CN113899686B - 一种公路工程建设用的路面预处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种公路工程建设用的路面预处理方法，包括试件的制备，模拟严寒环境，通过红外相机对拍摄试件表面凝冰红外图，并对红外图像进行区域性分隔，然后在将每个区域的路面露出面积进行计算，最后计算出每个区域路面露出面积占每个区域总面积的百分率，获得路面露出面积占比区间，通过所得区间判断路面的抗凝冰性。本发明通过模拟试验，模拟公路处于严寒环境中的状态，得出公路在加入不同配比的蓄盐材料和涂抹抗凝冰涂料时，所处不同温度环境下，路面结冰情况，从而可以找到在不同寒冷地区最适宜的公路，通过模拟公路处于高温环境，并模拟车辆碾压，观察路面的开裂情况，可以找到应对不同高温地区时最适宜的公路。
Description
技术领域
本发明属于公路工程建设技术领域，具体涉及一种公路工程建设用的路面预处理方法。
背景技术
随着社会的进步与经济的迅速发展，我国公路的建设取得了举世瞩目的成绩。然而由于季节的原因，不同季节的温度环境差异较大，因此因为环境的原因，公路所处的环境可能是严寒或高温环境，这对公路交通事业的发展造成了极大的挑战。
处于严寒环境的公路，对公路路面抗结冰特性是非常重要的，当路面结冰时，路面抗滑性能大幅降低，汽车易打滑失控，严重时甚至需要封闭交通，致使交通瘫痪，而处于高温环境中的公路，水泥的水化作用会释放水化热，而混凝土散热又比较慢，这样就容易导致内部温度升高，产生膨胀，但是外部的热量散发比较快会产生收缩的现象，这样内胀外缩必然会形成温度应力，就会出现混凝土路面表面裂缝的情况，因此公路工程建设中，对环境的适应是非常重要的。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种公路工程建设用的路面预处理方法，通过模拟试验使公路适应性更强的优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种公路工程建设用的路面预处理方法，方法包括如下步骤：
S1：试件的制备：按规程成型标准车辙板试件，车辙试板件时向原材料中加入蓄盐材料和高性能减水剂，向车辙的试板件表面采用滚涂、刷涂或刮涂的方式涂抹抗凝冰涂料。
S2：模拟严寒环境：先模拟严寒环境的降水量，对试件进行淋水，淋水完成后模拟严寒环境温度，将试件放入恒温箱内进行低温保存，观察试件表面的结冰情况。
S3：将试件从恒温箱内取出后，通过红外相机对拍摄试件表面凝冰红外图，并对红外图像进行区域性分隔，然后在将每个区域的路面露出面积进行计算，最后计算出每个区域路面露出面积占每个区域总面积的百分率，获得路面露出面积占比区间，通过所得区间判断路面的抗凝冰性。
S4：将试件重新放入恒温箱内，使试件处于恒温状态。
S5：模拟高温环境：对恒温箱的温度进行调节，模拟高温环境，然后将试件取出后，模拟交通环境，通过碾压设备对试件进行碾压，然后再次放入恒温箱模拟高温环境放置，如此往复。
S6：将试件取出后，对试件表面进行图像采集，将所采集的图像进行分割处理，再将分割后的图像进行灰度处理，得到道路灰度图像，然后构建用于进行路面裂缝检测的路面检测模型，之后将处理后的道路图像输出到路面检测模型中，进行路面裂缝检测。
S7：经过S6步骤获得路面裂缝检测结果，通过路面检测结果，判断路面的抗高温特性。
优选的，所述在S1步骤中，抗凝冰涂料的成分包括氯化钠、碳酸钙、氧化硅、炭黑、硬脂酸和硬脂酸钙。
优选的，所述在S2步骤中，对试件进行淋水环境为200-800mL/min均匀淋水，淋水温度为1-10℃，淋水时间为10-20S，恒温箱的温度控制在-20-0℃。
