CN115452659B - 利用图像特征评价沥青激活剂在旧沥青中扩散能力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用图像特征评价沥青激活剂在旧沥青中扩散能力的方法，在制备的旧沥青膜上定量滴涂沥青激活剂，沥青激活剂在旧沥青表面发生扩散，将不同扩散时长的旧沥青膜作为测试试件，在荧光灯下进行拍照，并利用图像处理软件对照片进行分析，建立荧光强度与沥青激活剂扩散时长的关系；对沥青激活剂平均亮度进行标定，构建沥青激活剂体积与平均亮度的关系，根据对沥青激活剂亮度的标定计算各时段沥青激活剂扩散的体积，据此判断沥青激活剂在旧沥青膜表面的扩散能力和扩散速率。本方法易于操作，科学合理，试验耗时短，准确性较高，对于构建激活剂作用效果的评价指标体系有促进作用。

Description

利用图像特征评价沥青激活剂在旧沥青中扩散能力的方法
技术领域
本发明属于道路工程领域，具体地说，涉及一种利用图像特征评价沥青激活剂在旧沥青中扩散能力的方法。
背景技术
在道路工程领域中，RAP料的高效再生利用已成为道路交通发展的必然趋势。由于沥青在储存、拌和、摊铺和长期服役过程中受到热、氧及紫外照射等环境因素的作用，使其难以满足使用要求，因此老化沥青的性能恢复成为了RAP料高效再生利用的关键要素。老化沥青性能可以依靠激活剂对其化学组分和胶体结构进行调整，从而达到改善其性能的目的。良好的沥青路面激活剂能够充分扩散到旧沥青内部，补充旧沥青中轻组分，起到激发旧沥青性能的效果。但激活剂在旧沥青表面的扩散效果无法进行直观评价。目前市面上使用较多的激活剂有效成分以芳香族油分为主，种类较多，如植物油、芳烃油等；激活剂中含有大量不饱和烃及其衍生物，此类物质能吸收紫外光中波长较短、能量较高的光子，随后放出波长较长且能量较低的光子，产生荧光。
激活剂的扩散能力对旧沥青激活效果的影响至关重要，但是目前来说，激活剂在旧沥青表面的扩散作用无法进行直观的观测，只能通过对激活后的旧沥青进行性能试验才能判断。因此本方法提出了对不同体积的激活剂亮度进行标定，通过分析各个时段旧沥青膜表面的激活剂亮度，可定量的计算各时段激活剂扩散的体积和扩散速率，便于比较不同种类激活剂的扩散能力。
由于沥青自流平后表面极为光滑，容易造成镜面反射，即荧光光线投射到表面光滑的沥青膜上时，反射光仍平行射出，所以拍照系统的改变对光线反射的角度影响较大，会对重复性试验和平行试验带来较大误差；使用平整白纸对旧沥青膜表面进行处理，使旧沥青膜表面平整的同时变得略显粗糙，因此荧光光源的反射光不再平行，而是射向各个方向，即使沥青膜产生漫反射现象，因此借助荧光光线在旧沥青膜表面的漫反射现象可以对激活剂进行更好地观察。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用图像特征评价沥青激活剂在旧沥青中扩散能力的方法。
本发明构思如下：激活剂滴涂在沥青膜上时，受黑色沥青膜吸收光线的影响，无法直观观测出激活剂是否与旧沥青膜发生扩散反应。由于激活剂中存在荧光成分，所以激活剂在荧光光线的照射下，可与旧沥青膜做出明显区分；同时随着激活剂不断地与旧沥青膜发生扩散作用，会使激活剂中的荧光亮度逐渐减弱，直至与沥青膜完全扩散完毕后消失。
利用图像识别软件可以调节图片参数，建立荧光亮度与激活剂扩散时长的关系；将选点图片调整为灰度图片，可以统计图像每个亮度级别的像素数量，计算图像的平均亮度。因此，可以对激活剂与旧沥青膜不同反应时间的图像进行处理分析，通过其平均亮度来判断激活剂的扩散情况，从而可以分析评价不同激活剂在旧沥青膜上的扩散能力，通过对不同体积的沥青激活剂亮度进行标定，可以建立沥青激活剂扩散时长与沥青激活剂体积的关系，从而计算得到该沥青激活剂的扩散速率。
