CN110836850B - 灌缝胶与沥青路面裂缝壁的粘附性确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灌缝胶与沥青路面裂缝壁的粘附性确定方法，测定沥青、集料、灌缝胶的表面能，制备沥青混合料试样并对其进行切割，利用切割的沥青混合料试样的截面代替沥青路面裂缝壁；基于沥青、集料、灌缝胶的表面能，定量计算灌缝胶分别与沥青混合料试样截面的沥青、集料和空隙的粘附功，并确定沥青混合料试样截面的沥青、集料和空隙的面积；最后基于灌缝胶与沥青、集料和空隙的粘附功，以及沥青混合料试样截面的沥青、集料、空隙的面积，计算灌缝胶与沥青混合料试样截面的加权平均粘附功，并依据该加权平均粘附功大小确定灌缝胶与该沥青混合料形成的沥青路面的裂缝壁的粘附性。解决了现有粘附性确定方法不能准确反映灌缝胶实际粘附性的问题。

Description

灌缝胶与沥青路面裂缝壁的粘附性确定方法

技术领域

本发明属于公路工程技术领域，涉及一种灌缝胶与沥青路面裂缝壁的粘附性确定方法。

背景技术

灌缝胶是沥青路面裂缝修补常用的一种封缝材料，其在使用一段时间后普遍出现早期失效的现象，经研究发现，灌缝胶与裂缝壁之间粘附性不足是造成灌缝胶失效的主要原因，因此需要检测灌缝胶-裂缝壁粘附性。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：目前，检测灌缝胶-裂缝壁粘附性的主要方法是根据检测沥青粘附性常规方法衍生出来的一系列通过拉伸或剪切试验等的宏观现象判断灌缝胶粘附性方法，确定指标有界面断裂能(IFE)、伸长率等，不同的试验确定指标各自独立，忽略材料非单一特性，默认沥青、集料、空隙三者对灌缝胶粘附性贡献力度的相同，没有形成精确定量的统一性指标，不能用来准确反映灌缝胶实际粘附性能，难以精确确定实际粘附性。其次，路面加热型密封胶JT/T 740-2015中规定的灌缝胶拉伸试验检验规则为经过3个拉伸循环过程后，在30min之内将试样从拟伸试验机中取出，立即检查试样与水泥混凝土块界面是否有裂缝出现，如有裂缝且长度大于3mm时，判定试样失效，否则判定试样合格。由于试验检测的是灌缝胶-混凝土块粘结界面与灌缝胶-沥青路面裂缝壁材料性能上的差异，不能很好地反应灌缝胶在沥青路面服役过程中的粘附性，且没有确定具体的确定指标，不能为灌缝胶的粘附性能进行分级。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种灌缝胶与沥青路面裂缝壁的粘附性确定方法，将灌缝胶与沥青路面裂缝壁之间的粘附性量化为具体数值，作为二者粘附性确定的指标，以解决现有采用拉伸或剪切等试验的宏观现象判断灌缝胶粘附性的方法不能准确反映灌缝胶实际粘附性的问题，以及现有方法不能对灌缝胶进行分级的问题。

本发明实施例所采用的技术方案是，灌缝胶与沥青路面裂缝壁的粘附性确定方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤S1、测定沥青、集料、灌缝胶的表面能，制备沥青混合料试样并对其进行切割，利用切割的沥青混合料试样的截面代替沥青路面裂缝壁；

步骤S2、基于沥青、集料、灌缝胶的表面能，定量计算灌缝胶分别与沥青混合料试样截面的沥青、集料和空隙的粘附功，并确定沥青混合料试样截面的沥青、集料和空隙的面积；

步骤S3、基于灌缝胶分别与沥青混合料试样截面的沥青、集料和空隙的粘附功，以及沥青混合料试样截面的沥青、集料、空隙的面积，计算灌缝胶与沥青混合料试样截面的加权平均粘附功，并依据该加权平均粘附功的大小确定灌缝胶与该沥青混合料形成的沥青路面的裂缝壁的粘附性。

