CN114486957A - 一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法 - Google Patents

一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114486957A
CN114486957A CN202210125480.9A CN202210125480A CN114486957A CN 114486957 A CN114486957 A CN 114486957A CN 202210125480 A CN202210125480 A CN 202210125480A CN 114486957 A CN114486957 A CN 114486957A
Authority
CN
China
Prior art keywords
asphalt mixture
test piece
neutron
microscopic structure
test
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210125480.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114486957B (zh
Inventor
单丽岩
李志伟
齐小飞
杨鑫
田沛欣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Institute of Nuclear Physics and Chemistry China Academy of Engineering Physics
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Institute of Nuclear Physics and Chemistry China Academy of Engineering Physics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology, Institute of Nuclear Physics and Chemistry China Academy of Engineering Physics filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN202210125480.9A priority Critical patent/CN114486957B/zh
Publication of CN114486957A publication Critical patent/CN114486957A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114486957B publication Critical patent/CN114486957B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/05—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using neutrons

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法，属于沥青混合料细观结构测试技术领域。该测试方法包括如下步骤：首先制备待测沥青混合料圆柱体试件；其次在中子成像系统控制软件操作界面观察旋转过程中试件的投影是否在转换屏和相机视场范围内；然后对沥青混合料试件进行层析成像试验；试验结束后关闭中子源，对试件进行重构，并输出断层图像；最后对中子断层图像进行增强处理和阈值分割，分别对图像中的集料、砂浆和空隙进行提取，确定沥青混合料的细观结构。本发明提出的基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法，为沥青混合料细观结构的测试提供了一种新的方法，是对现阶段沥青混合料细观结构测试方法的有益补充。

