[发明专利]一种基于CT图像的沥青混合料空隙分布的确定方法

说明书

本发明公开了一种基于CT图像的沥青混合料空隙分布的确定方法，其步骤为：对沥青混合料标准试件进行CT扫描，获取CT图像；对CT图像依次进行图像预处理以及分割处理；对分割图像进行空隙率提取；通过提取的空隙率进行空隙特征参数的计算。本发明通过这些参数对空隙的结构特征进行定量面熟，全面反映空隙结构信息，避免了多孔沥青混合料各特征对空隙评价的影响，本发明能够有效避免传统宏观试验方法对时间与精力的大量浪费的缺点。

技术领域

本发明涉及道路工程材料领域，尤其是一种基于CT图像的沥青混合料空隙分布的确定方法。

背景技术

要想实现沥青路面的排水性能与降噪功能，核心是沥青混合料有足够的空隙率，具有较大空隙率这也是排水性沥青混合料区别于密级配沥青混合料的显著特征之一，空隙率是由集料特性、矿料级配组成、沥青用量和压实功所共同决定的，空隙率体积指标在排水性沥青混合料的设计过程中起着至关重要的作用，空隙率选取合理与否，会显著影响排水性沥青混合料的结构强度、排水功能、降噪功能、安全性能和耐久性。

现行JTG F40－2004规范中排水性沥青混合料的空隙率指标要求为18%～25% ，工程实践表明，18%～25% 的目标空隙率要求过于宽泛，并且宏观的空隙率很难用于评价排水性沥青混合料的渗透性质，导致配合比设计阶段空隙率指标的选择就因人而异。目前已有的研究成果大多关注研发排水性沥青混合料专用高黏改性沥青和优化排水性沥青混合料矿料级配方面，但尚未检索到有关空隙率对排水性沥青混合料排水性性能、力学性能、路用性能及微细观空隙结构的影响相关研究，但尚未建立起排水性沥青混合料细微观空隙结构与其宏观路用性能之间的关系，因此，如何使用微观手段对优化排水性沥青混合料设计空隙率提供理论依据，是亟需解决的问题。

发明内容

本发明为满足工程与实验的需要，提出了一种基于CT图像的沥青混合料空隙分布的确定方法，该方法与传统方法相比，成本较低，操作简单，效率极高，应用性十分广泛。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于CT图像的沥青混合料空隙分布的确定方法，包括如下步骤：

S1，对沥青混合料标准试件进行CT扫描，获取CT图像；

S2，对步骤S1获得的CT图像依次进行图像预处理以及分割处理；

S3，对步骤S2获得的分割图像进行空隙率提取；

S4，通过步骤S3提取的空隙率进行空隙特征参数的计算。

优选的，步骤S1中，玄武岩纤维沥青混合料标准试件为马歇尔试件，直径为101.6mmmm，高度为63.5±1.3mm。

优选的，步骤S1中，将X射线平行于沥青混合料标准试件底部，沿试件轴线每间隔3 ㎜进行一次CT扫描，每个试件共扫描 19 次，获得 19 张不同层位处的沥青混合料 CT图像。

优选的，步骤S2中，所述CT图像预处理包括图像灰度化、图像均质化、空间滤波增强，具体处理过程如下：

（1）图像灰度化：使用MATLAB获取CT图像的灰度直方图；

（2）图像均质化：将上一步得到的灰度直方图通过变换函数修正为均匀的直方图，从而改变图像整体偏暗或整体偏亮，或者灰度层次不明显的情况;

（3）空间滤波增强：采用中值滤波对步骤（2）所述图像平滑处理，消除随机噪声。

优选的，步骤S2中，所述CT图像的分割处理包括二值化分割与三值化分割处理。

优选的，步骤S3中，基于分割图像，使用MALTBA编写程序，提取空隙率。

优选的，步骤S4中，使用Image Pro Plus，通过提取的空隙率，对分割图像中空隙的面积、空隙周长、空隙最长轴进行计算，具体包括以下步骤：

（1）打开分割图像，设置标尺并对其命名，然后设置标尺单位，将标尺应用到分割图像上；