一种沥青路面施工质量均匀性检测与评价方法技术

本发明专利技术涉及一种沥青路面施工质量均匀性检测与评价方法，采用图像采集装置采集检测路段表面的纹理图像，并钻取密度代表性芯样，通过对路表图像及芯样的CT图像进行处理，计算路表宏观构造宽度指标K、粗集料水平不均匀系数DH、竖向不均匀系数DV1和DV2，从路表及结构内部评价路面的集料分布均匀性，然后，采用无核密度仪PQI测试路面不同区域的密度，计算检测道内及道间密度重复性标准偏差Sr和SR、检测道内及道间密度一致性统计量k和h，并计算芯样CT图像的断面空隙数量均匀系数UCN和断面空隙率均匀系数UCR，从密度和空隙分布情况评价沥青路面的压实质量分布均匀性，本发明专利技术的方法解决了目前路面施工验收时缺乏沥青路面施工质量均匀性检测指标的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种沥青路面施工质量均匀性检测与评价方法
本专利技术属于沥青路面施工均匀性评价的应用领域，具体涉及一种沥青路面施工质量均匀性检测与评价方法。
技术介绍
沥青混合料的施工质量均匀与否显著影响沥青路面的使用寿命和服务水平，沥青混合料的非均匀现象是导致沥青路面发生早期病害的主要原因之一。因此，在沥青路面施工时，需要有效地控制沥青混合料的非均匀现象。合理地检测与评价沥青路面的施工均匀性，是保证沥青路面施工质量的前提条件，但在我国沥青路面的验收环节并未将施工均匀性作为检测项目。目前，相关研究大多针对施工过程中沥青混合料的离析情况进行评价，而针对沥青路面实体工程施工均匀性的检测方法及评价标准等缺乏深入有效地研究。现行路面质量验收体系中缺乏反映沥青路面施工均匀性的检测指标，是目前沥青路面虽然各项检测指标符合规范要求，但病害依然出现的重要原因。因此，为保证沥青路面的施工质量，需要对沥青路面的施工质量均匀性进行合理评价。根据沥青路面非均匀性的产生过程及形成特点，可将施工均匀性分为两类，一是集料分布均匀性，二是压实均匀性。其中，集料分布均匀性是沥青路面施工均匀性的重要方面，集料分布情况反映的是各档集料在混合料中的数量及位置分布，是沥青路面力学特性优劣的重要影响因素。压实非均匀性即沥青混合料的压实程度分布不均匀，造成压实不均匀的原因既有沥青混合料自身也有压实机械等的影响。从集料分布均匀性和压实质量均匀性方面着手，可以全面评价沥青路面的施工质量均匀性。沥青路面的集料分布均匀性包括路表的集料和路面内部的集料分布均匀性两个方面。根据路面表面及结构内部集料的分布情况，可以更加合理的评价沥青路面的施工均匀性。密度可以反映沥青路面一定区域的总体施工质量，而空隙的组成特点及其分布情况可以反映路面一定区域内部的细观结构，二者分别从总体和局部方面表征沥青路面的压实质量均匀性。本专利技术分别从集料分布均匀性和压实质量均匀性着手，从路表及路面内部的集料分布情况、密度和空隙的分布情况出发，综合评价沥青路面的施工质量均匀性，可为沥青路面施工质量均匀性的检测与评价提供一定的参考依据。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种沥青路面施工质量均匀性检测与评价方法。为了实现上述目的，本专利技术采取如下的技术方案：包括以下步骤：(1)采用自主开发的路表图像采集装置(PSIAD)，在检测路段上按照一定的间距采集沥青路面表面的纹理构造图像。(2)将采集的二维路面图像转化成灰度图，采用阈值分割技术将灰度图转化为二值图像，并将二值图像骨架化，调用MATLAB函数计算二值图像中白色区域的面积和白色区域中心线的长度，并计算图像中白色区域的平均宽度K’，经过尺寸校准得到图像采集区域路表的宏观构造宽度K。(3)根据建立的沥青路面表面集料离析程度的评价标准，判定各图像采集区域沥青路面的离析程度。计算检测路段上各图像采集区域宏观构造宽度K的平均值判定检测路段表面的总体集料离析程度。(4)路面内部集料分布均匀性评价采用的芯样为检测路段的高、中、低密度代表性芯样，总量为10个，采用工业CT设备对代表性芯样进行断层扫描，扫描的间距为0.1mm。(5)采用MATLAB图像处理软件，利用提出的改进的迭代式阈值分割算法对CT断层图像进行处理，可实现断层图像上粗集料颗粒的有效分割。将各代表性芯样的断层图像划分为四个对称的扇形区域，计算芯样内不同断层粗集料水平不均匀系数和竖向不均匀系数。