Description

一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法
技术领域
本发明涉及一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法，属于沥青混合料细观结构测试技术领域。
背景技术
沥青混合料是一种非均质多相复合材料，其细观结构的不唯一性对混合料的路用性能具有十分重要的影响，沥青混合料的细观结构研究是描述其行为特征的理论基础和重要途径。目前，沥青混合料的细观结构主要采用X-ray CT和数字图像处理技术确定，且利用X-ray CT技术对沥青混合料内部细观结构特征的定量研究也已比较成熟。
中子成像是一种先进的无损检测技术，与X-ray成像类似，它是利用中子束穿过被测物体时强度上的衰减变化，对被测物体进行透视成像，从而反映被测物体内部材料的空间分布和各种缺陷等信息。但与X-ray成像不同的是，中子强度的衰减主要与被测物体所含元素有关，而X-ray强度的衰减主要与被测物体的密度有关。中子成像技术具有与X-ray成像技术不同的特点，它在检测高密度材料内部结构和缺陷、鉴别某些原子序数相近的材料分布等方面是X-ray成像技术的有益补充。
目前，在采用X-ray CT技术测试沥青混合料的细观结构时，由于集料和砂浆的密度较接近，在对X-ray图像中的集料进行提取时，部分集料会被识别为砂浆，导致集料提取不完整。由于集料与沥青所含氢元素含量差别较大，且中子对氢元素十分敏感，因此中子是检测混合料中集料的理想方法，若借助中子成像技术测试沥青混合料的细观结构，将有助于更准确地区分集料和砂浆，弥补X-ray区分集料和砂浆的不足。但现阶段仍缺乏利用中子成像技术对沥青混合料细观结构的测试。因此，有必要提出一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法，为确定更准确的沥青混合料细观结构提供帮助。
发明内容
本发明的目的是针对目前缺乏利用中子成像技术对沥青混合料细观结构测试的问题，而提出一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法，包括以下步骤：
步骤一：采用旋转压实仪成型沥青混合料试件，然后在压实成型后的试件中心进行钻芯并将钻芯后的试件两端切割，得到待测沥青混合料圆柱体试件；
步骤二：将步骤一中的沥青混合料圆柱体试件放置于冷中子成像系统的承样平台中心位置，并开启中子源；
步骤三：将承样平台旋转360°，通过中子成像系统控制软件操作界面观察在旋转过程中试件的投影是否均在转换屏和相机视场范围内，若超出范围，调整承样平台位置，使试件的投影在整个旋转过程中均在转换屏和相机视场范围内；
步骤四：设置扫描角度间隔和每个角度的成像时间，对沥青混合料试件进行层析成像试验；
步骤五：试验结束后关闭中子源，通过中子成像系统的图像处理软件对试件进行重构，并输出重构试件的断层图像，获取沥青混合料的中子断层图像；
步骤六：采用灰度变换增强算法和中值滤波降噪算法对中子断层图像进行增强处理，采用环状分区OTSU算法对增强后的断层图像进行阈值分割处理，分别对图像中的集料、砂浆和空隙进行提取，得到沥青混合料的细观组成结构。
相对于现有技术，本发明具有如下的有益效果：
本发明借助中子成像技术提出了一种沥青混合料细观结构的测试方法，该方法是对现阶段沥青混合料细观结构测试方法的有益补充，有助于更准确地获取沥青混合料的细观结构，为建立沥青混合料宏观性能与细观结构之间的联系、帮助理解其宏观力学行为提供重要基础。
附图说明
图1为试件的投影图像
图2为沥青混合料的中子断层图像
图3为增强处理后的中子断层图像
图4为集料图像
图5为砂浆图像
图6为空隙图像
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：本实施方式以本发明的技术方案为前提下进行实施，并结合附图给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施方式，任何的等同替换都在本发明的保护范围之内。
步骤一：采用旋转压实仪成型沥青混合料试件，然后在压实成型后的试件中心进行钻芯并将钻芯后的试件两端切割，得到待测沥青混合料圆柱体试件，待测圆柱体试件的尺寸为
Figure BDA0003500192030000031
步骤二：将步骤一中的沥青混合料圆柱体试件放置于冷中子成像系统的承样平台中心位置，并开启中子源；
步骤三：将承样平台旋转360°，通过中子成像系统控制软件操作界面观察在旋转过程中试件的投影是否均在转换屏和相机视场范围内，若超出范围，调整承样平台位置，使试件的投影在整个旋转过程中均在转换屏和相机视场范围内，试件的投影图像如图1所示；
步骤四：设置扫描角度间隔和每个角度的成像时间，对沥青混合料试件进行层析成像试验，本方法的扫描角度间隔为0.2°，每个角度的成像时间为100s；
步骤五：试验结束后关闭中子源，通过中子成像系统的图像处理软件对试件进行重构，并输出重构试件的断层图像，获取沥青混合料的中子断层图像，如图2所示；
步骤六：采用灰度变换增强算法和中值滤波降噪算法对中子断层图像进行增强处理，处理后的图像如图3所示；采用环状分区OTSU算法对增强后的断层图像进行阈值分割处理，分别对图像中的集料、砂浆和空隙进行提取，得到沥青混合料的细观组成结构。
提取后的图像如图4-图6所示，从提取的结果可知，此方法能够较为完整地将集料和砂浆提取出来，但提取空隙的效果不理想。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，采用等同替换或等效变换形成的技术方案，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：采用旋转压实仪成型沥青混合料试件，然后在压实成型后的试件中心进行钻芯并将钻芯后的试件两端切割，得到待测沥青混合料圆柱体试件；
步骤二：将步骤一中的沥青混合料圆柱体试件放置于冷中子成像系统的承样平台中心位置，并开启中子源；
步骤三：将承样平台旋转360°，通过中子成像系统控制软件操作界面观察在旋转过程中试件的投影是否均在转换屏和相机视场范围内，若超出范围，调整承样平台位置，使试件的投影在整个旋转过程中均在转换屏和相机视场范围内；
步骤四：设置扫描角度间隔和每个角度的成像时间，对沥青混合料试件进行层析成像试验；
步骤五：试验结束后关闭中子源，通过中子成像系统的图像处理软件对试件进行重构，并输出重构试件的断层图像，获取沥青混合料的中子断层图像；
步骤六：采用灰度变换增强算法和中值滤波降噪算法对中子断层图像进行增强处理，采用环状分区OTSU算法对增强后的断层图像进行阈值分割处理，分别对图像中的集料、砂浆和空隙进行提取，得到沥青混合料的细观组成结构。
CN202210125480.9A 2022-02-10 2022-02-10 一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法 Active CN114486957B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210125480.9A CN114486957B (zh) 2022-02-10 2022-02-10 一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210125480.9A CN114486957B (zh) 2022-02-10 2022-02-10 一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114486957A true CN114486957A (zh) 2022-05-13
CN114486957B CN114486957B (zh) 2023-03-24