进一步的，所述步骤S1中，采用接触角法来测定沥青、集料、灌缝胶的表面能，先制备沥青试样、集料试样和灌缝胶试样，然后利用已知表面能的液体做标准液，测量待测的沥青试样、集料试样、灌缝胶试样分别与标准液之间的接触角，进而用该接触角来计算沥青、集料、灌缝胶的表面能色散分量及其极性分量。

进一步的，所述步骤S1中按照下式计算沥青、集料、灌缝胶的表面能色散分量及其极性分量：

其中，γ_l为标准液的表面能，γ_l ^p为标准液的表面能极性分量，γ_l ^d为标准液的表面能色散分量，θ_s为标准液在原料s表面的接触角，γ_s ^p为原料s的表面能极性分量，γ_s ^d为原料s的表面能色散分量，原料s为沥青、集料或灌缝胶。

进一步的，所述步骤S2中灌缝胶与沥青混合料试样截面的沥青的粘附功按照下式计算：

其中，

为灌缝胶—沥青的粘附功；

灌缝胶与沥青混合料试样截面的集料的粘附功按照下式计算：

其中，

为灌缝胶—集料的粘附功；

灌缝胶与沥青混合料试样截面的空隙的粘附功按照下式计算：

其中，

为灌缝胶—空隙的粘附功。

进一步的，所述步骤S2中计算沥青混合料试样截面的沥青、集料和空隙的面积，是对沥青混合料试样进行切割后采集切割的沥青混合料试样截面的原始图像，并对该原始图像进行处理，提取得到沥青、集料和空隙的分布图，基于沥青、集料和空隙的分布图，计算得到沥青混合料试样截面的沥青、集料和空隙的面积。

进一步的，所述沥青混合料试样为圆柱形，所述沥青混合料试样截面为圆柱形沥青混合料试样的横截面；

所述沥青混合料试样截面的沥青、集料和空隙的面积具体按照以下步骤计算：

步骤S21、采集沥青混合料试样截面的原始图像；

步骤S22、对沥青混合料试样截面的原始图像进行预处理，得到集料分布二值图和空隙分布二值图；

步骤S23、基于集料分布二值图和空隙分布二值图，计算出集料、空隙和沥青的面积占沥青混合料试样截面的比例；

步骤S24、依据集料、空隙和沥青占沥青混合料试样截面的比例，按照下式计算沥青混合料试样截面的沥青、集料和空隙所占面积：

其中，S_i表示几何特征i所占面积，P_i表示几何特征i的面积占沥青混合料试样截面面积的比例，D表示沥青混合料试样截面直径，几何特征i为沥青、集料或空隙。

进一步的，所述步骤S3中灌缝胶与沥青混合料试样截面的加权平均粘附功按照下式计算：

其中，W为灌缝胶与沥青混合料试样截面的加权平均粘附功。

进一步的，所述步骤S22对沥青混合料试样截面的原始图像进行预处理，是对其进行修剪、图像灰度化、图像增强、图像分割处理，得到沥青混合料试样截面的集料分布二值图以及空隙分布二值图；

所述图像分割处理，是采用OTSU算法选取不同的阈值对沥青混合料试样截面的灰度图像进行分割，得到沥青混合料试样截面的集料分布二值图以及空隙分布二值图；

所述步骤S23计算沥青、集料和空隙占沥青混合料试样截面的比例，是基于沥青混合料试样截面的集料分布二值图以及空隙分布二值图，分别提取沥青混合料试样截面的空隙以及集料的像素数，然后以沥青混合料的灰度图像的像素总数为基础，求得集料和空隙占沥青混合料试样截面的比例，剩余即为沥青占沥青混合料试样截面的比例。