(6)计算检测路段上各代表性芯样粗集料水平和竖向不均匀系数的均值，将各代表性芯样的粗集料不均匀系数及其均值同路面内部集料分布均匀性评价标准相比较，判定检测路段内部的集料分布均匀性是否满足要求。(7)设置无核密度仪PQI上公称最大粒径的范围、测试深度等参数，并在路面上随机钻取五个芯样完成PQI显示读数的标定。采用PQI按照一定的间距，分别采集检测路段上不同测试区域的密度数据。对检测路段上不同测试区域的密度数据进行统计分析，计算沥青路面密度分布均匀性的评价指标。(8)确定沥青路面密度分布均匀的基准路段，根据基准路段的密度统计量，建立检测路段密度分布均匀性的评价标准。结合检测路段的密度分布均匀性评价标准，对各检测道的压实不均匀程度进行统计，判定检测路段的密度分布均匀性。(9)计算检测路段密度代表性芯样CT图像的空隙分布均匀性评价指标。并对基准路段芯样的CT断层图像进行处理，计算空隙分布均匀性评价指标的均值作为检测路段空隙分布均匀性的评价标准。(10)计算检测路段各代表性芯样空隙分布均匀性评价指标的平均值，将各代表性芯样的指标及其均值同基准路段相比较，判定检测路段内部的空隙分布均匀性是否满足要求。进一步地，所述的步骤(1)中，自主开发的路表图像采集装置(PSIAD)是基于CCD相机和遮光暗箱的一种路表图像采集装置。检测路段沥青路面上图像采集的纵、横向间距分别为50m和1.5m。进一步地，所述的步骤(2)中，尺寸校准是根据图像内校准尺的长度L对应的像素数量M，得到图像的像素当量ε＝L/M，换算得到沥青路面路表的宏观构造宽度K，单位0.1mm。进一步地，所述的步骤(3)中，沥青路面表面集料离析程度的评价标准是通过室内模拟标准离析程度的沥青混合料板式试件，根据不同离析程度的平行板式试件表面宏观构造宽度的分布范围建立的，具体见表1所示。表1基于K值的沥青路面集料离析评价标准0.1mm进一步地，所述的步骤(4)中，高、中、低密度的代表性点位通过PQI无核密度仪检测，检测时PQI检测的纵、横向间距分别为50m和1.5m，同沥青路面路表图像采集时的间距一致。采用工业CT设备对路面芯样断层扫描的顺序为从上到下的方式。进一步地，所述的步骤(5)中，改进的迭代式阈值分割算法是一种将环状分区和迭代式阈值分割相结合的自适应阈值分割算法。不同断层粗集料水平不均匀系数为DH，竖向不均匀系数为DV1和DV2。进一步地，所述的步骤(6)中，检测路段路面内部集料分布均匀性评价标准为对温度控制良好、连续摊铺且碾压充分的基准路段上4个芯样的断层图像进行处理，计算芯样内不同断层粗集料水平不均匀系数的均值竖向不均匀系数DV1*、DV2*，并将4个芯样不均匀系数的均值作为检测路段路面内部集料分布均匀性的评价标准。进一步地，所述的步骤(7)中，可以忽略路面温度差异对PQI检测结果的影响，为保证检测结果的可靠性，沥青层表面的含水量应小于8.3％，PQI的测试深度应设置为大于15mm。采用PQI按照横向间距1.5m，纵向间距50m的频率检测沥青路面的密度分布情况。进一步地，所述的步骤(8)中，沥青路面密度分布均匀性的评价指标为检测道内密度重复性标准偏差Sr、检测道间密度重复性标准偏差SR、检测道内密度一致性统计量k和检测道间密度一致性统计量h。进一步地，所述的步骤(9)中，基准路段的确定通过选择沥青混合料温度控制良好、连续摊铺且碾压充分的三段路面，分别计算三段路面密度数据的统计量Sr和SR，将Sr和SR均较小的路段作为基准路段。进一步地，所述的步骤(8)中，检测路段密度分布均匀性的评价标准的建立通过计算基准路段的kcrit*、hcrit*值与各检测道ki*、hi*的均值k*、h*的差值，即Rk＝kcrit*-k*和Rh＝|hcrit*|-|h*本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沥青路面施工质量均匀性检测与评价方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)采用路表图像采集装置(PSIAD)，在检测路段上按照一定的间距采集沥青路面表面的纹理构造图像；(2)将采集的二维路面图像转化成灰度图，采用阈值分割技术将灰度图转化为二值图像，并将二值图像骨架化，调用MATLAB函数计算二值图像中白色区域的面积和白色区域中心线的长度，并计算图像中白色区域的平均宽度K’，经过尺寸校准得到图像采集区域路表的宏观构造宽度K；(3)根据建立的沥青路面表面集料离析程度的评价标准，判定各图像采集区域沥青路面的离析程度，计算检测路段上各图像采集区域宏观构造宽度K的平均值

