瀝青混凝土骨材級配 2-1
    2.1.1 石膠泥瀝青混凝土 2-1
  2.2 瀝青混凝土抗車轍能力 2-2
  2.3 扁平骨材影響瀝青混凝土性質 2-3
  2.4骨材顆粒組構特性 2-5
    2.4.1 表面粗糙度 2-5
    2.4.2 骨材顆粒接觸與排列方向之定義 2-5
    2.4.2.1 顆粒間接觸方向分佈 2-5
    2.4.2.2 顆粒主軸排列分佈 2-6
    2.4.2.3 顆粒主軸方向之研究 2-7
  2.5 載重方向骨材顆粒方向變化 2-7
  2.6 骨材軌跡 2-8
  2.7 骨材接觸律 2-10
  2.8 影像處理量測多角性與粗糙度 2-11
  2.9 影像處理骨材最佳化方式 2-12
  2.10 影像處理追蹤骨材變位 2-14

第三章 研究方法
  3.1 試驗材料 3-1
    3.1.1 瀝青 3-1
    3.1.2 骨材 3-1
    3.1.3 纖維 3-2
  3.2 試驗與分析流程 3-2
  3.3 實驗設計 3-3
    3.3.1 實驗儀器 3-4
    3.3.2 實驗方式 3-3
  3.4 影像擷取器 3-5
  3.5 影像處理軟體介紹 3-8
    3.5.1 Optimas 6.1 3-8
    3.5.2 MATLAB 6.0版 3-8
  3.6 影像二值化 3-9
    3.6.1 二值化之影像 3-10
  3.7 斷面骨材微觀變位分析方法 3-10
    3.7.1 影像中求取骨材幾何特性 3-10
    3.7.2 中心點連續變位 3-11
  3.8 瀝青膠漿應變分析 3-12

第四章 結果分析與討論
  4.1瀝青混凝土基本物性試驗 4-1
  4.2瀝青混凝土配合設計試驗 4-4
    4.2.1不同級配最佳瀝青含量 4-4
  4.3巨觀分析 4-6
    4.3.1車轍輪跡試驗 4-6
    4.3.2 動穩定值 4-11
  4.4粒料微觀變位計算 4-14
  4.5 微觀變位分析 4-16
    4.5.1 排水(PA)級配粗粒料變位 4-16
  4.6 斷面瀝青膠漿應變 4-23
    4.6.1 膠漿應變計算 4-24
    4.6.2 應變分析 4-26

第五章 結論與建議
  5.1 結論 5-1
  5.2 建議 5-2

參考文獻
附錄



表目錄

表2.9.1 相對各物性參數追蹤到之顆粒比率 2-14
表3.1.1 各級配通過篩號百分比 3-1
表4.1.1 改質Ⅱ型瀝青物性試驗結果與規範 4-1
表4.1.2 骨材物性試驗結果 4-2
表4.1.3 骨材級配通過篩號百分比 4-3
表 4.6.1 應變輸入與輸出 4-25



圖目錄

圖2.3.1 骨材顆粒長短軸及中軸定義 2-3
圖2.4.1 顆粒間接觸方向和顆粒主軸排列定義 2-6
圖2.6.1 三顆骨材形成之骨材群 2-10
圖2.7.1 顆粒接觸模型 2-11
圖2.9.1 分割試體情形 2-13
圖2.9.2 分割斷面 2-13
圖2.10.1 變位等位圖 2-15
圖2.10.2 計算分析所得之應變圖 2-15
圖3.2.1 研究流程 3-3
圖3.3.1 試體切面示意圖 3-7
圖3.3.2 實驗情形 3-7
圖3.6.1 二值化之影像圖形分析方塊圖 3-10
圖3.8.1 三顆粒料移動圖 3-12
圖4.2.1 SMA級配垂流試驗結果 4-5
圖4.2.2 PA級配垂流試驗結果 4-6
圖4.3.1 密級配輪跡試驗結果 4-7
圖4.3.2 排水級配輪跡試驗結果 4-8
圖4.3.3 SMA石膠泥瀝青級配輪跡試驗結果 4-9
圖4.3.4 SMA斷面破碎圖 4-10
圖4.3.5 密級配試體的動穩定值 4-11
圖4.3.6 SMA級配試體的動穩定值 4-12
圖4.3.7 PA級配試體的動穩定值 4-13
圖4.4.1 骨材中心點連續移動圖(PA20%輪壓0次-250次) 4-14
圖4.4.2 骨材中心點連續移動圖(PA20%輪壓250次-500次) 4-14
圖4.5.1 二值化圖片(PA級配,扁平率40%) 4-16
圖4.5.2 未添加扁平骨材PA試體車轍變形量與微觀變位量比較4-17
圖4.5.3 未添加扁平粒料PA試體粗粒料移動方向 4-18
圖4.5.4 每階段車轍作用的粒料移動方向示意 4-19
圖4.5.5 輪壓過程中三階段粒料移動示意圖(PA級配,扁平率0%)4-19
圖4.5.6 添加20%扁平骨材PA試體車轍變形量與微觀變位量比較4-20
圖4.5.7 添加30%扁平骨材PA試體車轍變形量與微觀變位量比較4-21
圖4.5.8 添加40%扁平骨材PA試體車轍變形量與微觀變位量比較4-22
圖4.5.9 添加60%扁平骨材PA試體車轍變形量與微觀變位量比較4-22
圖4.5.10 不同扁平骨材含量PA試體輪壓下方粗粒料位移 4-23
圖4.6.1 顆粒運動示意 4-24
圖4.6.2 不同級配骨材堆積形式 4-25
圖4.6.3 輪壓前後粒料顆粒變化 4-26
圖4.6.4 四種不同瀝青膠漿應變狀態 4-28
圖4.6.5 等應變圖中三種應變狀態(PA級配,扁平骨材含量20%,輪壓0次-250次水平應變)4-28
圖4.6.6 垂直等應變圖(PA級配,扁平骨材含量20%,輪壓0次-250次)4-30
圖4.6.7 垂直等應變圖(PA級配,扁平骨材含量30%,輪壓0次-250次)4-30
圖4.7.1 密級配輪跡試驗觀測變形量與預估變形量散佈圖 4-32
圖4.7.2 PA配輪跡試驗觀測變形量與預估變形量散佈圖 4-33
圖4.7.3 SMA級配輪跡試驗觀測變形量與預估變形量散佈圖 4-3434
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