进一步的，所述图像分割是利用Matlab的graythresh函数求出不同的阈值，然后调用im2bw函数进行图像分割，并采用bwareaopen函数去噪；

所述图像增强是对沥青混合料试样截面的灰度图像进行锐化和平滑处理。

进一步的，所述标准液采用蒸馏水、甘油、甲酰胺；

所述沥青混合料试样为AC-13、AC-20、AC-25或SMA-13沥青混合料试样；

所述接触角的测量采用接触角测量仪进行，且每类测试样品即沥青测试样品、集料测试样品和灌缝胶测试样品均选测6个不同位置，取其平均值作为最终接触角的测量结果。

本发明实施例的有益效果是：

1.对于灌缝胶与沥青路面裂缝壁粘附性的确定，利用沥青混合料试样的平滑截面代替沥青路面裂缝壁，首次提出基于加权平均粘附功的确定指标，直接利用了沥青混合料试样截面的沥青、集料颗粒和空隙占沥青混合料试样截面的比例，定量传达沥青路面裂缝壁各组成部分(沥青、集料、空隙)所占截面面积，精准计算出各组成部分对灌缝胶-裂缝壁粘附性的贡献，有效解决了现有采用拉伸或剪切等宏观现象判断灌缝胶粘附性的方法不能准确反映灌缝胶实际粘附性能的问题。是对以往粘附功指标忽略材料非单一特性，默认沥青、集料、空隙三者对灌缝胶粘附性贡献力度的相同，笼统计算裂缝壁-灌缝胶之间粘附功的更深层次挖掘。

2.在实际使用过程中，利用加权平均粘附功这一确定指标可以定量计算灌缝胶-裂缝壁粘附功的准确数值，对于灌缝胶分级、针对不同沥青混合料路面合理选择灌缝胶有着重要意义。弥补了以往采用拉伸或剪切等宏观现象判断灌缝胶粘附性方法的不精确，颠覆了前人默认的裂缝壁各组成材料与灌缝胶粘附力相同的观念，为后续研究学者作更深入的研究奠定了基础。

3.结合数字图像处理技术确定沥青混合料试样截面的沥青、集料和空隙所占面积，操作方便快捷，准确度高而且成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的试样切割示意图。

图2是本发明实施例的SMA-13截面二维图像。

图3是本发明实施例的AC-13截面二维图像。

图4是本发明实施例的AC-20截面二维图像。

图5是本发明实施例的AC-25截面二维图像。

图6是本发明实施例的SMA-13截面集料颗粒提取图像。

图7是本发明实施例的SMA-13截面空隙提取图像。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种灌缝胶与AC-13、AC-20、AC-25、SMA-13四种沥青混合料形成的路面裂缝壁的粘附性确定方法，具体步骤如下：

第一步、选取原材料并制备沥青试样、灌缝胶试样、集料试样以及沥青混合料，通过躺滴法确定标准液在沥青、灌缝胶和集料表面的接触角：

灌缝胶选用北京嘉格伟业筑路科技有限公司的JG-10型灌缝胶，沥青选用湖南宝利沥青有限公司生产的SBS改性沥青，灌缝胶性能指标如表1所示，SBS改性沥青的性能指标如表2所示，集料采用邯郸武安产玄武岩，其技术指标如表3所示。

表1 JG-10型灌缝胶主要技术指标

测试项目	技术指标	JG-10型灌缝胶
			锥入度(0.1mm)	50-90	68.2
软化点(℃)	≥80	90.5
			流动值(mm)	≤5	2.2
弹性恢复率(％)	30-70	51.8
			低温拉伸	-10℃,50％，3次循环，通过	通过

注：50％对应的拉伸量为7.5mm。

表2 SBS改性沥青技术指标

测试项目	单位	技术指标	测试结果
				针入度(25℃，100g，5s)	0.1mm	30-60	51.2
5℃延度(5cm/min)	cm	≥20	34.8
				软化点(环球法)	℃	≥60	77.8

表3玄武岩技术指标

躺滴法要求待测样品表面干净平整，为了满足试验要求，在测试前必须先对沥青、灌缝胶、集料进行制样。

沥青测试样品的制备步骤如下：

(1)将SBS改性沥青放入烘箱中，分别加热到150℃、170℃和180℃；

(2)将流动状态的热沥青倒入洗净并干燥的浅口圆盘内(直径为6.5cm)，使沥青表面刚好与圆盘口齐平，放置24h，冷却至室温(约20℃)；

(3)用脱脂棉蘸取少量蒸馏水，将沥青表面擦拭干净，除去灰尘等杂质，然后把制得的三种沥青样品分别放入干燥器内干燥12h得到标准沥青试样。

灌缝胶测试样品的制备：

本试验选取的北京嘉格伟业筑路科技有限公司的JG-10型灌缝胶为热灌类改性沥青灌缝胶，其工作温度较高，在制备测试样品时，需将烘箱温度设置为195℃，将其加热到流动状态，然后参照沥青测试样品的制备步骤制备灌缝胶测试样品。