优选的，所述在步骤S3中，通过借助Matlab采用基于RGB分量对试件红外图像进行区域性分隔，通过运用Matlab计算图像面积的函数计算出试件路面露出面积大小，通过每个区域路面露出面积除于每个区域总面积获得每个区域的路面露出面积百分率，并将各个百分率汇总，取交集，获得路面露出面积占比区间。
优选的，所述在步骤S4中，恒温箱的温度为20-27℃。
优选的，所述在步骤S5中，恒温箱的温度为35-45℃，反复操作3-5次。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过模拟试验，模拟公路处于严寒环境中的状态，并通过计算，可以得出公路在加入不同配比的蓄盐材料和涂抹抗凝冰涂料时，所处不同温度环境下，路面结冰情况，从而可以找到在不同寒冷地区最适宜的公路，有效的提高了路面结冰的防范效果，通过模拟公路处于高温环境，并模拟车辆碾压，观察路面的开裂情况，可以找到应对不同高温地区时最适宜的公路，有效的提高了路面防开裂的效果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
实施例一：
本发明提供一种技术方案：一种公路工程建设用的路面预处理方法，方法包括如下步骤：
S1：试件的制备：按规程成型标准车辙板试件，车辙试板件时向原材料中加入蓄盐材料和高性能减水剂，向车辙的试板件表面采用滚涂、刷涂或刮涂的方式涂抹抗凝冰涂料，抗凝冰涂料的成分包括氯化钠、碳酸钙、氧化硅、炭黑、硬脂酸和硬脂酸钙。
S2：模拟严寒环境：先模拟严寒环境的降水量，对试件进行淋水，淋水环境为200mL/min均匀淋水，淋水温度为10℃，淋水时间为10S，淋水完成后模拟严寒环境温度，将试件放入恒温箱内进行低温保存，恒温箱的温度控制在0℃，观察试件表面的结冰情况。
S3：将试件从恒温箱内取出后，通过红外相机对拍摄试件表面凝冰红外图，并通过借助Matlab采用基于RGB分量对红外图像进行区域性分隔，然后在将每个区域的路面露出面积进行计算，通过运用Matlab计算图像面积的函数计算出试件路面露出面积大小，最后用每个区域路面露出面积除于每个区域总面积获得每个区域的路面露出面积百分率，并将各个百分率汇总，取交集，获得路面露出面积占比区间，通过所得区间判断路面的抗凝冰性。
S4：将试件重新放入恒温箱内，使试件处于恒温状态，恒温箱的温度为 25℃。
S5：模拟高温环境：对恒温箱的温度进行调节，温度为45℃，模拟高温环境，然后将试件取出后，模拟交通环境，通过碾压设备对试件进行碾压，然后再次放入恒温箱模拟高温环境放置，如此往复，反复操作3次。
S6：将试件取出后，对试件表面进行图像采集，将所采集的图像进行分割处理，再将分割后的图像进行灰度处理，得到道路灰度图像，然后构建用于进行路面裂缝检测的路面检测模型，之后将处理后的道路图像输出到路面检测模型中，进行路面裂缝检测。
S7：经过S6步骤获得路面裂缝检测结果，通过路面检测结果，判断路面的抗高温特性。
实施例二：
一种公路工程建设用的路面预处理方法，方法包括如下步骤：
S1：试件的制备：按规程成型标准车辙板试件，车辙试板件时向原材料中加入蓄盐材料和高性能减水剂，向车辙的试板件表面采用滚涂、刷涂或刮涂的方式涂抹抗凝冰涂料，抗凝冰涂料的成分包括氯化钠、碳酸钙、氧化硅、炭黑、硬脂酸和硬脂酸钙。
S2：模拟严寒环境：先模拟严寒环境的降水量，对试件进行淋水，淋水环境为270mL/min均匀淋水，淋水温度为10℃，淋水时间为13S，淋水完成后模拟严寒环境温度，将试件放入恒温箱内进行低温保存，恒温箱的温度控制在-3℃，观察试件表面的结冰情况。
