[发明专利]基于激光扫描的沥青混合料断面空隙的测定方法

说明书

本发明涉及沥青混合料性能评价方法领域，尤其涉及一种基于激光扫描的沥青混合料断面空隙的测定方法。本发明所设计的基于激光扫描的沥青混合料断面空隙的测定方法包括以下步骤：1)制备马歇尔试件，2)扫描试件的断面：3)利用图像分析软件对采集到的断面扫描原图像依次经过图像增强预处理和阈值分割处理后得到断面扫描优化图像；4)测量断面空隙指标；5)统计计算断面空隙特征。本发明提供的基于激光扫描的沥青混合料断面空隙的测定方法能够更加全面、准确地测量沥青混合料内部空隙特征。

技术领域

本发明涉及沥青混合料性能评价方法领域，尤其涉及一种基于激光扫描的沥青混合料断面空隙的测定方法。

背景技术

沥青混合料的空隙特征是沥青路用性能的主要影响因素，它与沥青路面的抗渗性，耐久性，高温稳定性密切相关。沥青混合料的空隙特征主要包括空隙率，空隙数量，平均空隙直径等参数。

目前，工程实践中通过体积法测定空隙率来评价混合料的空隙特征，然而空隙率只能从整体上反映试件的平均空隙水平，尚不够精细和全面。例如，工程实践中常出现空隙率及成型方式完全相同的沥青混合料却有着不同路用性能的情形，表明单一的空隙率指标无法全面精细地评价混合料的空隙状态，混合料的内部空隙特征(包括空隙率，空隙数量，平均空隙直径等参数)才是准确评价混合料的空隙状态的关键。

当前，测试沥青混合料内部空隙特征的常用方法有X-ray CT扫描和CCD相机拍照两种，前者属于无损检测而后者需切割试件。CT无损扫描的原理是借助混合料内部集料、沥青和空隙等三种组分对射线吸收程度不同，分析X-ray穿透不同物质后的衰减及分布规律从而获取试件内部信息，其缺点是CT成像模糊不清并且难以准确区分识别集料和沥青的边界。而采用CCD相机拍摄试件内部断面有着成像清晰、易于识别的特点，然而CCD拍照原理是感光元件CCD将光线转换成电荷，而每个原件上的电荷量取决于其所受光照强度，光照过强或光照不均都会导致CCD拍照成像后期的图像测量误差。因此，CCD拍照方法受光照条件干扰较大。因此，提出一种全面、准确的测量沥青混合料内部空隙特征的方法是目前亟待解决的问题。

发明内容

为解决以上问题，本发明的目的是提供一种基于激光扫描的沥青混合料断面空隙的测定方法，能够更加全面、准确地测量沥青混合料内部空隙特征。

为实现上述目的，本发明所设计的基于激光扫描的沥青混合料断面空隙的测定方法包括以下步骤：

1)制备马歇尔试件：按照标准JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》制备马歇尔试件，然后沿马歇尔试件中部高度处水平切割试件；

2)扫描试件的断面：利用扫描仪采集马歇尔试件断面扫描原图像；

3)数字图像处理：利用图像分析软件对采集到的断面扫描原图像依次经过图像增强预处理和阈值分割处理后得到断面扫描优化图像；

4)测量断面空隙指标：在图像分析软件选取断面扫描优化图像的有效测量区域，然后自动获取优化图像中有效测量区域内断面空隙指标，断面空隙指标包括计数值、对象面积除以有效测量面积、空隙平均直径以及对象面积；

5)统计计算断面空隙特征：根据所得的断面空隙参数，按照式1～4计算断面空隙数量、断面空隙面积、断面空隙平均直径和断面空隙率参数；其中n为断面空隙数量；Area为对象面积，per/Area为对象面积除以有效测量面积，Diameter(mean)为空隙平均直径，count为计数值；

n＝max{Count_i} 式(1)

作为优选方案，所述图像分析软件为Image-pro plus软件。