集料测试样品制备步骤如下：

(1)从集料堆中挑选出尺寸在3cm左右(如2.8～3.2cm)接近立方体形状的集料，使其与精密切割机夹具尺寸相近，便于切割打磨；

(2)用精密切割机配套夹具夹紧集料，进行切割处理；

(3)将切割后的集料薄片用砂纸打磨抛光；

(4)用蒸馏水和酒精将集料薄片表面清洗干净，放入120℃烘箱中烘干，然后将集料样品置于干燥器内等待测试。

制备不同类型的沥青混合料试样：

选择SBS改性沥青作为混合料的胶结料，集料为玄武岩，选择优质碱性矿粉作为填料。采用旋转压实仪(SGC)成型AC-13、AC-20、AC-25、SMA-13四种沥青混合料试样，试样尺寸为Φ100mm×150mm，该试样尺寸可依据需求自行调整。如图1用沥青混合料切割机按横截面切割试样，切割高度自定。

灌缝胶适用于处理沥青路面产生的早期病害尤其是线状裂缝，缝的宽度在5mm左右，涉及的仅为沥青混合料所在部位。在处理工艺上一般采用开槽处理，因此，可以用本实施例中切割得到的沥青混合料试样的平滑截面模拟沥青路面裂缝壁。沥青混合料由沥青、集料、空隙组成，在本实施例中通过沥青混合料试样截面的组成成分作为沥青路面裂缝壁的组成成分，根据灌缝胶与各组成分的粘附性，逐步得到灌缝胶与沥青路面裂缝壁的粘附性。

确定标准液：本次试验采用蒸馏水、甘油、甲酰胺作为标准液，试验均在20℃下进行，三种标准液表面能及其分量见表4。

表4三种标准液表面能及其分量

测定标准液在灌缝胶、沥青、集料表面的接触角：

本试验采用DSA100接触角测量仪分别测量标准液与灌缝胶、沥青、集料表面三者之间的接触角，为了减小误差，每类测试样品(沥青、集料、灌缝胶试样)选测两个，每个选测3个不同位置，共获得六个不同位置的测试值，取其平均值作为最终接触角试验结果，测量结果见下表5。

表5三种标准液在原材料表面的接触角

原材料	蒸馏水(°)	甘油(°)	甲酰胺(°)
				SBS改性沥青	92.32	82.25	76.60
灌缝胶	90.11	80.20	70.84
				玄武岩	53.77	33.23	28.53

由于固体表面具有不均匀性、分子运动受缚性等特殊性质，使得固体的表面能(表面张力)不像液体那样能够直接测定出来。因此，固体表面能的测定方法都是间接测定法，本实施例采用接触角法来测定固体的表面能，该方法利用已知表面能的液体做标准液，测量待测固体与标准液之间的接触角，进而用该接触角来换算固体表面能。

第二步、计算灌缝胶、沥青、集料的表面能及其分量；并采集制备的沥青混合料试样截面图像，对采集的沥青混合料试样截面图像进行处理后统计其截面各组成(沥青、集料和空隙)占沥青混合料试样截面的比例：

将标准液与沥青、集料和灌缝胶表面的接触角分别代入下述公式计算沥青的表面能色散分量及其极性分量：

其中，γ_l为标准液的表面能，γ_l ^p为标准液的表面能极性分量，γ_l ^d为标准液的表面能色散分量，θ_s为标准液在原料s表面的接触角，γ_s ^p为原料s的表面能极性分量，γ_s ^d为原料s的表面能色散分量，原料s为沥青、集料或灌缝胶。灌缝胶、沥青、集料的表面能及其分量的计算结果见表6：

