基于超声波和图像处理的沥青-集料粘附性定量评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于超声波和图像处理的沥青‑集料粘附性定量评价方法，属于道路工程领域，包括：将5.3～5.7g沥青与100g集料加热至150℃～160℃后拌合1～2min以得到裹覆了沥青的集料，将其置于超声波清洗机中进行超声剥离处理；然后移置注水的白瓷碗中，拍照获得集料的清晰图像；利用图像处理对集料图像进行灰度处理，统计得到表示沥青裹覆面积和集料面积的像素点总数，两者比值即为集料表面沥青裹覆率，以此评价沥青与集料的粘附性。本发明专利技术克服了传统的水煮法、水浸法在评价沥青与集料粘附性时准确度低、人为误差大的缺点，它具有检测精度高、准确度好的优点，可用于定量分析沥青与集料粘附性。

Quantitative evaluation method of asphalt aggregate adhesion based on ultrasonic and image processing

【技术实现步骤摘要】
基于超声波和图像处理的沥青-集料粘附性定量评价方法
本专利技术属于道路工程领域，更具体地，涉及一种基于超声波和图像处理的沥青-集料粘附性定量评价方法，主要是采用超声波法模拟沥青路面动水损害过程并采用图像处理方法量化评价沥青-集料的粘附性。
技术介绍
沥青路面材料因其优异的路用性能而被广泛应用于高等级公路建设。然而，沥青路面在服役过程中因受车辆荷载、光照、雨水等因素作用会产生各种病害。其中，沥青路面的水损害是影响我国沥青路面服役年限最主要的病害之一。沥青路面水损害是指水分渗入沥青路面空隙并在车轮荷载作用下产生动水压力，水分渗入沥青与集料的界面上，沥青逐渐丧失与集料的粘结力，沥青膜从集料表面剥离，沥青路面出现松散、掉粒和坑槽等病害。引起沥青路面水损害的根本原因是沥青与集料间的粘附性差，因此粘附性评价在沥青路面材料设计中具有重要的作用。然而，目前道路工程中主要采用水煮法评价粘附性。它是将裹覆了沥青的集料置于沸水中浸煮，通过肉眼观察集料表面沥青剥落情况，估计大概剥落率，定性评价其粘附等级。该方法仅能模拟静水条件下沥青从集料表面剥离的情况，而与实际动水对沥青剥离的作用不符；且该方法对于粘附性等级的评定主要是由观察者的目测判断，评定结果因人而异，因此主观性太强，人为误差太大，缺乏定量指标，对于粘附等级类似的样品区分度不够，难以定量评价粘附效果。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提出了一种基于超声波和图像处理的沥青-集料粘附性定量评价方法，由此解决传统的水煮法、水浸法在评价沥青与集料粘附性时准确度低、人为误差大的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于超声波和图像处理的沥青-集料粘附性定量评价方法，包括：(1)将若干量沥青与集料加热后，进行混合拌合以得到裹覆了沥青的集料，然后将裹覆了沥青的集料摊开并置于室温下冷却；(2)将冷却后的裹覆有沥青的集料进行超声剥离处理；(3)将经过超声剥离处理的集料置于水中，并获取集料的目标图像；(4)对所述目标图像进行灰度处理，并调节图像灰度阈值以适应集料面积和沥青裹覆面积，以得到灰度图像；(5)对所述灰度图像进行像素统计分析，以获得表示集料总面积的第一像素点数量与集料的沥青裹覆面积的第二像素点数量，由所述第二像素点数量与所述第一像素点数量的比值表示集料表面沥青裹覆率，进而由所述集料表面沥青裹覆率分析沥青与集料粘附性，其中，所述集料表面沥青裹覆率值越大粘附性越好。优选地，步骤(2)中进行超声剥离处理时的水温控制在55℃～65℃，超声的频率为40khz～60khz，超声加速剥离的时间为40min～60min。优选地，步骤(3)中的注水深度没过集料至少2cm。优选地，在步骤(3)中获取的所述目标图像中无阴影，且沥青表面无反光。优选地，步骤(4)包括：对所述目标图像进行灰度处理，将彩色的所述目标图像转化为8-bit的灰度图像，其中，表示集料面积和沥青裹覆面积的灰度阈值取值范围分别在170～200和70～90之间。优选地，步骤(1)包括：将5.3g～5.7g沥青与若干量粒径为9.5mm～13.2mm的集料加热至150℃～160℃，混合后拌合1～2min以得到裹覆了沥青的集料，摊开并置于室温下冷却若干时间备用。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1、本专利技术采用超声波模拟沥青路面的动水损害过程，与真实沥青路面水损害过程更相符，模拟准确度更高，模拟实验条件容易实现。2、本专利技术采用图像处理技术能准确计算水损害过后的沥青与集料的剥落率，排除了人为因素的影响，结果可靠性高，误差小。3、本专利技术实现了沥青与集料粘附性的定量评价，解决了现有评价方法只能定性分析的缺点，方法简单可行，适合推广应用。