一种沥青混合料空隙率预测方法技术

本发明专利技术公开了一种沥青混合料空隙率预测方法，其包括：沿待测沥青混合料试件的高度方向扫描，经分层处理后获得对应的截面图层扫描信息；计算待测沥青混合料试件每一单层对应的沥青混合料试件单层计算空隙率以及整体计算空隙率；将待测沥青混合料试件沿高度方向依次分为若干段，计算每一段对应的段空隙率；分别计算各段的段空隙率相对于待测沥青混合料试件整体计算空隙率的段贡献值；根据各所述段贡献值与待测沥青混合料试件整体计算空隙率的关系，建立待测沥青混合料试件整体计算空隙率的预测模型。本发明专利技术利用沥青混合料部分空隙特征信息预测沥青混合料整体空隙率，无需采集和处理空隙的全部特征信息，参数的计算过程简便，提高了计算效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种沥青混合料空隙率预测方法，具体的说是涉及一种基于X-rayCT技术的沥青混合料空隙率预测方法。
技术介绍
目前，获取沥青混合料二维图像的方法有很多，较为常用的是采用基于X-rayCT技术获取沥青混合料二维图像，并据此分析为沥青混合料空隙率做了较多工作。但是，一方面因二维CT扫描图像无法还原空隙在沥青混合料内部结构中的真实形态，因此空隙率预测的精度成为困扰研究人员的主要问题；另一方面，采用沿着沥青混合料试件高度方向进行分层CT扫描的方法，若要提高CT扫描的精度，即需要CT分层处理的精度(分层的层数增加)提高，以便获取更为真实的沥青混合料空隙率，如已有的研究采用沿着高度方向每1mm为1个扫描层面，若改成0.1mm为1个扫描层面，则提高了10倍，而这样的后续图像处理分析效率成为了问题。因此在提高CT扫描精度的基础上，如何提高分析计算效率，进而实现沥青混合料空隙率预测更成为了难题。
技术实现思路
鉴于已有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是要提供一种基于X-rayCT技术的沥青混合料空隙率预测方法，该预测方法具有计算精度高且参数计算简便、计算效率高等优点。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案：一种沥青混合料空隙率预测方法，其特征在于：包括如下步骤①、采用X-rayCT扫描仪沿待测沥青混合料试件的高度方向进行扫描，并将获得扫描信息进行分层处理，以获得待测沥青混合料试件各单层对应的截面图层扫描信息；②、基于所述沥青混合料试件内部各组分的分布状态，根据上述待测沥青混合料试件各单层对应的截面图层扫描信息，计算待测沥青混合料试件每一单层对应的沥青混合料试件单层计算空隙率以及整体计算空隙率；③、将经分层处理获得的待测沥青混合料试件沿试件的高度方向依次分为若干段，计算每一段对应的段空隙率，所述段空隙率通过计算每一段内各个单层对应的沥青混合料试件单层计算空隙率的平均值获得；④、分别计算各段的段空隙率相对于待测沥青混合料试件整体计算空隙率的段贡献值；并将各所述段贡献值与待测沥青混合料试件整体计算空隙率的比值作为评价各段的段空隙率与待测沥青混合料试件整体计算空隙率关系的评价指标，其中各所述段贡献值是指各段对应的段空隙率与各段包含的单层截面图层对应的层数所占试件总层数百分比的乘积，即段空隙率×段内层数所占总层数百分比＝段贡献值；⑤、根据各所述段贡献值与待测沥青混合料试件整体计算空隙率的关系，建立待测沥青混合料试件整体计算空隙率的预测模型，实现对待测沥青混合料试件整体计算空隙率的预测。进一步的，所述步骤①中所述分层处理是指基于数字图像处理方法将待测沥青混合料试件对应的扫描信息均匀划分为若干层单层；且在分层后将所述待测沥青混合料试件对应的扫描信息自顶端第一层单层自上至下以及自底端第一层单层自下至上分别剔除一定数量的单层；具体单层的剔除数量由测试者结合分层数量进行自由选择，以不影响计算结果为准。