S3：将试件从恒温箱内取出后，通过红外相机对拍摄试件表面凝冰红外图，并通过借助Matlab采用基于RGB分量对红外图像进行区域性分隔，然后在将每个区域的路面露出面积进行计算，通过运用Matlab计算图像面积的函数计算出试件路面露出面积大小，最后用每个区域路面露出面积除于每个区域总面积获得每个区域的路面露出面积百分率，并将各个百分率汇总，取交集，获得路面露出面积占比区间，通过所得区间判断路面的抗凝冰性。
S4：将试件重新放入恒温箱内，使试件处于恒温状态，恒温箱的温度为 25℃。
S5：模拟高温环境：对恒温箱的温度进行调节，温度为43℃，模拟高温环境，然后将试件取出后，模拟交通环境，通过碾压设备对试件进行碾压，然后再次放入恒温箱模拟高温环境放置，如此往复，反复操作3次。
S6：将试件取出后，对试件表面进行图像采集，将所采集的图像进行分割处理，再将分割后的图像进行灰度处理，得到道路灰度图像，然后构建用于进行路面裂缝检测的路面检测模型，之后将处理后的道路图像输出到路面检测模型中，进行路面裂缝检测。
S7：经过S6步骤获得路面裂缝检测结果，通过路面检测结果，判断路面的抗高温特性。
实施例三：
一种公路工程建设用的路面预处理方法，方法包括如下步骤：
S1：试件的制备：按规程成型标准车辙板试件，车辙试板件时向原材料中加入蓄盐材料和高性能减水剂，向车辙的试板件表面采用滚涂、刷涂或刮涂的方式涂抹抗凝冰涂料，抗凝冰涂料的成分包括氯化钠、碳酸钙、氧化硅、炭黑、硬脂酸和硬脂酸钙。
S2：模拟严寒环境：先模拟严寒环境的降水量，对试件进行淋水，淋水环境为390mL/min均匀淋水，淋水温度为8℃，淋水时间为13S，淋水完成后模拟严寒环境温度，将试件放入恒温箱内进行低温保存，恒温箱的温度控制在-5℃，观察试件表面的结冰情况。
S3：将试件从恒温箱内取出后，通过红外相机对拍摄试件表面凝冰红外图，并通过借助Matlab采用基于RGB分量对红外图像进行区域性分隔，然后在将每个区域的路面露出面积进行计算，通过运用Matlab计算图像面积的函数计算出试件路面露出面积大小，最后用每个区域路面露出面积除于每个区域总面积获得每个区域的路面露出面积百分率，并将各个百分率汇总，取交集，获得路面露出面积占比区间，通过所得区间判断路面的抗凝冰性。
S4：将试件重新放入恒温箱内，使试件处于恒温状态，恒温箱的温度为 26℃。
S5：模拟高温环境：对恒温箱的温度进行调节，温度为42℃，模拟高温环境，然后将试件取出后，模拟交通环境，通过碾压设备对试件进行碾压，然后再次放入恒温箱模拟高温环境放置，如此往复，反复操作3次。
S6：将试件取出后，对试件表面进行图像采集，将所采集的图像进行分割处理，再将分割后的图像进行灰度处理，得到道路灰度图像，然后构建用于进行路面裂缝检测的路面检测模型，之后将处理后的道路图像输出到路面检测模型中，进行路面裂缝检测。
S7：经过S6步骤获得路面裂缝检测结果，通过路面检测结果，判断路面的抗高温特性。
实施例四：
一种公路工程建设用的路面预处理方法，方法包括如下步骤：
S1：试件的制备：按规程成型标准车辙板试件，车辙试板件时向原材料中加入蓄盐材料和高性能减水剂，向车辙的试板件表面采用滚涂、刷涂或刮涂的方式涂抹抗凝冰涂料，抗凝冰涂料的成分包括氯化钠、碳酸钙、氧化硅、炭黑、硬脂酸和硬脂酸钙。
S2：模拟严寒环境：先模拟严寒环境的降水量，对试件进行淋水，淋水环境为470mL/min均匀淋水，淋水温度为8℃，淋水时间为12S，淋水完成后模拟严寒环境温度，将试件放入恒温箱内进行低温保存，恒温箱的温度控制在-5℃，观察试件表面的结冰情况。
S3：将试件从恒温箱内取出后，通过红外相机对拍摄试件表面凝冰红外图，并通过借助Matlab采用基于RGB分量对红外图像进行区域性分隔，然后在将每个区域的路面露出面积进行计算，通过运用Matlab计算图像面积的函数计算出试件路面露出面积大小，最后用每个区域路面露出面积除于每个区域总面积获得每个区域的路面露出面积百分率，并将各个百分率汇总，取交集，获得路面露出面积占比区间，通过所得区间判断路面的抗凝冰性。