为了实现本发明目的，本发明提供一种利用图像特征评价沥青激活剂在旧沥青中扩散能力的方法，所述方法包括：制备旧沥青膜，在旧沥青膜上定量滴涂沥青激活剂，使沥青激活剂在旧沥青表面发生扩散，将不同扩散时长的旧沥青膜作为测试试件，在荧光灯下进行拍照，并利用图像处理软件对照片进行分析，建立荧光强度与沥青激活剂扩散时长的关系，同时对沥青激活剂平均亮度进行标定，构建沥青激活剂体积与平均亮度的关系；根据对沥青激活剂亮度的标定计算各时段沥青激活剂扩散的体积，据此判断沥青激活剂在旧沥青膜表面的扩散能力和扩散速率。
进一步地，所述方法包括以下步骤：
1）利用三氯乙烯提取废旧沥青混合料中的旧沥青；
2）将旧沥青置于150℃±5℃的烘箱中加热，使旧沥青加热至熔融状态；
3）将熔融状态的旧沥青浇筑到表面平整且耐高温模具的旧沥青膜成型槽中使沥青略高于模具边缘，并在室温中冷却1h~1.5h，冷却后使用热刮刀沿模具边缘将高出的沥青刮去，将旧沥青连带模具放置到150℃±5℃的烘箱中加热25min~30min以除去沥青膜表面产生的气泡和毛糙；
4）取出模具后，用表面平整的白纸覆盖在模具上方，保证覆盖时旧沥青表面平整，室温冷却5min~10min后置于-10℃±5℃的低温箱中养生5min~10min，养生结束后立即揭去模具表面上方覆盖的白纸，得到表面平整的旧沥青膜，同时使用白纸可以去除沥青膜表面的镜面反光效果，将带有模具的旧沥青膜放置室温中养生1h~2h；
5）在所述旧沥青膜上滴加体积为V0的沥青激活剂，涂抹均匀，并立即盖上盖玻片， 使沥青激活剂在旧沥青表面发生扩散，将不同扩散时长的旧沥青膜作为测试试件；其中，5
Figure 741904DEST_PATH_IMAGE001
L≤V0≤10
Figure 146340DEST_PATH_IMAGE001
L；
6）分别将体积为V0-4、V0-3、V0-2、V0-1、V0、V0+1、V0+2的与步骤5）相同的沥青激活剂滴加到所述旧沥青膜上，并立即盖上盖玻片使沥青激活剂在盖玻片下涂布均匀，以此来对不同体积的沥青激活剂亮度进行标定，将其作为沥青激活剂标定试件；
7）荧光灯光强为30μW/cm2~80μW/cm2，将测试试件和标定试件置于荧光灯下，并在除黑色和白色以外的背景下进行拍照；其中，荧光灯的光源位于旧沥青膜一侧，光源水平距离旧沥青膜的位置为5cm-15cm，荧光灯距离旧沥青膜的高度为5cm-10cm，当荧光光线水平射入时，保证荧光光线覆盖全部拍照区域；
8）将拍照设备固定在旧沥青膜上方20cm-40cm处，在0h-1h内每隔10min±1min对测试试件进行一次拍照，且拍摄过程在暗室中进行，避免环境光对成像效果造成影响；标定试件在制备结束后立即拍照；
9）分别对比0h-1h内沥青激活剂的荧光亮度变化，在不同扩散时长的照片中截取相同点位、相同像素点数的图像，并将其调整为灰度图像，进行图像分析，图像中像素点的平均值即为该图像的平均亮度；
10）按照步骤9）的图像处理方法对标定试件进行处理，获得不同体积沥青激活剂 的平均亮度，然后拟合得到沥青激活剂体积与平均亮度的关系方程；将步骤9）中不同扩散 时长下获得的平均亮度代入关系方程，得到该时长下发生扩散的沥青激活剂体积V（
Figure 447877DEST_PATH_IMAGE001
L）， 计算出沥青激活剂的扩散速率v（
Figure 900856DEST_PATH_IMAGE001
L/min）。
前述的方法，使用可定量滴涂液体材料的设备进行沥青激活剂的滴加。
优选地，所述设备为移液枪或接触角测定仪等。
前述的方法，所述模具由表面平整且耐高温的硅胶板或钢板制成，并使用若干个相同尺寸的隔板将旧沥青膜成型槽进行等分，所述隔板平行设置。
前述的方法，所用的拍照设备为可变拍摄焦距的设备。