进一步的，所述步骤②包括如下过程：基于所述沥青混合料试件内部各组分的分布状态，根据上述待测沥青混合料试件各单层对应的截面图层扫描信息，进行如下计算，Σk=1KAkki+Σl=1LAjli+Σm=1MAsmi=Aki+Aji+Asi=Aep]]>(k＝1,2,3,......,K；l＝1,2,3,......,L；m＝1,2,3,......,M)(1)式(1)中，K为单层截面图层内空隙数量的总和，L为单层截面图层内粗集料数量的总和，M为单层截面图层内砂浆数量的总和，Aep为单层截面图层内的有效面积，Aki为第i层截面图层的空隙面积，Aji为第i层截面图层内粗集料的面积，Asi为第i层截面图层内砂浆的面积，Ajli为第i层截面图层内第l个粗集料的面积，Asmi为第i层截面图层内第m个砂浆的面积，Akki为第i层截面图层内第k个空隙的面积值；同时基于上述待测沥青混合料试件各单层对应的截面图层扫描信息，利用数字图像处理方法计算待测沥青混合料试件各单层对应的空隙面积即Aki，并利用下述公式(2)计算待测沥青混合料试件的空隙率VV，即VV==Σi=1nVVi=Σi=1n(AkiAep)=Σi=1n(Σk=1KAkkiAep)---(2)]]>(i＝1,2,3,......,n；k＝1,2,3,......,K)公式(2)中，VV为待测沥青混合料试件的空隙率或者称为整体计算空隙率；VVi为待测沥青混合料试件沿高度方向分层后第i层截面图层的空隙率或者称为单层计算空隙率；n为待测沥青混合料试件沿高度方向分层的总层数。进一步的，所述步骤③将经分层处理获得的待测沥青混合料试件沿高度方向依次分为3段，依次为顶端部分、中间部分和底端部分并计算各个部分对应的段空隙率即分别计算顶端部分的段空隙率D顶端、中间部分的段空隙率D中间和底端部分的段空隙率D底端；所述将经分层处理获得的待测沥青混合料试件沿高度方向依次分为3段的步骤包括(1)从第1层图层截面开始，自上至下逐层对比待测沥青混合料试件的每一层图层截面对应的单层计算空隙率与整体计算空隙率，当第a层图层截面的单层计算空隙率等于或小于整体计算空隙率时，记录第(a-1)层图层截面的单层计算空隙率P；(2)从最后一层图层截面开始，自下至上逐层对比待测沥青混合料试件的每一层图层截面对应的单层计算空隙率与整体计算空隙率，当第b层图层截面的单层计算空隙率等于或小于整体计算空隙率时，记录第(b-1)层截面的单层计算空隙率Q；(3)利用统计法计算从a层图层截面至b层图层截面范围内的单层计算空隙率最大值R；(4)判断顶端部分、中间部分以及底端部分对应的起始层以及终止层即a、如果P＞R，则认为顶端部分起始层为第1层图层截面，终止层为第(a-1)层图层截面；如果P＜R，则需再从第1层图层截面开始，自上至下逐层对比待测沥青混合料试件的每一层图层截面对应的单层计算空隙率与R值，当发生第a1层图层截面的单层计算空隙率等于或小于R值时，则认为顶端部分的起始层为第1层，终止层为第(a1-1)层；b、如果Q＞R，则认为底端部分的起始层为第(b-1)层图层截面，终止层为最后一层图层截面；如果Q＜R，则需要从最后一层图层截面开始，自下至上逐层对比待测沥青混合料试件的每一层图层截面对应的单层计算空隙率与R值，当第b1层图层截面的单层计算空隙率等于或小于R值时，可以认为底端部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沥青混合料空隙率预测方法，其特征在于：包括如下步骤①、采用X‑ray CT扫描仪沿待测沥青混合料试件的高度方向进行扫描，并将获得扫描信息进行分层处理，以获得待测沥青混合料试件各单层对应的截面图层扫描信息；②、基于所述沥青混合料试件内部各组分的分布状态，根据上述待测沥青混合料试件各单层对应的截面图层扫描信息，计算待测沥青混合料试件每一单层对应的沥青混合料试件单层计算空隙率以及整体计算空隙率；③、将经分层处理获得的待测沥青混合料试件沿高度方向依次分为若干段，计算每一段对应的段空隙率，所述段空隙率通过计算每一段内各个单层对应的沥青混合料试件单层计算空隙率的平均值获得；④、分别计算各段的段空隙率相对于待测沥青混合料试件整体计算空隙率的段贡献值；并将各所述段贡献值与待测沥青混合料试件整体计算空隙率的比值作为评价各段的段空隙率与待测沥青混合料试件整体计算空隙率关系的评价指标，其中各所述段贡献值是指各段对应的段空隙率与各段包含的单层截面图层对应的层数所占百分比的乘积，即段空隙率×段内层数所占总层数百分比＝段贡献值；⑤、根据各所述段贡献值与待测沥青混合料试件整体计算空隙率的关系，建立待测沥青混合料试件整体计算空隙率的预测模型，实现对待测沥青混合料试件整体计算空隙率的预测。...

