[發明專利]采用CT技術分析多孔瀝青混合料空隙結構的方法

無效

• 申請號: 200810232287.5
• 申請日: 2008-11-17
• 公開（公告）號: CN101403683A
• 公開（公告）日: 2009-04-08
• 發明（設計）人: 裴建中;張嘉林;張冬冬;常明豐
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N23/04;G06T5/00
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司
• 代理人: 申忠才;鐘淑云

技術領域

本發明屬于瀝青混合料結構檢測技術領域，具體涉及到一種采用CT技術和分形理論分析瀝青混合料空隙結構的方法。?

背景技術

高等級公路路面結構不僅要能抵御千百萬次行車荷載的重復作用，還必須具有良好的表面功能以保證車輛高速行駛時具有充分的舒適性和安全性。此外，現代交通還要求路面雨季表面不積水，高速行車不產生水霧，陽光照射下表面不產生眩光，從而妨礙駕駛人員的視線，降低高速行駛的安全性。在瀝青路面施工和使用過程中，瀝青混合料中的空隙是一個相當重要的技術指標，對于排除路表水、減少道路交通事故和降低道路噪聲污染具有積極意義，因此，空隙的結構特征是影響瀝青路面排水和降噪性能的關鍵。?

對瀝青混合料空隙結構的研究，國內外開始均較晚。1998年，美國聯邦公路局研究中心成立瀝青路面的模擬項目研究小組，以三維圖像技術為核心，全面研究瀝青混合料的體積組成特性。在2001年，Hall?KD，Ng?HG利用粗級配的高性能瀝青路面混合料和“變水頭滲透儀”做了空隙路徑試驗，研究了瀝青混凝土空隙路徑和滲透性的關系。Masad，E.在2002年，采用圖像分析技術研究了瀝青混合料試件在不同深度范圍內的空隙分布。?

瀝青混合料是由礦物骨架、瀝青膠漿和空隙所組成、具有空間網絡結構的一種分散體系。近年來的研究表明，瀝青混合料的力學行為遠比人們認識到的復雜，其力學行為既受到瀝青、集料和空隙的體積含量影響，也受到這些因素的空間分布影響。?

目前，國內對瀝青混合料空隙空間分布研究，還處于技術探索階段，主要集中在瀝青混合料空隙率的研究，其中包括空隙模型、空隙率的影響因素、空隙率對瀝青混合料路用性能的影響等方面。關于瀝青混合料空隙的研究多停留在宏觀尺度上，僅通過空隙率一個籠統的參數來反映混合料內部的復雜空隙結構，而瀝青混合?料是一種復雜的復合材料，混合料中的空隙處于不規則、無序狀態，空隙的形狀、面積、體積等在各個尺寸上均表現出統計意義上的自相似特征，而且在一定尺度范圍內，具有無標度性。對多孔瀝青混合料進行分形分析，可以得到其中的內部信息。因此，采用分形理論對空隙結構特性進行分析研究具有重要意義。?

傳統的體積分析方法只能得到空隙的整體參數，不能獲得瀝青混合料的個體參數；采用混合料成型、切片、拍照，然后對照片進行圖像分析的方法，容易在混合料切片時破壞空隙的原始形貌，嚴重影響空隙形態的真實性和空隙大小的準確性。?

X射線CT技術是一種合適的方法。CT采用準直后的X射線束對瀝青混合料的某一層面進行掃描，衰減后的X射線由探測接收成為多組原始數據，再經計算機重建產生顯示數據矩陣。這種方法無破損，可以實現瀝青混合料內部結構的真實再現。?

基于上述分析，傳統的體積設計方法和參數并不能全面反映瀝青混合料的所有空隙信息。此外，現行的瀝青混合料配合比設計方法中，空隙結構特征沒有相應的技術手段進行測定。在瀝青混合料結構分析技術領域，當前迫切需要解決的一個技術問題是提供一種瀝青混合料空隙結構的分析方法。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服上述對瀝青混合料空隙空間分布分析方法的缺點，提供—種準確、快速、能全面反映混合料空隙結構的采用CT技術分析多孔瀝青混合料空隙結構的方法。?

解決以上技術問題所采用的技術方案是由下述步驟組成：?

1、制備多孔瀝青混合料試件?

按照交通部部頒標準JTJ052-2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》中的T0702—2000試件成型方法成型多孔瀝青混合料試件。?

2、X射線CT機掃描多孔瀝青混合料試件?

采用X射線CT機對多孔瀝青混合料試件進行掃描，得到多孔瀝青混合料試件的原始CT圖像。?

3、CT圖像增強和分割?

將CT機的模擬視頻信號通過圖像采集卡轉化為數字信號傳入計算機，用中值濾波處理方法進行圖像增強處理，削弱或去除不必要的信息同時突出有用的信息，并采用閾值法對多孔瀝青混合料增強后的CT圖像進行分割。

4、空隙特征的提取?

分析多孔瀝青混合料圖像中空隙的分布狀態，提取空隙的數量、面積、周長、等效直徑、空隙率參數。?

5、計算空隙結構的特征參數?

計算多孔瀝青混合料的二維CT圖像中空隙的數量、空隙的面積、空隙周長、空隙等效直徑及空隙率，各參數的計算方法如下：?

多孔瀝青混合料的二維CT圖像中空隙的數量N_v：?