优选地，所述拍照设备为手机或照相机等。
前述的方法，对沥青激活剂亮度标定采用线性拟合的方式，构建沥青激活剂体积与荧光亮度的关系方程，将各时段的沥青激活剂荧光亮度带入关系方程，得出各时段旧沥青膜表面未发生扩散的沥青激活剂体积V1，用步骤5）中滴加的沥青激活剂体积V0减去旧沥青膜表面未发生扩散的沥青激活剂体积V1，即为发生扩散的沥青激活剂体积V，利用下式计算出沥青激活剂的扩散速率v：
扩散速率v（
Figure 354971DEST_PATH_IMAGE001
L/min）=发生扩散的激活剂体积V（
Figure 930308DEST_PATH_IMAGE001
L）/扩散时间t（min）
前述的方法，步骤4）形成的旧沥青膜的厚度为0.5cm~1cm。
前述的方法，滴加在旧沥青膜上的沥青激活剂初始荧光亮度为滴加沥青激活剂后立即拍照所得亮度。
本发明中，所述沥青激活剂中含有荧光成分。
上述利用图像特征评价沥青激活剂在旧沥青中扩散能力的流程图见图13。
本发明的目的还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
本发明提供一种利用图像特征观测沥青激活剂在旧沥青膜表面扩散能力的方法，用来判断激活剂在旧沥青膜表面的扩散能力和扩散速率，以实现对多种激活剂进行扩散能力的筛选。
本发明提供一种利用图像特征观测沥青激活剂在旧沥青膜表面扩散能力的方法，包括以下步骤：制备旧沥青膜，在旧沥青膜上定量滴涂激活剂，等待激活剂在旧沥青表面发生扩散，使用拍照设备和荧光灯固定在旧沥青膜上方，分时段进行拍照，使用图像处理软件对不同时段的照片进行参数调整和分析；对沥青激活剂平均亮度进行标定，构建沥青激活剂体积与平均亮度的关系；根据激活剂的荧光强度变化来判断激活剂在旧沥青膜表面的扩散能力和扩散速率。
优选地，旧沥青膜的制备方法包括：准备旧沥青膜制备所用模具，该模具采用不锈钢、耐热硅胶等材料制成，模具使用两个相同尺寸的隔板（两个隔板平行设置）将整个区域分成3个面积相等且深度为0.5cm~1cm的旧沥青膜成型槽，将熔融状态的旧沥青浇筑到表面平整且耐高温模具的旧沥青膜成型槽中使沥青略高于模具边缘，并在室温中冷却1h~1.5h，冷却后使用热刮刀沿模具边缘将高出的沥青刮去，将旧沥青连带模具放置到150℃±5℃的烘箱中加热25min~30min以除去沥青膜表面产生的气泡和毛糙。取出模具后，在模具上方使用表面平整的白纸覆盖，需要保证覆盖时旧沥青表面平整，室温冷却5min~10min后放置到-10℃±5℃的低温箱中养生5min~10min，结束后立即揭去模具表面的白纸，即可得到表面平整的旧沥青膜，将带有模具的旧沥青膜放置室温中养生1h~2h。
前述的方法，使用接触角测定仪、移液枪或其他可定量滴涂液体材料的设备进行激活剂的滴加，保证涂抹均匀激活剂恰好布满整个盖玻片。
前述的方法，所设置的拍照系统包含可上下调整高度的荧光灯源、可变焦拍照设备、可固定拍照设备的支架、除黑色和白色以外的背景板以及在拍照环境内无明显可见光源；
前述的方法，荧光光源水平射入时应完全覆盖拍照范围，调整荧光光源射入高度至在拍照设备中可以明显区分沥青与激活剂，荧光灯光强为30μW/cm2~80μW/cm2。
前述的方法，每次观测前进行荧光光源和拍照设备固定，同时拍摄过程应在暗室中进行，避免环境光对成像效果造成影响，直到照片拍摄结束。
在本发明的一个具体实施方式中，所述方法包括以下步骤：
1）利用三氯乙烯提取废旧沥青混合料中的旧沥青；
2）将旧沥青放置到150℃±5℃的烘箱中加热，使旧沥青加热至熔融状态；
3）将熔融状态的旧沥青浇筑到表面平整且耐高温模具的旧沥青膜成型槽中使沥青略高于模具边缘，并在室温中冷却1h~1.5h，冷却后使用热刮刀沿模具边缘将高出的沥青刮去，将旧沥青连带模具放置到150℃±5℃的烘箱中加热25min~30min以除去沥青膜表面产生的气泡和毛糙。