Family

ID=81478429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210125480.9A Active CN114486957B (zh) 2022-02-10 2022-02-10 一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114486957B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8648314B1 (en) * 2011-07-22 2014-02-11 Jefferson Science Associates, Llc Fast neutron imaging device and method
CN106651896A (zh) * 2016-09-30 2017-05-10 南京航空航天大学 沥青混合料的ct图像的材质分类方法
CN110146527A (zh) * 2019-07-01 2019-08-20 哈尔滨工业大学 一种基于小角中子散射技术的沥青三维微观结构确定方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8648314B1 (en) * 2011-07-22 2014-02-11 Jefferson Science Associates, Llc Fast neutron imaging device and method
CN106651896A (zh) * 2016-09-30 2017-05-10 南京航空航天大学 沥青混合料的ct图像的材质分类方法
CN110146527A (zh) * 2019-07-01 2019-08-20 哈尔滨工业大学 一种基于小角中子散射技术的沥青三维微观结构确定方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴世法: "《近代成象技术与图象处理》", 31 March 1997 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114486957B (zh) 2023-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Computational investigation on mass diffusivity in Portland cement paste based on X-ray computed microtomography (μCT) image
Xue et al. Comparison of mercury intrusion porosimetry and multi-scale X-ray CT on characterizing the microstructure of heat-treated cement mortar
Tatone et al. Characterization of the effect of normal load on the discontinuity morphology in direct shear specimens using X-ray micro-CT
Du Plessis et al. Standard method for microCT-based additive manufacturing quality control 2: Density measurement
Tian et al. An investigation on the three-dimensional transport of chloride ions in concrete based on X-ray computed tomography technology
CN110391015A (zh) 一种基于影像组学量化肿瘤免疫状态的方法
Lowe et al. Microstructural analysis of TRISO particles using multi-scale X-ray computed tomography
Mac et al. Analysis of autogenous shrinkage-induced microcracks in concrete from 3D images
Qian et al. Quantitative characterization of three-dimensional pore structure in hardened cement paste using X-ray microtomography combined with centrifuge driven metal alloy intrusion
Stamati et al. Tensile failure of micro-concrete: from mechanical tests to FE meso-model with the help of X-ray tomography
CN113155872B (zh) 一种连铸坯内部质量无损检测方法
Sugiyama et al. Advancing concrete durability research through X-ray computed tomography
CN114486957B (zh) 一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法
CN111739149A (zh) 一种岩石ct扫描图像的油水分布连续性修复方法
Hilloulin et al. Modular deep learning segmentation algorithm for concrete microscopic images
Polaczyk et al. Quantification of asphalt mixture interlocking utilizing 2D and 3D image processing
West et al. Improved visual inspection of advanced gas-cooled reactor fuel channels
CN105161147A (zh) 一种压水堆乏燃料元件三维中子照相无损检测方法
Benson et al. CARDIFRC®–Development and mechanical properties. Part II: Fibre distribution
Tan et al. Evaluation of transport properties of deteriorated concrete due to calcium leaching with coupled CT image analysis and random walk simulation
Zhang et al. Study on Void Structure Reconstruction of Asphalt Mixture by X‐Ray Computed Tomography and Otsu’s Method
Kumar et al. A stereological approach to estimation of fibre distribution in concrete
Yio Characterising the microstructure of cement-based materials using laser scanning confocal microscopy
Ren et al. Calibration of wall effects in mesostructure modelling of concrete using marker-controlled watershed segmentation
EP3722793B1 (en) Method for inspecting components using computed tomography

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant