CN115048785A - 一种回收沥青混合料分散均匀性的评测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种回收沥青混合料分散均匀性的评测方法，其特征在于：所述评测方法包括：一）利用所述再生沥青混合料制作多个马歇尔试件；二）对得到的多个马歇尔试件进行切割得到n个截面；三）采集n个所述截面的图像数据；四）对采集的n个所述截面的图像数据均根据方法一进行处理，得到每个所述截面所对应的回收沥青混合料的质心偏离值
和结团度值
，其中i的取值范围为1至n的整数；五）根据公式一获取质心偏离均值
；根据公式二获取结团度均值
；六）根据方法二评价回收沥青混合料的分散均匀性。采用本发明所述的评测方法，能有效评价回收沥青混合料在再生沥青混合料中的分散均匀性，操作方法简单，效率高。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，特别是一种回收沥青混合料分散均匀性的评测方法。
背景技术
现有技术中，为了环保通常利用回收沥青混合料与新集料、新沥青和矿粉等拌合为再生沥青混合料，其中某些大颗粒回收沥青混合料并不是单一的粗集料，而由许多原本分开、各成独立的粒径较小的旧集料在沥青的粘结作用下互相聚合成一个较大粒径的团状颗粒，这种现象称之为回收沥青混合料的结团效应。回收沥青混合料结团严重时，结团颗粒会整体混入其他拌和均匀的沥青混合料中，从而造成再生沥青混合料的离析；而且结团颗粒的质量较差，进而会成为沥青路面的薄弱点，在外力的作用下易产生应力集中，从而造成沥青路面开裂等早期病害。另外，回收沥青混合料在再生沥青混合料中的分布均匀程度也直接影响沥青路面性能。
再生沥青混合料配合比设计是根据抽提或燃烧后旧集料级配而进行设计，但对直接使用的回收沥青混合料结团情况和分布均匀程度并未进行测试与评价，这便隐含了回收沥青混合料中的团粒结构在再生过程中会完全均匀散开的假设。而实际再生过程中团粒结构并不会完全均匀散开，可能结团同时还可能分布不均，故而根据旧集料的级配进行配合比设计具有一定的不合理性，亟待一种针对再生沥青混合料中回收沥青混合料的分散均匀性进行评测的方法，以便更好地服务于再生料配合比设计。
发明内容
针对背景技术的问题，本发明提供一种回收沥青混合料分散均匀性的评测方法，以解决现有技术中无法对再生沥青混合料中回收沥青混合料的分散均匀性进行评测，从而造成再生沥青混合料配比设计不合理，采用上述再生沥青混合料铺就的沥青路面路用性能不理想的问题。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种回收沥青混合料分散均匀性的评测方法，其创新点在于：所述评测方法用于对再生沥青混合料中回收沥青混合料的分散均匀性进行评测，所述再生沥青混合料还包括新集料，所述新集料采用白色集料；所述回收沥青混合料包括旧集料，所述旧集料颜色灰度值较新集料颜色灰度值小；
所述评测方法包括：
一)利用所述再生沥青混合料制作多个马歇尔试件；
二)对得到的多个马歇尔试件进行切割得到n个截面；
三)采集n个所述截面的图像数据；
四)对采集的n个所述截面的图像数据均根据方法一进行处理，得到每个所述截面所对应的回收沥青混合料的质心偏离值Si和结团度值Ii，其中i的取值范围为1至n的整数；
五)根据公式一获取质心偏离均值
根据公式二获取结团度均值
所述公式一为：
所述公式二为：
六)根据方法二评价回收沥青混合料的分散均匀性；
所述方法一包括：
基于MATLAB软件，对第i个截面的图像数据根据以下步骤处理：
1)根据ROI函数获取第i个截面的目标区域图像的几何中心坐标(xipc,yipc)；
1)对第i个截面的目标区域图像进行灰度化、对比度增强和二值化处理得到二值化图像；
2)根据对象的灰度值采用阈值分割法对所述二值化图像进行处理：剔除新集料、沥青和孔隙，保留旧集料的颗粒，得到旧集料二值化图像；
3)设所述旧集料二值化图像中共有m个旧集料颗粒，根据ROI函数获取旧集料二值化图像中每个旧集料颗粒的质心坐标(xj,yj)及每个旧集料颗粒的面积Aj；其中j为1至m的整数；
4)采用不同半径的卷积算子对旧集料二值化图像进行膨胀处理，然后再对旧集料颗粒进行凸包标记以识别结团颗粒，设结团颗粒共有p个，根据ROI函数获取每个结团颗粒的面积Bk；其中k为1至p的整数；
5)根据公式三获取质心偏离值Si，根据公式四获取结团度值Ii；
所述公式三为：
其中，SiRAP为第i个截面的旧集料二值化图像中旧集料颗粒的总面积，根据公式五获取；
所述公式四为：
其中，Sijt为第i个截面的旧集料二值化图像中所述结团颗粒的总面积，根据公式六获取；
所述公式五为：
所述公式六为：
所述方法二包括：
如果
且