4）取出模具后，在模具上方使用表面平整的白纸覆盖，需要保证旧沥青表面平整，室温冷却5min~10min后放置到-10℃±5℃的低温箱中养生5min~10min，结束后立即揭去模具表面的白纸，即可得到表面平整的旧沥青膜，同时可以去除旧沥青膜表面的镜面反光，将带有模具的旧沥青膜放置室温中养生1h~2h；
5）在旧沥青膜上滴加5
Figure 469874DEST_PATH_IMAGE001
L~10
Figure 975811DEST_PATH_IMAGE001
L的激活剂，涂抹均匀，并立即盖上盖玻片，作为 测试试件；在旧沥青膜上分别滴加3
Figure 81170DEST_PATH_IMAGE001
L~10
Figure 30671DEST_PATH_IMAGE001
L的激活剂，涂抹均匀，并立即盖上盖玻片， 作为激活剂标定试件；
6）选取一间房间用来进行拍照，此房间无明显可见光；或者在拍照区域使用不透光材料进行遮盖，保证拍照区域无明显可见光，以此来保证拍照时有且仅有荧光光线照射到旧沥青膜上；
7）对拍照装置进行调试，拍照背景板（同时可用来固定连带模具的旧沥青膜位置）颜色是除黑色和白色以外，并在背景板上划定旧沥青膜放置区；
8）将旧沥青膜连带模具固定上述步骤所划定区域，将可上下调整高度的荧光灯固定在模具一侧，其中，灯源水平距离玻片位置为5cm-15cm，荧光灯高度为5cm-10cm，使荧光光线水平射入时，荧光可以覆盖全部拍照区域，荧光灯光强为30μW/cm2~80μW/cm2；
9）对拍照设备进行调试，使用支架将拍照设备固定在玻片正上方20cm-40cm处，同时保证设备支架在荧光光线的照射下产生的阴影不会落到旧沥青膜上；调整荧光光源的高度，使拍照设备中能够清晰分辨出荧光色的激活剂和旧沥青膜；
10）在0h-1h内每隔10min±1min进行一次拍照，在此期间，保持拍照设施全程一致，不进行改变；其中，荧光光源仅在拍照时打开，等待时间保持关闭状态；
11）将拍摄好的照片导入图像识别软件中，对其进行参数调整，使在图像识别软件中的激活剂所产生的荧光色更准确；
12）分别对比0h-1h内激活剂的荧光亮度变化，在不同时段的照片中截取相同点位、相同像素点数的图像，并将其调整为灰度图像，进行图像分析，图像中像素点的平均值即为该图像的平均亮度。对比其平均亮度，根据标定试件的结果，拟合得到激活剂体积与平均亮度的关系方程，将测试试件各时段的平均亮度带入关系方程，得到各时段对应的激活剂体积，计算得出该激活剂的扩散速率。
借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：
（一）本发明提供的用于评价激活剂在旧沥青膜表面扩散的方法易于操作、科学合理，对于构建激活剂作用效果的评价指标体系有促进作用。
（二）与化学分析或者对激活后的沥青进行性能验证来判断激活剂的作用效果相比，本方法步骤简单，试验耗时短。
（三）进行图像分析选点时，控制截取图像的像素点，保证了试验的准确性，依据灰度图像中的平均亮度进行分析，可以定量评价激活剂的扩散能力。
（四）通过对激活剂荧光亮度进行标定，可以构建激活剂荧光亮度与体积的关系公式，因此可以定量计算出参与扩散的激活剂体积和扩散速率。
附图说明
图1为本发明模具的示意图。其中，①-旧沥青膜成型槽，②-隔板。
图2为是否使用白纸处理沥青膜产生的区别示意图。其中，1-自流平沥青膜，2-白纸处理后的沥青膜，3-入射光线和反射光线，4-载板。
图3为本发明实施例1中不同时段试件表面荧光变化图像。
图4为本发明实施例1中试件选点后的灰度图像。
图5为本发明实施例1中激活剂体积与平均亮度的关系图。
