一种沥青混合料三维空隙连通性的表征和评价方法技术

本发明专利技术公开了一种沥青混合料三维空隙连通性的表征和评价方法，步骤如下：制备沥青混合料车辙板试件并切割钻芯，对芯样进行CT断层扫描；将扫描获取的投影图像进行叠加重构和形态学处理，阈值分割识别芯样的空隙、沥青砂浆和集料；计算重构模型的空隙率对比试样的真实空隙率，利用最大球算法提取试样的空隙球棍体系对空隙的三维分布进行可视化表征；计算空隙球棍模型的配位数、空隙连通而成喉道的等效长度以评价空隙连通程度；对轮碾过的芯样再次进行CT扫描，以扫描前后的连通参数变化率反映混合料空隙结构的稳定性。本发明专利技术为在三维尺度层面表征混合料的空隙连通性提供了新颖途径，有助于全面理解沥青混合料空隙的空间分布特征。助于全面理解沥青混合料空隙的空间分布特征。助于全面理解沥青混合料空隙的空间分布特征。

【技术实现步骤摘要】
一种沥青混合料三维空隙连通性的表征和评价方法


[0001]本专利技术涉及一种沥青混合料三维空隙连通性的表征和评价方法，涉及道路工程


技术介绍

[0002]作为一种多相非均质材料，沥青混合料由沥青、集料和分散在两相之间的空隙构成。沥青路面在服役过程中，由于不可避免受到雨水的侵蚀作用，水分很容易渗透进沥青混合料的内部空隙间从而破坏沥青与集料的粘结，导致沥青从集料表面脱落进而产生松散、剥落等病害。由于空隙是水分渗流的主要通道，其连通性是影响沥青混合料骨架稳定性、抗水损害性能的重要因素。对沥青混合料空隙连通性的分析，以往只能采用宏观渗透试验或空隙率大致评判，然而上述方法无法可视化内部空隙结构的分布和连通特性。
[0003]由于物质密度等材料属性的差异可以通过X射线的衰减率来体现，作为无损检测手段的X
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ray CT技术为从三维尺度评判混合料的空隙连通性为提供了可能。X射线扫描重构的模型最突出的优势是混合料多相结构的准确识别。对于重构后的沥青混合料CT截面图像，黑色区域意味着低射线吸收区，也即低密度的空隙；灰色发亮的区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种沥青混合料三维空隙连通性的表征和评价方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，制备沥青混合料车辙板试件并切割钻芯，对芯样进行CT断层扫描；步骤2，将扫描获取的投影图像进行叠加重构和形态学处理，阈值分割识别芯样的空隙、沥青砂浆和集料；步骤3，计算重构模型的空隙率对比试样的真实空隙率，利用最大球算法提取试样的空隙球棍体系对空隙的三维分布进行可视化表征；步骤4，计算空隙球棍模型的配位数、空隙连通而成喉道的等效长度以评价空隙连通程度；步骤5，将步骤1扫描过的芯样放回车辙板并进行轮碾试验，取出轮碾过的芯样再次进行CT扫描，以扫描前后的连通参数变化率反映混合料空隙结构的稳定性。2.根据权利要求1所述沥青混合料三维空隙连通性的表征和评价方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程如下：步骤11，进行马歇尔击实试验确定混合料的最佳油石比，采用轮碾法成型对应混合料的板块状试样；步骤12，采用高精度切割机对步骤11得到的试样两边进行切割，随即采用取芯机对试样进行钻芯；步骤13，使用德国Phoenix v|tome|xm工业计算机断层扫描仪对沥青混合料芯样进行旋转一周式扫描，从而得到混合料芯样的投影图像。3.根据权利要求1所述沥青混合料三维空隙连通性的表征和评价方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程如下：步骤21，投影图像被导入VGStudio MAX软件进行三维重构，利用软件的堆栈功能对投影图像进行叠加生成初始的三维结构模型；步骤22，对芯样的投影图像依次进行对比度拉伸增强、3
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3矩阵式均值滤波降噪、腐蚀、膨胀形态学处理，并在处理过的投影图像中选取固定尺寸的感兴趣区用于分割；步骤23，采用OTSU阈值分割方法对三维结构模型中空隙与集料及沥青砂浆进行分割，三维结构模型中的黑色区域代表低密度的空隙，灰色发亮区表示高密度的集料，沥青砂浆的灰度则介于两者之间。4.根据权利要求1所述沥青混合料三维空隙连通性的表征和评价方法，其特征在于，所述步骤3的具体过程如下：步骤31，利用VGStudio MAX提取分割后感兴趣区内空隙的体积参数，从而计算空隙率，对扫描的样品进行空隙率测试获取样品的实测空隙率，将扫描计算的空隙率与芯样实测空隙率进行比较，验证阈值分割的准确性：如若空隙率相差在5％内，则可认为分割选取的阈值准...

【专利技术属性】
技术研发人员：于斌，刘晋周，刘奇，王书易，肖传语，洪千哲，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：