路面抗滑性能是影响交通安全的重要因素，但目前还没有可靠的抗滑性能设计方法。本项目拟构建基于矿料三维形态特征的沥青路面抗滑设计方法。 项目获资助以来，稳步推进，按计划完成了相应的研究工作。依托项目负责人主持建设的“路面表面及集料颗粒3D图像采集系统和分析平台”，实现了集料颗粒微米到厘米级不同尺度三维数据的采集，为粗集料颗粒形状、棱角性、纹理等不同尺度下的三维特征分析奠定了基础。同时提出了矿料逐级单侧扫描的方法，有效改进了矿料混合料三维形态测试的效率。 在集料颗粒多尺度三维测试成果的基础上，利用几何方法、球面谐波变换等方法实现了集料颗粒形状、棱角性等特征的定量分析，构建了相应的分析指标。通过路表三维纹理特征评价指标的推广，实现了集料颗粒三维纹理特征的定量评价。在矿料混合料逐级单侧三维扫描数据的基础上，构建了面积增量分形维数指标，用于定量描述矿料的形态特征。同时对灰度共生矩阵（GLCM）进行了改进，使得改进GLCM的特征指标可以用于评价矿料混合料三维形态特征。 引入图像处理领域中纹理分析方法，基于灰度共生矩阵（GLCM）、灰度差异矩阵（GTDM）、局部二值化模式（LBP），构建了新的路面表面纹理特征分析指标，探讨了这些指标在抗滑性能分析中的可行性，改进了纹理与抗滑性能间的关系模型。 广泛收集了多种来源的矿料，开展了矿料三维形态特征的测试与分析。选择常用沥青路面表面层混合料类型，利用手推式振动压路机，开展了室内大尺寸（长660mm×宽660mm×厚40mm）沥青混合料板的制作。试验消耗矿料10余吨，制作不同矿料、不同级配的大尺寸板20余块。在大尺寸板试件的基础上，开展了路表纹理试验、抗滑性能试验，结合矿料三维形态特征的分析成果，分析了矿料三维形态特征与路表纹理以及抗滑性能间的关系，构建了基于矿料三维形态特征的沥青路面抗滑性能预估模型。结合我国沥青混合料设计流程，提出了基于矿料三维形态特征的沥青路面抗滑性能优化设计方法，可供沥青路面抗滑性能优化参考。 2100433B

路面抗滑性能与交通安全关系密切，然而目前还没有可靠的沥青路面抗滑性能设计方法，实践中沥青路面抗滑性能也存在巨大差异。本项目从粗集料颗粒三维形态的多尺度数字化方法入手，结合矿料的组成，构建矿料三维形态特征的多尺度描述指标体系；以路面表面三维宏微观纹理特征为桥梁，通过现场和室内试验，分别建立矿料三维形态特征与路面表面三维宏微观纹理特征以及路面表面三维宏微观纹理特征与抗滑性能之间的关系，进而建立基于矿料三维形态特征的沥青路面抗滑性能预估模型；结合对矿料各个三维形态特征指标阈值或分布范围的分析，研究绘制一套矿料三维形态特征指标体系与沥青路面抗滑性能关系的图表，进而确定抗滑设计流程，建立基于矿料三维形态特征的沥青路面抗滑设计方法，并对设计方法进行验证。依托本项目研究成果，将能实现沥青路面抗滑性能的定量设计，对沥青路面抗滑性能以及交通安全状况的改善具有重要意义。

提高沥青路面抗滑性能已成为保证交通安全的关键技术，轮胎与粗糙表面接触特性是提高路面抗滑能力的关键。以往研究将路面假设为摩擦系数一定的平滑界面，其接触状况与实际情况明显不符。本研究将深入研究细观尺度下集料表面纹理和宏观尺度下粗颗粒空间分布形态及其与轮胎啮合程度的多尺度界面接触特征。研发高精度（10μm）三维激光纹理测试方法，评价集料表面纹理特征，采用高精度工业CT扫描技术评价混合料级配组成及粗骨料形态与空间分布特性。采用高精度薄膜压力传感器探索轮胎与沥青路面间不同荷载和抗滑状态下的接触面积、接地压力分布规律，并设计轮胎与沥青路面不同接触状态下的抗滑试验，探索上述接触特征下的抗滑效果、规律及评价指标体系。本研究可显著改善抗滑材料设计和路面功能养护设计等依赖经验的落后现状，实现科学设计沥青路面抗滑性能，从而降低资源与造价浪费，提高路面安全性能。

基于X-射线计算机断层扫描设备和计算机模拟技术，对集料进行三维重构与计算，建立三维数字集料数据库。包装数字集料形成级配，通过集料接触嵌挤分析进行级配优化并确定最佳沥青含量。应用耗散粒子动力学（DPD）虚拟动态压实技术构建沥青混合料的三维数字试件。基于数字试件进行有限元（离散单元）分析与虚拟力学性能测试。根据虚拟测试结果调整沥青混合料集料的级配与沥青含量，得出沥青混合料的最佳配合比，并与传统设计方法相比较。研究旨在开发一套数字虚拟技术进行沥青混合料的设计和性能预测。数字虚拟成套技术主要包括三维数字图像技术、DPD动态压实技术、数字试件重构技术和虚拟测试技术。沥青混合料的三维数字化设计可以大幅度提高设计的质量和效率，降低设计成本。本研究成果也可应用于建筑工程材料与结构、岩土工程材料、复合材料、金属制品探伤与加工精度检验等研究领域，对促进整个材料工业技术发展具有重要的理论意义和推动作用。