图6为本发明实施例2中不同时段试件表面荧光变化图像。
图7为本发明实施例2中试件选点后的灰度图像。
图8为本发明实施例2中激活剂体积与平均亮度的关系图。
图9为本发明实施例3中不同时段试件表面荧光变化图像。
图10为本发明实施例3中试件选点后的灰度图像。
图11为本发明实施例4中不同时段试件表面荧光变化图像。
图12为本发明实施例4中试件选点后的灰度图像。
图13为本发明利用图像特征评价沥青激活剂在旧沥青中扩散能力的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种利用图像特征观测沥青激活剂在旧沥青膜表面扩散能力的方法，所述方法包括：
制备表面平整的旧沥青膜，并在旧沥青膜上定量滴涂激活剂后立即盖上盖玻片，等待激活剂在旧沥青表面发生扩散，使用可调参数的拍照设备和荧光灯固定在旧沥青膜上方，分时段进行拍照，使用图像处理软件对不同时段的照片进行参数调整和图像处理，生成灰度图像，记录各时段激活剂的平均亮度，根据激活剂标定结果，计算该激活剂的扩散速率。
进一步地，制备相同厚度（0.5cm~1cm）的旧沥青膜的方法包括：利用三氯乙烯提取废旧沥青混合料中的旧沥青，将熔融状态的旧沥青浇筑到表面平整且耐高温模具的旧沥青膜成型槽中使沥青略高于模具（模具示意图见图1）边缘，并在室温中冷却1h~1.5h，冷却后使用热刮刀沿模具边缘将高出的沥青刮去，将旧沥青连带模具放置到150℃±5℃的烘箱中加热25min~30min以除去沥青膜表面产生的气泡和毛糙。取出模具后，在模具上方使用表面平整的白纸覆盖，需要保证覆盖时旧沥青表面平整，室温冷却5min~10min后放置到-10℃±5℃的低温箱中养生5min~10min，结束后立即揭去模具表面的白纸，即可得到表面平整的旧沥青膜，将带有模具的旧沥青膜放置室温中养生1h~2h。
进一步地，定量滴涂激活剂的方法包括：使用上述滴加激活剂的仪器，在旧沥青膜 中间位置定量滴加5
Figure 526375DEST_PATH_IMAGE001
L~10
Figure 852314DEST_PATH_IMAGE001
L激活剂，滴加结束后立即在激活剂液滴上盖上规格为18mm ×18mm的盖玻片并涂抹均匀作为测试试件，同时在旧沥青膜上滴加3
Figure 264710DEST_PATH_IMAGE001
L~10
Figure 181850DEST_PATH_IMAGE001
L的激活剂 作为标定试件。
进一步地，对拍照系统进行布置，方法如下：选择拍照背景板（同时用来固定连带模具的旧沥青膜的位置）颜色是除黑色和白色以外，并在背景板上划定旧沥青膜放置区；将连带模具的旧沥青膜固定上述步骤所划定区域，将可上下调整高度的荧光灯固定在旧沥青膜一侧，其中，灯源水平距离玻片位置为5cm-15cm，荧光灯高度为5cm-10cm，使荧光光线水平射入时，荧光光可以覆盖全部拍照区域；对拍照设备进行调试，使用支架将拍照设备固定在玻片正上方20cm-40cm处，同时保证设备支架在荧光光线的照射下产生的阴影不会落到旧沥青膜上；调整荧光光源的高度，使拍照设备中能够清晰分辨出荧光色的激活剂和旧沥青膜；在0h-1h内每隔10min进行一次拍照，在此期间，保持拍照设施全程一致，不进行改变；其中，荧光光源仅在拍照时打开，等待时间保持关闭状态；
进一步地，对上述照片进行识别的方法包括：将照片导入PS软件中，可以调节亮度和对比度，使在图像识别软件中的激活剂所产生的荧光色更准确；在不同时段照片的相同位置截取相同像素点数的图像并调整为灰度图像，记录各时段激活剂的平均亮度，根据激活剂标定结果，计算该激活剂的扩散速率。
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
实施例1 利用图像特征观测沥青激活剂在旧沥青膜表面扩散能力