【技术特征摘要】
1.一种沥青路面施工质量均匀性检测与评价方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)采用路表图像采集装置(PSIAD)，在检测路段上按照一定的间距采集沥青路面表面的纹理构造图像；(2)将采集的二维路面图像转化成灰度图，采用阈值分割技术将灰度图转化为二值图像，并将二值图像骨架化，调用MATLAB函数计算二值图像中白色区域的面积和白色区域中心线的长度，并计算图像中白色区域的平均宽度K’，经过尺寸校准得到图像采集区域路表的宏观构造宽度K；(3)根据建立的沥青路面表面集料离析程度的评价标准，判定各图像采集区域沥青路面的离析程度，计算检测路段上各图像采集区域宏观构造宽度K的平均值判定检测路段表面的总体集料离析程度；(4)路面内部集料分布均匀性评价采用的芯样为检测路段的高、中、低密度代表性芯样，总量为10个，采用工业CT设备对代表性芯样进行断层扫描，扫描的间距为0.1mm；(5)采用MATLAB图像处理软件，利用提出的改进的迭代式阈值分割算法对CT断层图像进行处理，可实现断层图像上粗集料颗粒的有效分割，将各代表性芯样的断层图像划分为四个对称的扇形区域，计算芯样内不同断层粗集料水平不均匀系数和竖向不均匀系数；(6)计算检测路段上各代表性芯样粗集料水平和竖向不均匀系数的均值，将各代表性芯样的粗集料不均匀系数及其均值同路面内部集料分布均匀性评价标准相比较，判定检测路段内部的集料分布均匀性是否满足要求；(7)设置无核密度仪PQI上公称最大粒径的范围、测试深度等参数，并在路面上随机钻取五个芯样完成PQI显示读数的标定，采用PQI按照一定的间距，分别采集检测路段上不同测试区域的密度数据，对检测路段上不同测试区域的密度数据进行统计分析，计算沥青路面密度分布均匀性的评价指标；(8)确定沥青路面密度分布均匀的基准路段，根据基准路段的密度统计量，建立检测路段密度分布均匀性的评价标准，结合检测路段的密度分布均匀性评价标准，对各检测道的压实不均匀程度进行统计，判定检测路段的密度分布均匀性；(9)计算检测路段密度代表性芯样CT图像的空隙分布均匀性评价指标，并对基准路段芯样的CT断层图像进行处理，计算空隙分布均匀性评价指标的均值作为检测路段空隙分布均匀性的评价标准；(10)计算检测路段各代表性芯样空隙分布均匀性评价指标的平均值，将各代表性芯样的指标及其均值同基准路段相比较，判定检测路段内部的空隙分布均匀性是否满足要求。2.根据权利要求1所述的一种沥青路面施工质量均匀性检测与评价方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，路表图像采集装置(PSIAD)是基于CCD相机和遮光暗箱的一种路表图像采集装置，包括CCD相机、照射光源、点光控制器、移动电源和遮光暗箱，检测路段沥青路面上图像采集的纵、横向间距分别为50m和1.5m。3.根据权利要求1所述的一种沥青路面施工质量均匀性检测与评价方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，尺寸校准是根据图像内校准尺的长度L对应的像素数量M，得到图像的像素当量ε＝L/M，换算得到沥青路面路表的宏观构造宽度K，单位0.1mm。4.根据权利要求1所述的一种沥青路面施工质量均匀性检测与评价方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，沥青路面表面集料离析程度的评价标准是通过室内模拟标准离析程度的沥青混合料板式试件，根据不同离析程度的平行板式试件表面宏观构造宽度的分布范围建立的，具体见表1所示。表1基于K值的沥青路面集料离析评价标准0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张苛，胡功宏，张争奇，
申请(专利权)人：阜阳师范学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34