[发明专利]一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法

说明书

本发明提供了一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法，属于沥青混合料细观结构测试技术领域。该测试方法包括如下步骤：首先制备待测沥青混合料圆柱体试件；其次在中子成像系统控制软件操作界面观察旋转过程中试件的投影是否在转换屏和相机视场范围内；然后对沥青混合料试件进行层析成像试验；试验结束后关闭中子源，对试件进行重构，并输出断层图像；最后对中子断层图像进行增强处理和阈值分割，分别对图像中的集料、砂浆和空隙进行提取，确定沥青混合料的细观结构。本发明提出的基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法，为沥青混合料细观结构的测试提供了一种新的方法，是对现阶段沥青混合料细观结构测试方法的有益补充。

技术领域

本发明涉及一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法，属于沥青混合料细观结构测试技术领域。

背景技术

沥青混合料是一种非均质多相复合材料，其细观结构的不唯一性对混合料的路用性能具有十分重要的影响，沥青混合料的细观结构研究是描述其行为特征的理论基础和重要途径。目前，沥青混合料的细观结构主要采用X-ray CT和数字图像处理技术确定，且利用X-ray CT技术对沥青混合料内部细观结构特征的定量研究也已比较成熟。

中子成像是一种先进的无损检测技术，与X-ray成像类似，它是利用中子束穿过被测物体时强度上的衰减变化，对被测物体进行透视成像，从而反映被测物体内部材料的空间分布和各种缺陷等信息。但与X-ray成像不同的是，中子强度的衰减主要与被测物体所含元素有关，而X-ray强度的衰减主要与被测物体的密度有关。中子成像技术具有与X-ray成像技术不同的特点，它在检测高密度材料内部结构和缺陷、鉴别某些原子序数相近的材料分布等方面是X-ray成像技术的有益补充。

目前，在采用X-ray CT技术测试沥青混合料的细观结构时，由于集料和砂浆的密度较接近，在对X-ray图像中的集料进行提取时，部分集料会被识别为砂浆，导致集料提取不完整。由于集料与沥青所含氢元素含量差别较大，且中子对氢元素十分敏感，因此中子是检测混合料中集料的理想方法，若借助中子成像技术测试沥青混合料的细观结构，将有助于更准确地区分集料和砂浆，弥补X-ray区分集料和砂浆的不足。但现阶段仍缺乏利用中子成像技术对沥青混合料细观结构的测试。因此，有必要提出一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法，为确定更准确的沥青混合料细观结构提供帮助。

发明内容

本发明的目的是针对目前缺乏利用中子成像技术对沥青混合料细观结构测试的问题，而提出一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法，包括以下步骤：

步骤一：采用旋转压实仪成型沥青混合料试件，然后在压实成型后的试件中心进行钻芯并将钻芯后的试件两端切割，得到待测沥青混合料圆柱体试件；

步骤二：将步骤一中的沥青混合料圆柱体试件放置于冷中子成像系统的承样平台中心位置，并开启中子源；

步骤三：将承样平台旋转360°，通过中子成像系统控制软件操作界面观察在旋转过程中试件的投影是否均在转换屏和相机视场范围内，若超出范围，调整承样平台位置，使试件的投影在整个旋转过程中均在转换屏和相机视场范围内；

步骤四：设置扫描角度间隔和每个角度的成像时间，对沥青混合料试件进行层析成像试验；

步骤五：试验结束后关闭中子源，通过中子成像系统的图像处理软件对试件进行重构，并输出重构试件的断层图像，获取沥青混合料的中子断层图像；

步骤六：采用灰度变换增强算法和中值滤波降噪算法对中子断层图像进行增强处理，采用环状分区OTSU算法对增强后的断层图像进行阈值分割处理，分别对图像中的集料、砂浆和空隙进行提取，得到沥青混合料的细观组成结构。

相对于现有技术，本发明具有如下的有益效果：