【技术特征摘要】
1.一种沥青混合料空隙率预测方法，其特征在于：
包括如下步骤
①、采用X-rayCT扫描仪沿待测沥青混合料试件的高度方向进行扫描，并
将获得扫描信息进行分层处理，以获得待测沥青混合料试件各单层对应的截面
图层扫描信息；
②、基于所述沥青混合料试件内部各组分的分布状态，根据上述待测沥青
混合料试件各单层对应的截面图层扫描信息，计算待测沥青混合料试件每一单
层对应的沥青混合料试件单层计算空隙率以及整体计算空隙率；
③、将经分层处理获得的待测沥青混合料试件沿高度方向依次分为若干段，
计算每一段对应的段空隙率，所述段空隙率通过计算每一段内各个单层对应的
沥青混合料试件单层计算空隙率的平均值获得；
④、分别计算各段的段空隙率相对于待测沥青混合料试件整体计算空隙率
的段贡献值；并将各所述段贡献值与待测沥青混合料试件整体计算空隙率的比
值作为评价各段的段空隙率与待测沥青混合料试件整体计算空隙率关系的评价
指标，其中各所述段贡献值是指各段对应的段空隙率与各段包含的单层截面图
层对应的层数所占百分比的乘积，即段空隙率×段内层数所占总层数百分比＝段
贡献值；
⑤、根据各所述段贡献值与待测沥青混合料试件整体计算空隙率的关系，
建立待测沥青混合料试件整体计算空隙率的预测模型，实现对待测沥青混合料
试件整体计算空隙率的预测。
2.根据权利要求1所述的沥青混合料空隙率预测方法，其特征在于：
所述步骤①中所述分层处理是指基于数字图像处理方法将待测沥青混合料
试件对应的扫描信息划分为若干层单层；且在分层后将所述待测沥青混合料试
件对应的扫描信息自顶端第一层单层自上至下以及自底端第一层单层自下至上
分别剔除一定数量的单层。
3.根据权利要求2所述的沥青混合料空隙率预测方法，其特征在于：
所述步骤②包括如下过程
基于所述沥青混合料试件内部各组分的分布状态，根据上述待测沥青混合
料试件各单层对应的截面图层扫描信息，进行如下计算，
Σk=1KAkki+Σl=1LAjli+Σm=1MAsmi=Aki+Aji+Asi=Aep]]>(k＝1,2,3,......,K；l＝1,2,3,......,L；m＝1,2,3,......,M)(1)
式(1)中，K为单层截面图层内空隙数量的总和，L为单层截面图层内粗集料
数量的总和，M为单层截面图层内砂浆数量的总和，Aep为单层截面图层内的有
效面积，Aki为第i层截面图层的空隙面积，Aji为第i层截面图层内粗集料的面
积，Asi为第i层截面图层内砂浆的面积，Ajli为第i层截面图层内第l个粗集料的
面积，Asmi为第i层截面图层内第m个砂浆的面积，Akki为第i层截面图层内第
k个空隙的面积值；
同时基于上述待测沥青混合料试件各单层对应的截面图层扫描信息，利用数
字图像处理方法计算待测沥青混合料试件各单层对应的空隙面积即Aki，并利用
下述公式(2)计算待测沥青混合料试件的空隙率VV，即
VV==Σi=1nVVi=Σi=1n(AkiAep)=Σi=1n(Σk=1KAkkiAep)---(2)]]>(i＝1,2,3,......,n；k＝1,2,3,......,K)
公式(2)中，VV为待测沥青混合料试件的空隙率或者称为整体计算空隙率；
VVi为待测沥青混合料试件沿高度方向分层后第i层...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭乃胜，王聪，赵颖华，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21