S4：将试件重新放入恒温箱内，使试件处于恒温状态，恒温箱的温度为 26℃。
S5：模拟高温环境：对恒温箱的温度进行调节，温度为41℃，模拟高温环境，然后将试件取出后，模拟交通环境，通过碾压设备对试件进行碾压，然后再次放入恒温箱模拟高温环境放置，如此往复，反复操作3次。
S6：将试件取出后，对试件表面进行图像采集，将所采集的图像进行分割处理，再将分割后的图像进行灰度处理，得到道路灰度图像，然后构建用于进行路面裂缝检测的路面检测模型，之后将处理后的道路图像输出到路面检测模型中，进行路面裂缝检测。
S7：经过S6步骤获得路面裂缝检测结果，通过路面检测结果，判断路面的抗高温特性。
实施例五：
一种公路工程建设用的路面预处理方法，方法包括如下步骤：
S1：试件的制备：按规程成型标准车辙板试件，车辙试板件时向原材料中加入蓄盐材料和高性能减水剂，向车辙的试板件表面采用滚涂、刷涂或刮涂的方式涂抹抗凝冰涂料，抗凝冰涂料的成分包括氯化钠、碳酸钙、氧化硅、炭黑、硬脂酸和硬脂酸钙。
S2：模拟严寒环境：先模拟严寒环境的降水量，对试件进行淋水，淋水环境为630mL/min均匀淋水，淋水温度为7℃，淋水时间为15S，淋水完成后模拟严寒环境温度，将试件放入恒温箱内进行低温保存，恒温箱的温度控制在-8℃，观察试件表面的结冰情况。
S3：将试件从恒温箱内取出后，通过红外相机对拍摄试件表面凝冰红外图，并通过借助Matlab采用基于RGB分量对红外图像进行区域性分隔，然后在将每个区域的路面露出面积进行计算，通过运用Matlab计算图像面积的函数计算出试件路面露出面积大小，最后用每个区域路面露出面积除于每个区域总面积获得每个区域的路面露出面积百分率，并将各个百分率汇总，取交集，获得路面露出面积占比区间，通过所得区间判断路面的抗凝冰性。
S4：将试件重新放入恒温箱内，使试件处于恒温状态，恒温箱的温度为 23℃。
S5：模拟高温环境：对恒温箱的温度进行调节，温度为39℃，模拟高温环境，然后将试件取出后，模拟交通环境，通过碾压设备对试件进行碾压，然后再次放入恒温箱模拟高温环境放置，如此往复，反复操作4次。
S6：将试件取出后，对试件表面进行图像采集，将所采集的图像进行分割处理，再将分割后的图像进行灰度处理，得到道路灰度图像，然后构建用于进行路面裂缝检测的路面检测模型，之后将处理后的道路图像输出到路面检测模型中，进行路面裂缝检测。
S7：经过S6步骤获得路面裂缝检测结果，通过路面检测结果，判断路面的抗高温特性。
实施例六：
一种公路工程建设用的路面预处理方法，方法包括如下步骤：
S1：试件的制备：按规程成型标准车辙板试件，车辙试板件时向原材料中加入蓄盐材料和高性能减水剂，向车辙的试板件表面采用滚涂、刷涂或刮涂的方式涂抹抗凝冰涂料，抗凝冰涂料的成分包括氯化钠、碳酸钙、氧化硅、炭黑、硬脂酸和硬脂酸钙。
S2：模拟严寒环境：先模拟严寒环境的降水量，对试件进行淋水，淋水环境为750mL/min均匀淋水，淋水温度为5℃，淋水时间为17S，淋水完成后模拟严寒环境温度，将试件放入恒温箱内进行低温保存，恒温箱的温度控制在-10℃，观察试件表面的结冰情况。
S3：将试件从恒温箱内取出后，通过红外相机对拍摄试件表面凝冰红外图，并通过借助Matlab采用基于RGB分量对红外图像进行区域性分隔，然后在将每个区域的路面露出面积进行计算，通过运用Matlab计算图像面积的函数计算出试件路面露出面积大小，最后用每个区域路面露出面积除于每个区域总面积获得每个区域的路面露出面积百分率，并将各个百分率汇总，取交集，获得路面露出面积占比区间，通过所得区间判断路面的抗凝冰性。