表6原材料的表面能及其分量

采集并处理沥青混合料试样截面原始图像：

将沥青混合料试样截面烘干后用数码相机拍照获取目标原始图像，AC-13、AC-20、AC-25、SMA-13四种沥青混合料试样的混合料试样截面原始图像如图2～5所示，为了保持图像尺寸统一，将数码相机的位置固定。然后通过图像修剪、图像灰度化、图像增强(锐化、平滑)、图像分割等处理，得到沥青混合料试样截面的集料分布二值图以及空隙分布二值图，如图6～7所示，把沥青混合料的内部结构简化为：沥青的分布；集料的分布；空隙的分布。具体是采用OTSU算法选取不同的阈值，然后利用选取的阈值对沥青混合料试样截面的灰度图像进行图像分割，得到沥青混合料试样截面的集料分布二值图以及空隙分布二值图，进而统计得到集料、空隙和沥青占沥青混合料试样截面的比例。

在进行图像分割、提取集料或空隙的信息时，集料或空隙被视为目标，剩余部分被视为背景。沥青混合料的灰度图像为图像的像素总数，根据设定的阈值，将集料或空隙进行归属分类，提取出集料或空隙的像素数，进而计算出集料或空隙占沥青混合料试样截面的比例。在求得集料和空隙占沥青混合料试样截面的比例后，剩下的是沥青占沥青混合料试样截面的比例，集料颗粒和空隙的特征相对明显，提取图像较为容易，所以本实施例直接确定不同的阈值提取集料颗粒和空隙的信息。

本实施例利用Matlab工具箱的graythresh函数求出OTSU阈值，然后调用im2bw函数对沥青混合料试样截面的灰度图像进行图像分割，并通过bwareaopen函数去噪。接着，将沥青分布二值图和集料分布二值图导入Matlab进行统计分析，分别计算出四种沥青混合料试样截面的沥青、集料和空隙面积占沥青混合料试样截面的比例，四种沥青混合料试样截面的集料、沥青和空隙占沥青混合料试样截面的比例结果见表7：

表7集料、沥青和空隙占四种沥青混合料试样截面的比例

第三步：依据表6中各原材料的表面能及其分量，计算灌缝胶与沥青混合料试样截面各组成的粘附功；并依据表7中四种沥青混合料试样截面的集料、沥青和空隙面积占沥青混合料试样截面的比例，计算四种沥青混合料试样截面的沥青、集料和空隙所占截面面积：

将灌缝胶、沥青的表面能色散分量及其极性分量，代入下述公式计算灌缝胶—沥青的粘附功：

其中，

为灌缝胶—沥青的粘附功。

将灌缝胶、集料的表面能色散分量及其极性分量，代入下述公式计算灌缝胶—集料的粘附功：

其中，

为灌缝胶—集料的粘附功。

因为当沥青路面裂缝壁表面的空隙被灌缝胶渗入时，此处发生粘附破坏即灌缝胶自身的破坏，需要的能量相当于产生两个新的灌缝胶表面所需能量，即等于灌缝胶的内聚功，可由下述公式计算：

W_c＝2γ；

其中，γ为灌缝胶的表面能，其由灌缝胶表面能的极性分量和色散分量构成，计算公式为：

则有：

其中，

为灌缝胶—空隙的粘附功。灌缝胶与沥青混合料试样截面各组成的粘附功的计算结果见表8：

表8灌缝胶与玄武岩、SBS改性沥青、空隙的粘附功

将沥青混合料试样截面的集料、沥青和空隙面积占沥青混合料试样截面的比例带入下式，将集料、沥青和空隙面积占沥青混合料试样截面的比例转化为其所占截面面积：

其中，S_i表示几何特征i所占截面面积，P_i表示计算的几何特征i的面积所占比例，D表示混合料试样截面直径，几何特征i为沥青、集料或空隙。

第四步：计算灌缝胶与沥青混合料试样截面的加权粘附功，并基于该加权平均粘附功确定灌缝胶与该沥青混合料形成的沥青路面裂缝壁的粘附性：

根据沥青、集料和空隙所占沥青混合料试样截面的面积以及沥青、集料和空隙分别与灌缝胶的粘附功，按下式计算灌缝胶与沥青混合料试样截面的加权粘附功：

其中，W为灌缝胶与沥青混合料试样截面的加权粘附功。最后依据灌缝胶与沥青混合料试样截面的加权粘附功W的大小，判别分析不同沥青混合料形成的沥青路面裂缝壁与灌缝胶的粘结性能，加权平均粘附功越大，灌缝胶与沥青路面裂缝壁的粘附性越好。四种沥青混合料试样截面与灌缝胶的加权平均粘附功计算结果见表9：

