[发明专利]一种基于方形区域划分的沥青混合料均匀性评价方法

说明书

本发明公开了一种基于方形区域划分的沥青混合料均匀性评价方法，属于公路工程沥青混合料均匀性检测领域。首先将沥青混合料圆柱体试件进行切割，获取试件截面图像；然后基于数字图像处理技术，截取圆形图像中的最大内接正方形，并将该正方形等面积划分为16个单元格；计算每个单元格中集料占各个单元格的面积比例P_m，同时按沥青混合料的配比和各组分的密度计算集料面积占比的理论值P₀；以集料面积比偏差率的平均值，作为均匀性评价指标H值，评价沥青混合料的均匀性。相比其他方法，本发明提出的基于方形区域划分的沥青混合料均匀性评价方法，不仅所需的均为常规仪器，成本低；而且操作便捷，计算结果也更准确。

技术领域

本发明涉及一种基于方形区域划分的沥青混合料均匀性评价方法，属于公路工程沥青混合料均匀性检测领域。

背景技术

沥青混合料是由集料，沥青，矿粉和空隙等组成的多相复合材料，其性能主要由材料的组成比例决定。因此在制备沥青混合之前需通过配合比设计确定出最佳的级配和油石比，但人们往往忽略了混合料内部的均匀性同样至关重要。众多研究表明，沥青混合料不均匀会导致沥青路面在碾压成型后体积指标分布差异很大，在行车荷载作用下容易产生水损害，降低路面的服役寿命，从而加速路面的早期破坏。

沥青混合料的均匀性是各组分均匀性的综合体现，其中集料均匀性起主导作用。传统的均匀性评价方法主要有目测法，铺砂法和密度法，这些宏观检测方法精度和效率低，不能满足研究的高精度和智能化发展要求。新兴的沥青混合料均匀性评价方法有探地雷达、热成像、激光断面仪、CT扫描法，但是这些方法需要配备专门的仪器，成本较高。

数字图像处理(DIP)技术可以从二维图像中准确地提取沥青混合料内部结构信息，已逐渐应用于评价沥青混合料的均匀性。Tashman等人将混合料截面图像分为内外两个区域，提出以区域集料平均直径差以评价混合料的均匀性。吴文亮和Liu等人则是将旋转压实试件截面图像按扇形进行等面积区域划分，采用集料占扇形面积比的变异系数为指标，定量评价沥青混合料的均匀性。郭乃胜等人将马歇尔试件的横截面图像按环形进行区域划分，考虑沥青混合料中各组分权重，提出了单层截面和单一试件的均匀性评价指标。李雪连等人基于环形结合扇形的区域划分方法，提出了集料均匀性指标，可以囊括径向和法向的均匀性。目前采用DIP技术研究沥青混合料的均匀性，大多直接对圆形截面图像进行扇形或是环形划分，不仅操作较为复杂，而且并没有考虑到试件在成型过程中外边缘本就存在的不均匀性，或是在切割过程中边缘集料极易脱落造成的误差。

发明内容

解决的技术问题：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于方形区域划分的沥青混合料均匀性评价方法，操作便捷，成本低，而且避免了圆形截面外边缘集料不均匀或脱落造成的误差，使计算结果更准确。

技术方案：一种基于方形区域划分的沥青混合料均匀性评价方法，该方法包括以下步骤：

步骤A：采用室内成型或者现场取芯的方式获取沥青混合料圆柱体试件，将圆柱体试件沿径向切割出4等份，切割3次，每次切割得到2个圆形的横截面，每个试件获得6个横截面；

步骤B：采用数码相机对每个横截面进行拍摄，获取试件圆形横截面图像，通过MATLAB软件对图像进行处理，获得二值化图像，二值化图像中白色部分为集料，黑色部分包含沥青砂浆和空隙；

步骤C：采用图像处理软件从每个处理后的圆形横截面图像中截取最大内接正方形，然后进一步将该正方形划分为4×4个面积相等的单元格；

步骤D：计算每个单元格中集料占各个单元格的面积比例P_m，同时按沥青混合料的配比和各组分的密度计算集料面积占比的理论值P₀，P₀计算公式如式(1)：