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种基于超声波和图像处理的沥青-集料粘附性定量评价方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种超声处理后的剥落集料的彩色原始图像；图3是本专利技术实施例提供的一种彩色RGB图像经图像处理后的8-bit灰度图；图4是本专利技术实施例提供的一种灰度图调整灰度阈值为190时对应的集料面积图；图5是本专利技术实施例提供的一种灰度图调整灰度阈值为85时对应的沥青裹覆面积图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。在本专利技术实例中，“第一”、“第二”等是用于区别不同的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。如图1所示是本专利技术实施例提供的一种基于超声波和图像处理的沥青-集料粘附性定量评价方法的流程示意图，包括以下步骤：(1)将若干量沥青与集料加热后，进行混合拌合以得到裹覆了沥青的集料，然后将裹覆了沥青的集料摊开并置于室温下冷却；在本专利技术实施例中，步骤(1)具体包括：将5.3g～5.7g沥青与若干量粒径为9.5mm～13.2mm的集料加热至150℃～160℃，混合后拌合1～2min以得到裹覆了沥青的集料，摊开并置于室温下冷却若干时间备用。(2)将冷却后的裹覆有沥青的集料进行超声剥离处理；在本专利技术实施例中，可以将冷却后的裹覆有沥青的集料置于超声波清洗机中进行超声剥离处理。其中，步骤(2)中进行超声剥离处理时的水温控制在55℃～65℃，超声的频率为40khz～60khz，超声加速剥离的时间为40min～60min。(3)将经过超声剥离处理的集料置于水中，并获取集料的目标图像；在本专利技术实施例中，步骤(3)中的注水深度没过集料至少2cm。在本专利技术实施例中，可以将经过超声剥离处理的集料置于注水的白瓷碗中，其中，注水白瓷碗可以选择直径大于15cm、深度超过10cm内壁为白色的瓷碗或搪瓷碗，注水深度没过集料至少2cm。在本专利技术实施例中，可以从步骤3)中超声处理后的集料中选取6～8颗用于成像。在本专利技术实施例中，可以通过在外加光源照射下拍照获得集料的清晰图像，其中，外加光源可以为环形无影灯，保证所得的剥落集料图像中无阴影，拍照设备可选用手机或相机等且关闭闪光以避免沥青表面反光影响图像分析，拍照设备对焦于集料表面并调大光圈以增强集料与背景对比度。(4)对目标图像进行灰度处理，并调节图像灰度阈值以适应集料面积和沥青裹覆面积，以得到灰度图像；在本专利技术实施例中，步骤(4)包括：对目标图像进行灰度处理，将彩色的目标图像转化为8-bit的灰度图像，其中，表示集料面积和沥青裹覆面积的灰度阈值取值范围分别在170～200和70～90之间。(5)对灰度图像进行像素统计分析，以获得表示集料总面积的第一像素点数量与集料的沥青裹覆面积的第二像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超声波和图像处理的沥青-集料粘附性定量评价方法，其特征在于，包括：/n(1)将若干量沥青与集料加热后，进行混合拌合以得到裹覆了沥青的集料，然后将裹覆了沥青的集料摊开并置于室温下冷却；/n(2)将冷却后的裹覆有沥青的集料进行超声剥离处理；/n(3)将经过超声剥离处理的集料置于水中，并获取集料的目标图像；/n(4)对所述目标图像进行灰度处理，并调节图像灰度阈值以适应集料面积和沥青裹覆面积，以得到灰度图像；/n(5)对所述灰度图像进行像素统计分析，以获得表示集料总面积的第一像素点数量与集料的沥青裹覆面积的第二像素点数量，由所述第二像素点数量与所述第一像素点数量的比值表示集料表面沥青裹覆率，进而由所述集料表面沥青裹覆率分析沥青与集料粘附性，其中，所述集料表面沥青裹覆率值越大粘附性越好。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于超声波和图像处理的沥青-集料粘附性定量评价方法，其特征在于，包括：
(1)将若干量沥青与集料加热后，进行混合拌合以得到裹覆了沥青的集料，然后将裹覆了沥青的集料摊开并置于室温下冷却；
(2)将冷却后的裹覆有沥青的集料进行超声剥离处理；
(3)将经过超声剥离处理的集料置于水中，并获取集料的目标图像；
(4)对所述目标图像进行灰度处理，并调节图像灰度阈值以适应集料面积和沥青裹覆面积，以得到灰度图像；
(5)对所述灰度图像进行像素统计分析，以获得表示集料总面积的第一像素点数量与集料的沥青裹覆面积的第二像素点数量，由所述第二像素点数量与所述第一像素点数量的比值表示集料表面沥青裹覆率，进而由所述集料表面沥青裹覆率分析沥青与集料粘附性，其中，所述集料表面沥青裹覆率值越大粘附性越好。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中进行超声剥离处理时的水温控制在55℃～65...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈美祝，肖志峰，吴少鹏，刘全涛，谢君，杨天元，任彦飞，苟譞文，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42