[發明專利]基于工業CT的瀝青混合料水分分布測試方法

有效

• 申請號: 201310528531.3
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103558236A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 譚憶秋;姚形傲;徐慧寧;許聰;張紅;許振宇;任俊達;邢超;龔湘兵
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

技術領域

本發明涉及一種用于瀝青混合料內部水分分布的測試方法，具體涉及基于工業CT的瀝青混合料內部水分分布測試及分析方法。

背景技術

瀝青路面作為一種無接縫的連續式路面，具有連續性好、行車平穩舒適、噪聲小、無揚塵、養護方便、易于回收等優點，因而在高等級公路建設中占據主導地位。例如，瀝青路面在美國和日本的高速公路中占到了90%以上，全世界大約80%的路面為瀝青路面，近年來我國新建及改建的高等級路面90%以上為瀝青路面。隨著瀝青路面的廣泛使用，其早期損壞問題也日益突出。在對瀝青路面損壞問題廣泛調查的基礎上，道路工作者發現，瀝青路面的早期損壞大多與水有關。水損害已成為各類瀝青路面早期損壞現象中最主要、危害最大的損壞類型。

水損害的發生與水在瀝青路面中的存在及分布有密切的關系，進入路面空隙或裂縫中的水在汽車車輪動態荷載的作用下，不斷產生動水壓力或真空負壓抽吸的反復循環作用，使得瀝青粘附性逐漸降低并喪失粘結力，從而導致瀝青膜剝落，瀝青混合料出現掉粒、松散等現象。水的存在及分布直接或者間接地影響了路面的使用性能，降低了路面的使用壽命。傳統的關于瀝青路面水損害的研究主要集中在瀝青混合料的水穩定性評價、抗水損害材料的開發以及施工的質量控制等問題上，對不同類型瀝青混合料中水分的分布狀態分析較少。然而，瀝青路面水損害是外界因素、自身結構特性及材料相互作用、相互影響的綜合外在表現，了解瀝青混合料中水分的分布狀態，掌握不同條件下水分的存在及分布規律，對于提高道路的耐久性及使用性能具有重要的理論意義。

目前世界各國學者針對瀝青混合料內部的水分分布開展了一些研究工作，這些研究大都采用數值模擬的方法：通過X射線獲取瀝青混合料的內部細觀結構，將圖像進行處理作為數值模擬的輸入數據，通過設定邊界條件等一系列操作對水分的分布狀態進行模擬分析，這些基于數值模擬的研究所采用的方式是間接的，其可靠度有待驗證。迄今為止，尚沒有一種可行的試驗方法探測瀝青混合料內部水分分布，路面內部水分分布情況猶如一個“黑箱”，無法確切直觀地了解其分布規律。

計算機X射線斷層攝影術（簡稱X-ray?CT）是利用X射線在穿透物體的過程中，由于不同的被檢測物擁有不同的成分、密度、厚度等而對射線具有不同的吸收或散射特性，通過射線強度的變化達到檢測物體內部結構的目的。經過X射線掃描重構后的數字圖像可以獲取瀝青混合料的內部結構信息，包括集料取向及分布特征、離析、壓實度、接觸狀況、空隙大小及分布特征等，因此，此項技術成為目前研究瀝青混合料微細觀結構的重要手段，也為從細觀角度測試瀝青混合料內部水分分布提供了條件。

綜上所述，水分的分布對瀝青混合料性能有重要影響，而目前尚沒有一種明確的方法能測試瀝青混合料內部水分分布情況，X射線計算機層析技術為從細觀角度研究瀝青混合料的水分分布提供了條件。

發明內容

本發明目的是為了解決現有測試瀝青混合料水分分布的方法無法直觀準確獲取水分分布規律的問題，而提供基于工業CT的瀝青混合料水分分布測試方法。

本發明基于工業CT的瀝青混合料水分分布測試方法按下列步驟實現：

一、將泡沫材質的夾具固定到工業CT機支撐臺上，使夾具豎直方向的中軸與工業CT機支撐臺旋轉軸重合；

二、在工業CT機的發射X射線出口位置加蓋上金屬片，啟動工業CT機，對工業CT機進行暖機，將圓柱形干燥的瀝青混合料試件放置于夾具中，保證瀝青混合料試件在探測器的接收范圍之內，記錄瀝青混合料試件的位置坐標；

三、調試工業CT機的掃描參數，設置掃描參數的電壓為140～220kV，電流為60～140μA，旋轉面的個數為1500，曝光時間為1000ms及敏感度系數為2，對干燥的瀝青混合料試件進行掃描，獲取干燥瀝青混合料試件的掃描結果；

四、通過工業CT機配帶的軟件datos∣x?reconstruction對步驟三得到的掃描結果進行圖像重構，然后采用軟件VGStudio?MAx2.2分析計算圖像重構后干燥瀝青混合料試件空隙體積大小及分布（坐標）以及非空隙物質體積大小及分布（坐標）；

五、將干燥的瀝青混合料試件作浸水處理，擦除瀝青混合料試件表面上的水分，然后以與步驟三相同的掃描參數對含水的瀝青混合料試件進行掃描，掃描的位置也與步驟三對干燥瀝青混合料試件掃描的位置相同，獲取含水瀝青混合料試件的掃描結果；