[发明专利]一种排水沥青路面透水性能现场检测装置及检测方法

说明书

本发明公开了一种排水沥青路面透水性能现场检测装置，属于公路工程技术状况检测领域。一种排水沥青路面透水性能现场检测装置主要包括车架、储水箱、流量计、遮阳篷、放水阀及图像采集系统、中央控制单元等。车架上设有储水箱及遮阳篷，储水箱与出水管相连，出水管上设置有放水阀及流量计，车架尾部两侧各设一条竖直的滑轨，两条滑轨上均配有滑杆，两条滑杆的一端共同固定有加强杆，两条滑杆的另一端共同固定有两条水平的导轨，两条导轨上分别活动固定有放水阀与图像采集系统，图像采集系统基于光波的镜面反射及漫反射原理对路面透水能力进行自动检测分析。本发明还公开了该装置的检测方法，能够实现对排水路面的透水能力进行快速、自动化检测。

技术领域

本发明属于公路工程技术状况检测领域，具体来说，涉及一种基于数字图像处理技术的沥青路面透水性能现场检测装置及检测方法。

背景技术

截至2016年底，我国高速公路通车总里程达到13.1万公里，里程规模位居世界第一。由于沥青路面的行驶舒适性良好，且具有建设速度快、维修方便等诸多优点，我国超过95％的高速公路采用了沥青路面结构形式。随着高速公路建设事业的不断发展，公路的安全性问题日益受到人们的关注。

我国高速公路沥青路面的表面层通常采用密级配沥青混合料，以便将雨水隔绝在路面结构以外。然而，传统密级配混凝土路面在雨季表面容易积水，路表径流所形成的水膜会引发水漂，导致车辆在高速行驶过程中发生打滑。与此同时，轮胎溅起的水雾会影响驾驶者视线，甚至在强光下产生眩光，严重威胁行车安全。日本调查发现，采用传统密级配混凝土路面的高速公路雨天事故率为晴天事故率的9倍，而经过统计我国高速公路上发生的3万余起交通事故后表明，雨天事故率约为晴天的5倍，且多雨地区高速公路安全性问题更为突出。

为了应对这一问题，包括荷兰、日本等国在内的越来越多的国家积极修筑排水沥青路面。排水沥青路面采用骨架-空隙型混合料，雨水能够通过较大的混合料空隙渗透进路表，然后迅速沿着连通孔隙横向排出，降低了路表水膜厚度，使得车辆行驶时车轮与路面保持足够的接触面积，从而有效避免了高速行车所产生的水漂现象，大幅降低了雨水飞溅形成的水雾，提高了行车安全性。排水路面还具有良好的降噪功能，其较高的孔隙率可以有效消除汽车轮胎对于路面内部空气的压缩，吸收部分噪声，使得路面噪声降低3dB以上。

排水路面的连通孔隙率和渗水系数是评价其透水能力的关键技术指标，在排水路面长期应用实践中，一些排水路面的排水、降噪功能出现了不同程度的衰减，逐步丧失其相较于传统路面的性能优势。针对路面排水、降噪功能的衰减，当前研究通常总结为两大原因引起：一是粉尘等环境污染物沉积阻塞了排水沥青混合料的内部空隙；二是高温交通重载作用下，排水路面沥青胶结料发生高温流变，集料骨架被挤压，导致空隙被压缩。近年来，排水路面的相关养护维修设备陆续研制并推向市场，定期对排水路面开展空隙污染物清理工作有助于切实保障其长期排水性能。因此，对排水路面透水能力的检查不仅局限在施工质量验收时，在其整个设计使用寿命周期内，都有必要对其透水性能进行长期跟踪检测，并针对空隙衰减显著、排水降噪性能损失突出的路段进行养护维修，以维持排水路面的功能水平，保障雨天行车安全。

现行《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60-2008)规定了测试沥青路面及碾压成型的沥青混合料试件渗水系数的标准试验方法。在此基础上，排水路面的相关研究陆续提出了改进措施，其基本原理可采用水力学理论公式表达：

式中，t为渗透时间，s；Q为t时间内试件渗透水的质量，g；ρ_w为水的密度，g/cm³；L为测压点的距离，cm；Δh为水头差，cm；A为过水断面截面积，cm²。

然而，这类试验普遍存在人为误差大、工作效率低下的问题：