则所述回收沥青混合料的分散均匀性为优良；
如果
且
则所述回收沥青混合料的分散均匀性为合格；
如果
或
则所述回收沥青混合料的分散均匀性为不合格。
作为优化，所述马歇尔试件至少4个，将多个马歇尔试件分为2组；其中一组所辖的每个马歇尔试件均切割为三等分，每个马歇尔试件经切割得到4个截面；另一组所辖的每个马歇尔试件均切割为两等分，每个马歇尔试件经切割得到2个截面。
作为优化，所述步骤三)中，对每个所述截面的图像数据采集均应使光照强度、拍照角度和高度一致。
本发明的原理如下：
本发明通过对制作的马歇尔试件进行切割得到多个截面，然后利用MATLAB编程实现对截面的数字图像处理，能够精确识别各个截面所呈现的再生沥青混合料中的新、旧集料并将其区分，再精确获取截面中各个旧集料颗粒的质心坐标和面积，从而可以通过公式三对旧集料颗粒在各个截面上的分布均匀程度进行评价，本发明创造性地利用旧集料颗粒在截面上的平均几何中心与目标区域几何中心的距离差(即质心偏离值Si)来评价上述分布均匀程度，既客观还简化了计算复杂程度。进一步对截面的图像数据进行膨胀处理和凸包标记以识别旧集料颗粒中的结团颗粒，从而利用公式四对各个截面上旧集料颗粒的结团颗粒的占比来评价回收沥青混合料的结团程度，然后，通过对各个截面的评价数据取平均值，得到受测的再生沥青混合料的质心偏离均值
和结团度均值
从而降低测试误差，提高测试准确度。由于回收沥青混合料的结团程度和其在再生沥青混合料中的分布均匀性均会影响其路用性能，所以本发明对再生沥青混合料的分散均匀性评价兼顾了回收沥青混合料的分布均匀性(即质心偏离均值
)和结团程度(结团度均值
)，从而建立模型以精确对再生沥青混合料中回收沥青混合料的分布均匀性和结团程度进行评价，根据评价结果，有助于分析不同生产工艺(譬如：拌和温度、拌和时间和新旧料添加顺序等)对再生沥青混合料路用性能的影响，从而合理地确定相关生产工艺，提高再生沥青混合料的路用性能。
由此可见，本发明具有如下的有益效果：采用本发明所述的评测方法简单、快捷、易于操作，能为再生沥青混合料的再生料配合比设计以及工艺改进提供准确的数据支持，能有助于提高再生沥青混合料的路用性能。
附图说明
本发明的附图说明如下。
附图1为浸水残留稳定度与质心偏离均值的关系示意图；
附图2为浸水残留稳定度与结团度均值的关系示意图；
附图3为冻融劈裂抗拉强度比与质心偏离均值的关系示意图；
附图4为冻融劈裂抗拉强度比与结团度均值的关系示意图；
附图5为最大弯拉应变与质心偏离均值的关系示意图；
附图6为最大弯拉应变与结团度均值的关系示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本实施例中，对再生沥青混合料中的回收沥青混合料分散均匀性的评测方法包括以下步骤：
一)利用所述再生沥青混合料制作多个马歇尔试件；
本实施例中，新沥青采用70#基质沥青，新集料采用白色破碎砾石，回收沥青混合料中的旧集料的颜色灰度值较小，以能有效与新集料通过灰度值进行区别为准，以便于能从再生沥青混合料中识别出旧集料颗粒；
二)对得到的多个马歇尔试件进行切割得到n个截面；本实施例采用4个马歇尔试件，其中2个试件每个切割为3等分，每个试件得到4个截面，另外2个试件每个一分为二，每个试件得到2个截面；
三)采集n个所述截面的图像数据；为了提高测试精度，对每个所述截面的图像数据采集均应使光照强度、拍照角度和高度一致。
四)对采集的n个所述截面的图像数据均根据方法一进行处理，得到每个所述截面所对应的回收沥青混合料的质心偏离值Si和结团度值Ii，其中i的取值范围为1至n的整数；
五)根据公式一获取质心偏离均值
根据公式二获取结团度均值
所述公式一为：
所述公式二为：
六)根据方法二评价回收沥青混合料的分散均匀性；
所述方法一包括：
基于MATLAB软件，对第i个截面的图像数据根据以下步骤处理：
1)根据ROI函数获取第i个截面的目标区域图像的几何中心坐标(xipc,yipc)；
1)对第i个截面的目标区域图像进行灰度化、对比度增强和二值化处理得到二值化图像；
2)根据对象的灰度值采用阈值分割法对所述二值化图像进行处理：剔除新集料、沥青和孔隙，保留旧集料的颗粒，得到旧集料二值化图像；
3)设所述旧集料二值化图像中共有m个旧集料颗粒，根据ROI函数获取旧集料二值化图像中每个旧集料颗粒的质心坐标(xj,yj)及每个旧集料颗粒的面积Aj；其中j为1至m的整数；
4)采用不同半径的卷积算子对旧集料二值化图像进行，膨胀处理，然后再对旧集料颗粒进行凸包标记以识别结团颗粒，设结团颗粒共有p个，根据ROI函数获取每个结团颗粒的面积Bk；其中k为1至p的整数；
5)根据公式三获取质心偏离值Si，根据公式四获取结团度值Ii；
所述公式三为：
