[發明專利]基于超聲波和圖像處理的瀝青-集料粘附性定量評價方法

在審

• 申請號: 202010031496.4
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111257218A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 陳美祝;肖志峰;吳少鵬;劉全濤;謝君;楊天元;任彥飛;茍譞文
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鐘鋒

本發明公開了一種基于超聲波和圖像處理的瀝青?集料粘附性定量評價方法，屬于道路工程領域，包括：將5.3～5.7g瀝青與100g集料加熱至150℃～160℃后拌合1～2min以得到裹覆了瀝青的集料，將其置于超聲波清洗機中進行超聲剝離處理；然后移置注水的白瓷碗中，拍照獲得集料的清晰圖像；利用圖像處理對集料圖像進行灰度處理，統計得到表示瀝青裹覆面積和集料面積的像素點總數，兩者比值即為集料表面瀝青裹覆率，以此評價瀝青與集料的粘附性。本發明克服了傳統的水煮法、水浸法在評價瀝青與集料粘附性時準確度低、人為誤差大的缺點，它具有檢測精度高、準確度好的優點，可用于定量分析瀝青與集料粘附性。

技術領域

本發明屬于道路工程領域，更具體地，涉及一種基于超聲波和圖像處理的瀝青-集料粘附性定量評價方法，主要是采用超聲波法模擬瀝青路面動水損害過程并采用圖像處理方法量化評價瀝青-集料的粘附性。

背景技術

瀝青路面材料因其優異的路用性能而被廣泛應用于高等級公路建設。然而，瀝青路面在服役過程中因受車輛荷載、光照、雨水等因素作用會產生各種病害。其中，瀝青路面的水損害是影響我國瀝青路面服役年限最主要的病害之一。瀝青路面水損害是指水分滲入瀝青路面空隙并在車輪荷載作用下產生動水壓力，水分滲入瀝青與集料的界面上，瀝青逐漸喪失與集料的粘結力，瀝青膜從集料表面剝離，瀝青路面出現松散、掉粒和坑槽等病害。引起瀝青路面水損害的根本原因是瀝青與集料間的粘附性差，因此粘附性評價在瀝青路面材料設計中具有重要的作用。然而，目前道路工程中主要采用水煮法評價粘附性。它是將裹覆了瀝青的集料置于沸水中浸煮，通過肉眼觀察集料表面瀝青剝落情況，估計大概剝落率，定性評價其粘附等級。該方法僅能模擬靜水條件下瀝青從集料表面剝離的情況，而與實際動水對瀝青剝離的作用不符；且該方法對于粘附性等級的評定主要是由觀察者的目測判斷，評定結果因人而異，因此主觀性太強，人為誤差太大，缺乏定量指標，對于粘附等級類似的樣品區分度不夠，難以定量評價粘附效果。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提出了一種基于超聲波和圖像處理的瀝青-集料粘附性定量評價方法，由此解決傳統的水煮法、水浸法在評價瀝青與集料粘附性時準確度低、人為誤差大的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于超聲波和圖像處理的瀝青-集料粘附性定量評價方法，包括：

(1)將若干量瀝青與集料加熱后，進行混合拌合以得到裹覆了瀝青的集料，然后將裹覆了瀝青的集料攤開并置于室溫下冷卻；

(2)將冷卻后的裹覆有瀝青的集料進行超聲剝離處理；

(3)將經過超聲剝離處理的集料置于水中，并獲取集料的目標圖像；

(4)對所述目標圖像進行灰度處理，并調節圖像灰度閾值以適應集料面積和瀝青裹覆面積，以得到灰度圖像；

(5)對所述灰度圖像進行像素統計分析，以獲得表示集料總面積的第一像素點數量與集料的瀝青裹覆面積的第二像素點數量，由所述第二像素點數量與所述第一像素點數量的比值表示集料表面瀝青裹覆率，進而由所述集料表面瀝青裹覆率分析瀝青與集料粘附性，其中，所述集料表面瀝青裹覆率值越大粘附性越好。

優選地，步驟(2)中進行超聲剝離處理時的水溫控制在55℃～65℃，超聲的頻率為40khz～60khz，超聲加速剝離的時間為40min～60min。

優選地，步驟(3)中的注水深度沒過集料至少2cm。

優選地，在步驟(3)中獲取的所述目標圖像中無陰影，且瀝青表面無反光。

優選地，步驟(4)包括：

對所述目標圖像進行灰度處理，將彩色的所述目標圖像轉化為8-bit的灰度圖像，其中，表示集料面積和瀝青裹覆面積的灰度閾值取值范圍分別在170～200和70～90之間。

優選地，步驟(1)包括：