表9四种沥青混合料试样截面与灌缝胶A的加权平均粘附功

需要说明的是，本实施例中沥青试样、集料试样、灌缝胶试样和沥青混合料试样的制备，以及标准液的确定无先后顺序，但需要先制备得到沥青试样、集料试样、灌缝胶试样，并确定标准液，才能确定标准液在沥青、灌缝胶和集料表面的接触角，进而才能依次进行各原料的粘附功计算、灌缝胶与沥青混合料试样截面各组成(沥青、集料、空隙)的粘附功计算等工作。同时，需要先制备得到沥青混合料试样，才能进行按横截面切割，进而才能依次进行其横截面原始图像的采集、处理、各组成面积粘其截面面积比例的统计、各组成的截面面积计算等工作。可以先进行第一部分：制备沥青试样、集料试样、灌缝胶试样，计算得到灌缝胶与沥青混合料试样截面各组成(沥青、集料、空隙)的粘附功；再进行第二部分：制备沥青混合料试样，计算得到沥青混合料试样截面各组成的截面面积，最后计算加权平均粘附功，也可以先进行第二部分，再进行第一部分，更可以同时进行这两个部分。当同时进行上述两个部分的操作时，两者的具体哪些步骤同时进行不做限定，尽可能缩短试验时间即可。

本发明实施例提出一种基于加权平均粘附功的灌缝胶与沥青路面裂缝壁的粘附性确定方法，从细观领域确定灌缝胶与沥青路面裂缝壁的粘附性，且为精密仪器测量，引入人为因素的过程较少。且其创新在于提供新的粘附性确定方法，在粘附功计算上进行细化(从灌缝胶与沥青、集料、空隙分开计算粘附功，然后加权平均)，相比于之前研究采用灌缝胶与沥青、集料、空隙整体计算，更为精确。

在实际使用过程中，利用加权平均粘附功这一确定指标可以定量计算灌缝胶-裂缝壁粘附功的准确数值，对于灌缝胶分级、针对不同沥青混合料路面合理选择灌缝胶有着重要意义。弥补了以往采用拉伸或剪切等宏观现象判断灌缝胶粘附性方法的不精确，颠覆了前人默认的裂缝壁各组成材料与灌缝胶粘附力相同的观念，为后续研究学者作更深入的研究奠定了基础。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.灌缝胶与沥青路面裂缝壁的粘附性确定方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤S1、测定沥青、集料、灌缝胶的表面能，制备沥青混合料试样并对其进行切割，利用切割的沥青混合料试样截面代替沥青路面裂缝壁；

步骤S2、基于沥青、集料、灌缝胶的表面能，定量计算灌缝胶分别与沥青混合料试样截面的沥青、集料和空隙的粘附功，并确定沥青混合料试样截面的沥青、集料和空隙的面积；

步骤S3、基于灌缝胶分别与沥青混合料试样截面的沥青、集料和空隙的粘附功，以及沥青混合料试样截面的沥青、集料、空隙的面积，计算灌缝胶与沥青混合料试样截面的加权平均粘附功，并依据该加权平均粘附功的大小确定灌缝胶与该沥青混合料形成的沥青路面的裂缝壁的粘附性；

所述步骤S1中按照下式计算沥青、集料、灌缝胶的表面能色散分量及其极性分量：

其中，γ_l为标准液的表面能，γ_l ^p为标准液的表面能极性分量，γ_l ^d为标准液的表面能色散分量，θ_s为标准液在原料s表面的接触角，γ_s ^p为原料s的表面能极性分量，γ_s ^d为原料s的表面能色散分量，原料s为沥青、集料或灌缝胶；