其中，SiRAP为第i个截面的旧集料二值化图像中旧集料颗粒的总面积，根据公式五获取；
所述公式四为：
其中，Sijt为第i个截面的旧集料二值化图像中所述结团颗粒的总面积，根据公式六获取；
所述公式五为：
所述公式六为：
所述方法二包括：
如果：
且
则所述回收沥青混合料的分散均匀性评价为优良；
如果：
且
或者
且
则所述回收沥青混合料的分散均匀性评价为合格；
如果：
或
则所述回收沥青混合料的分散均匀性评价为不合格。
表一是本实施例中按上述方法获取的一个再生沥青混合料中回收沥青混合料分散均匀性的测试结果：
表一
由表一可知：
且
所述该再生沥青混合料中的回收沥青混合料的分散均匀性评价为合格。
对于回收沥青混合料的分散均匀性与再生沥青混合料路用性能的关系，本发明根据上述方法对另外的5个级配的再生沥青混合料进行了回收沥青混合料分散均匀性测评，然后对上述6个不同的再生沥青混合料均进行了水稳定性试验(包括浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验)和低温小梁弯曲试验，试验结果如表二和表三以及附图1至附图6所示：
表三
表四
从上述试验结果可以看出，不管是浸水残留稳定度、冻融劈裂抗拉强度比还是最大弯拉应变都随着再生沥青混合料中的回收沥青混合料的分散均匀性数值的升高而降低，所以回收沥青混合料的分散均匀性与再生沥青混合料的路用性能具有很强的相关性。通过本发明所述的方法进行量化的评测，以便于在实际使用中通过改善拌合工艺来调整回收沥青混合料在再生沥青混合料中的分散均匀性，从而提高再生沥青混合料的路用性能。
Claims (3)
1.一种回收沥青混合料分散均匀性的评测方法，其特征在于：所述评测方法用于对再生沥青混合料中回收沥青混合料的分散均匀性进行评测，所述再生沥青混合料还包括新集料，所述新集料采用白色集料；所述回收沥青混合料包括旧集料，所述旧集料颜色灰度值较新集料颜色灰度值小；
所述评测方法包括：
一)利用所述再生沥青混合料制作多个马歇尔试件；
二)对得到的多个马歇尔试件进行切割得到n个截面；
三)采集n个所述截面的图像数据；
四)对采集的n个所述截面的图像数据均根据方法一进行处理，得到每个所述截面所对应的回收沥青混合料的质心偏离值Si和结团度值Ii，其中i的取值范围为1至n的整数；
五)根据公式一获取质心偏离均值
根据公式二获取结团度均值
所述公式一为：
所述公式二为：
六)根据方法二评价回收沥青混合料的分散均匀性；
所述方法一包括：
基于MATLAB软件，对第i个截面的图像数据根据以下步骤处理：
1)根据ROI函数获取第i个截面的目标区域图像的几何中心坐标(xipc,yipc)；
1)对第i个截面的目标区域图像进行灰度化、对比度增强和二值化处理得到二值化图像；
2)根据对象的灰度值采用阈值分割法对所述二值化图像进行处理：剔除新集料、沥青和孔隙，保留旧集料的颗粒，得到旧集料二值化图像；
3)设所述旧集料二值化图像中共有m个旧集料颗粒，根据ROI函数获取旧集料二值化图像中每个旧集料颗粒的质心坐标(xj,yj)及每个旧集料颗粒的面积Aj；其中j为1至m的整数；
4)采用不同半径的卷积算子对旧集料二值化图像进行膨胀处理，然后再对旧集料颗粒进行凸包标记以识别结团颗粒，设结团颗粒共有p个，根据ROI函数获取每个结团颗粒的面积Bk；其中k为1至p的整数；
5)根据公式三获取质心偏离值Si，根据公式四获取结团度值Ii；
所述公式三为：
其中，SiRAP为第i个截面的旧集料二值化图像中旧集料颗粒的总面积，根据公式五获取；
所述公式四为：
其中，Sijt为第i个截面的旧集料二值化图像中所述结团颗粒的总面积，根据公式六获取；
所述公式五为：
所述公式六为：
所述方法二包括：
如果：
且
则所述回收沥青混合料的分散均匀性评价为优良；
如果：
且
或者
且
则所述回收沥青混合料的分散均匀性评价为合格；
如果：
或
则所述回收沥青混合料的分散均匀性评价为不合格。
2.如权利要求1所述的回收沥青混合料分散均匀性的评测方法，其特征在于：所述马歇尔试件至少4个，将多个马歇尔试件分为2组；其中一组所辖的每个马歇尔试件均切割为三等分，每个马歇尔试件经切割得到4个截面；另一组所辖的每个马歇尔试件均切割为两等分，每个马歇尔试件经切割得到2个截面。
3.如权利要求1或2所述的回收沥青混合料分散均匀性的评测方法，其特征在于：所述步骤三)中，对每个所述截面的图像数据采集均应使光照强度、拍照角度和高度一致。
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115048785B (zh) | 2024-03-19 |
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