2025IBTC精选报告 | 长安大学公路学院院长汪海年
阅读：次 发布人：桥梁与隧道
2025年11月22日-23日，中国工程院工程科技学术研讨会暨第十三届国际桥梁与隧道技术大会（IBTC 2025）在天津成功召开。大会深入贯彻落实党的二十届四中全会精神，以“新质生产力赋能交通基础设施智能建养与韧性安全”为主题开展高质量学术报告与研讨，涌现出一批具有前瞻性和实践价值的研究成果。
作为中国乃至国际范围内反映重大工程建设与技术创新的重要交流平台，为更好传播科技前沿成果、推动行业创新进步，大会组委会特别推出《2025IBTC精选报告回顾》，分享专家精彩观点。本期聚焦长安大学公路学院院长汪海年的大会报告《路用集料形态表征、结构感知与韧性提升技术研究》↓↓↓
▲汪海年教授在大会现场分享报告
集料是交通基础设施的基础性主体材料，在沥青路面中发挥的作用尤为突出，其形状、棱角、表面粗糙度三维形态特征，与道路抗滑、抗变形及水稳定性密切相关。当前集料研究与应用面临三大核心难题：一是检测方法与手段落后，缺乏完善的指标体系，难以有效指导集料生产加工、材料设计及工程实践；二是沥青混合料拌和与路面施工过程中，集料内部状态持续重构重组，但现有研究仅能依托宏观力学行为和压实后表面状态，无法掌握内部动态变化；三是集料形态与路用性能的关联机制尚不明确，难以根据桥面铺装、重载路面等不同场景需求，实现集料“因材整形、因需整形”。
二、集料形态量化表征与检测技术研发
团队围绕集料形态表征开展系统性研究，构建完善的检测体系并研发专用设备。二维层面，提出轴向、凸度、粗糙度等评价指标，开发粗集料形态特征分析仪及砂石粒度仪，实现自动检测与评价；三维层面，采用无声扫描技术构建集料三维数字模型，建立三维棱角、球度评价指标及评价方法。自主研发双目视觉集料检测系统，30秒内可完成100颗集料的大小、形状、棱角及虚拟级配的一站式检测，该系统已在浙江、内蒙等地推广应用，成效良好，有效解决了传统检测效率低、指标不完善的问题。
三、智能集料开发与路用感知应用
针对商用智能集料与实际集料形态不符、适配性差的问题，团队基于三维扫描数据库，通过3D打印集料模型并嵌入传感器，研发适配性更强的智能集料，可监测转角、加速度、温度等关键信息。经测试，该智能集料可有效规避金属屏蔽干扰，露天200米范围内无线传输数据包零丢失。依托智能集料搭建“公路数字化服役感知系统”，通过埋设智能集料，可通过手机端、云端实时获取路面服役状态；将其嵌入沥青混合料，可感知不同级配、棱角及压实位置的压实功变化，为压实工艺优化提供支撑。同时，基于RII物理模型构建沥青路面车辙性能预测指标体系，已在相关工程中开展监测应用。
四、数字建模、整形优化及未来展望
团队开展集料数字建模与高效整形研究，构建沥青混合料三维模型，耦合PFC与离散元建立路面结构模型，结合人工智能方法，模拟不同集料级配形态对材料孔隙、接触特性及模量、变形能力的影响。厘清集料形态与路用性能的关联，发现棱角、纹理、粒径对高温性能影响显著，对水稳性能的关联需进一步研究。优化不同岩性集料的破碎工艺与参数，联合企业优化整形设备，相关成果已应用于港珠澳大桥桥面铺装，有效提升集料动稳定度、残留稳定度及水稳性，广泛应用于对集料精度要求较高的工程场景。未来，将依托现有研究方法与技术，应对优质集料短缺、回收料利用等行业难题，拓展前端设计与路面服役监测的应用场景，推动集料技术赋能交通基础设施提质升级。
▲汪海年教授在大会现场分享报告
一、研究背景与核心难题
文/大会组委会综合整理
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