所述步骤S2中灌缝胶与沥青混合料试样截面的沥青的粘附功按照下式计算：

其中，

为灌缝胶—沥青的粘附功，

为灌缝胶的表面能色散分量，

为沥青的表面能色散分量，

为灌缝胶的表面能极性分量，

为沥青的表面能极性分量；

灌缝胶与沥青混合料试样截面的集料的粘附功按照下式计算：

其中，

为灌缝胶—集料的粘附功，

为灌缝胶的表面能色散分量，

为集料的表面能色散分量，

为灌缝胶的表面能极性分量，

为集料的表面能极性分量；

灌缝胶与沥青混合料试样截面的空隙的粘附功按照下式计算：

其中，

为灌缝胶—空隙的粘附功，

为灌缝胶的表面能色散分量，

为灌缝胶的表面能极性分量；

所述步骤S2中计算沥青混合料试样截面的沥青、集料和空隙的面积，是对沥青混合料试样进行切割后采集切割的沥青混合料试样截面的原始图像，并对该原始图像进行处理，提取得到沥青、集料和空隙的分布图，基于沥青、集料和空隙的分布图，计算得到沥青混合料试样截面的沥青、集料和空隙的面积；

所述沥青混合料试样为圆柱形，所述沥青混合料试样截面为圆柱形沥青混合料试样的横截面；

所述沥青混合料试样截面的沥青、集料和空隙的面积具体按照以下步骤计算：

步骤S21、采集沥青混合料试样截面的原始图像；

步骤S22、对沥青混合料试样截面的原始图像进行预处理，得到集料分布二值图和空隙分布二值图；

步骤S23、基于集料分布二值图和空隙分布二值图，计算出集料、空隙和沥青的面积占沥青混合料试样截面的比例；

步骤S24、依据集料、空隙和沥青占沥青混合料试样截面的比例，按照下式计算沥青混合料试样截面的沥青、集料和空隙所占面积：

其中，S_i表示几何特征i所占面积，P_i表示几何特征i的面积占沥青混合料试样截面面积的比例，D表示沥青混合料试样截面直径，几何特征i为沥青、集料或空隙；

所述步骤S3中灌缝胶与沥青混合料试样截面的加权平均粘附功按照下式计算：

其中，W为灌缝胶与沥青混合料试样截面的加权平均粘附功，S_沥青为沥青所占面积，S_集料为集料所占面积，S_空隙为空隙所占面积；

所述步骤S22对沥青混合料试样截面的原始图像进行预处理，是对其进行修剪、图像灰度化、图像增强、图像分割处理，得到沥青混合料试样截面的集料分布二值图以及空隙分布二值图；

所述图像分割处理，是采用OTSU算法选取不同的阈值对沥青混合料试样截面的灰度图像进行分割，得到沥青混合料试样截面的集料分布二值图以及空隙分布二值图；

所述步骤S23计算沥青、集料和空隙占沥青混合料试样截面的比例，是基于沥青混合料试样截面的集料分布二值图以及空隙分布二值图，分别提取沥青混合料试样截面的空隙以及集料的像素数，然后以沥青混合料的灰度图像的像素总数为基础，求得集料和空隙占沥青混合料试样截面的比例，剩余即为沥青占沥青混合料试样截面的比例；

所述图像分割是利用Matlab的graythresh函数求出不同的阈值，然后调用im2bw函数进行图像分割，并采用bwareaopen函数去噪；

所述图像增强是对沥青混合料试样截面的灰度图像进行锐化和平滑处理。

2.根据权利要求1所述的灌缝胶与沥青路面裂缝壁的粘附性确定方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用接触角法来测定沥青、集料、灌缝胶的表面能，先制备沥青试样、集料试样和灌缝胶试样，然后利用已知表面能的液体做标准液，测量待测的沥青试样、集料试样、灌缝胶试样分别与标准液之间的接触角，进而用该接触角来计算沥青、集料、灌缝胶的表面能色散分量及其极性分量。

3.根据权利要求1所述的灌缝胶与沥青路面裂缝壁的粘附性确定方法，其特征在于，所述标准液采用蒸馏水、甘油、甲酰胺；

所述沥青混合料试样为AC-13、AC-20、AC-25或SMA-13沥青混合料试样；

所述接触角的测量采用接触角测量仪进行，且每类测试样品即沥青测试样品、集料测试样品和灌缝胶测试样品均选测6个不同位置，取其平均值作为最终接触角的测量结果。

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