S4：将试件重新放入恒温箱内，使试件处于恒温状态，恒温箱的温度为 27℃。
S5：模拟高温环境：对恒温箱的温度进行调节，温度为37℃，模拟高温环境，然后将试件取出后，模拟交通环境，通过碾压设备对试件进行碾压，然后再次放入恒温箱模拟高温环境放置，如此往复，反复操作5次。
S6：将试件取出后，对试件表面进行图像采集，将所采集的图像进行分割处理，再将分割后的图像进行灰度处理，得到道路灰度图像，然后构建用于进行路面裂缝检测的路面检测模型，之后将处理后的道路图像输出到路面检测模型中，进行路面裂缝检测。
S7：经过S6步骤获得路面裂缝检测结果，通过路面检测结果，判断路面的抗高温特性。
本发明通过模拟试验，模拟严寒和高温环境，观察严寒和高温环境下路面结冰和开裂的情况，通过反复试验测试，找到适用于相应环境中的公路，从而可以有效的解决路面结冰和开裂的问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种公路工程建设用的路面预处理方法，其特征在于：方法包括如下步骤：
S1：试件的制备：按规程成型标准车辙板试件，车辙试板件时向原材料中加入蓄盐材料和高性能减水剂，向车辙的试板件表面采用滚涂、刷涂或刮涂的方式涂抹抗凝冰涂料；
S2：模拟严寒环境：先模拟严寒环境的降水量，对试件进行淋水，淋水完成后模拟严寒环境温度，将试件放入恒温箱内进行低温保存，观察试件表面的结冰情况；
S3：将试件从恒温箱内取出后，通过红外相机对拍摄试件表面凝冰红外图，并对红外图像进行区域性分隔，然后在将每个区域的路面露出面积进行计算，最后计算出每个区域路面露出面积占每个区域总面积的百分率，获得路面露出面积占比区间，通过所得区间判断路面的抗凝冰性；
S4：将试件重新放入恒温箱内，使试件处于恒温状态；
S5：模拟高温环境：对恒温箱的温度进行调节，模拟高温环境，然后将试件取出后，模拟交通环境，通过碾压设备对试件进行碾压，然后再次放入恒温箱模拟高温环境放置，如此往复；
S6：将试件取出后，对试件表面进行图像采集，将所采集的图像进行分割处理，再将分割后的图像进行灰度处理，得到道路灰度图像，然后构建用于进行路面裂缝检测的路面检测模型，之后将处理后的道路图像输出到路面检测模型中，进行路面裂缝检测；
S7：经过S6步骤获得路面裂缝检测结果，通过路面检测结果，判断路面的抗高温特性。
2.根据权利要求1所述的一种公路工程建设用的路面预处理方法，其特征在于：在所述S1步骤中，抗凝冰涂料的成分包括氯化钠、碳酸钙、氧化硅、炭黑、硬脂酸和硬脂酸钙。
3.根据权利要求1所述的一种公路工程建设用的路面预处理方法，其特征在于：在所述S2步骤中，对试件进行淋水环境为200-800mL/min均匀淋水，淋水温度为1-10℃，淋水时间为10-20S，恒温箱的温度控制在-20-0℃。
4.根据权利要求1所述的一种公路工程建设用的路面预处理方法，其特征在于：在所述步骤S3中，通过借助Matlab采用基于RGB分量对试件红外图像进行区域性分隔，通过运用Matlab计算图像面积的函数计算出试件路面露出面积大小，通过每个区域路面露出面积除于每个区域总面积获得每个区域的路面露出面积百分率，并将各个百分率汇总，取交集，获得路面露出面积占比区间。
5.根据权利要求1所述的一种公路工程建设用的路面预处理方法，其特征在于：在所述步骤S4中，恒温箱的温度为20-27℃。
6.根据权利要求1所述的一种公路工程建设用的路面预处理方法，其特征在于：在所述步骤S5中，恒温箱的温度为35-45℃，反复操作3-5次。
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