1、准备旧沥青膜试件
参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG/E20-2011）中试验方法T0722、T0726和T0727，利用三氯乙烯抽提废旧沥青路面中的旧沥青，利用旋转蒸发器还原旧沥青。
将旧沥青放置到150℃的烘箱中加热至熔融状态，将熔融状态的旧沥青浇筑到高度为0.5cm、表面平整且耐高温硅胶模具的旧沥青膜成型槽中使沥青略高于模具边缘，并在25℃室温中冷却1h，冷却后使用热刮刀沿模具边缘将高出的沥青刮去，将旧沥青连带模具放置到150℃的烘箱中加热30min以除去沥青膜表面产生的气泡和毛糙。取出模具后，在模具上方使用表面平整的白纸覆盖，需要保证覆盖时旧沥青表面平整，室温冷却10min后放置到-10℃的低温箱中养生10min，结束后立即揭去模具表面的白纸，即可得到3张表面平整、面积相同、厚度为0.5cm的旧沥青膜，使用白纸处理和自流平的旧沥青膜区别见图2，观察旧沥青膜表面是否平整，是否存在明显坑槽，若表面不平整存在坑槽则会产生明显反光，影响试验准确性，需舍弃。将旧沥青膜放置到25℃的恒温箱中养生1.5h。
2、在旧沥青膜上定量滴加激活剂并对激活剂亮度进行标定
养生结束后，取出旧沥青膜，使用移液枪在旧沥青膜中间滴加7
Figure 430429DEST_PATH_IMAGE001
L激活剂1，此时 立即在液滴上盖上规格为18mm×18mm的盖玻片并将激活剂涂抹均匀。同样地，另外两张旧 沥青膜作为平行式样进行上述操作。
按照上述步骤在新制备旧沥青膜上分别滴加3
Figure 294480DEST_PATH_IMAGE001
L、4
Figure 108852DEST_PATH_IMAGE001
L、5
Figure 665735DEST_PATH_IMAGE001
L、6
Figure 385298DEST_PATH_IMAGE001
L、7
Figure 53040DEST_PATH_IMAGE001
L、8
Figure 721919DEST_PATH_IMAGE001
L、9
Figure 449703DEST_PATH_IMAGE001
L的激活剂1，并立即在液滴上盖上规格为18mm×18mm的盖玻片并将激活剂涂抹 均匀，以此作为激活剂标定试件。
3、调试拍照系统
选择一块黄色背景纸板，并参照连带模具的旧沥青膜的尺寸在上面描出放置区域；本次试验选择晚上，室内无明显可见光；将可上下调整高度的荧光灯固定在背景板一侧，其中，灯源水平距离旧沥青膜位置为10cm，使荧光光线水平射入并覆盖全部拍照区域；使用支架将手机固定在旧沥青膜正上方20cm处，同时保证设备支架在荧光光线的照射下产生的阴影不会落到旧沥青膜上；调整荧光光源的高度为10cm，此时手机拍照系统能够清晰分辨出荧光色的激活剂和旧沥青膜，此时荧光灯的光源强度为50μW/cm2。
4、对试件进行拍照并进行处理
对制备好的标定试件立即进行拍照；分别在滴加激活剂1后0min、10min、20min、30min、40min、50min和60min进行拍照，在此期间，保持拍照设施全程一致，不进行改变；其中，荧光光源仅在拍照时打开，等待时间保持关闭状态；照片取样结束后将照片导入PS软件中进行处理和分析；截取完整的式样图像如图3所示。
使用PS软件在7张图像滴加激活剂1的位置分别截取523像素×529像素的区域进行灰度处理，同时在相同位置截取充分扩散后试件的图像并进行灰度处理如图4所示。
按照上述方法，对标定试件的图像进行处理，同样截取523像素×529像素的图像进行分析，得到不同体积的激活剂平均亮度如表1所示，根据数据特点选择线性拟合的方式构建体积与亮度的关系如图5所示，得到线性方程y=11.9x-21.1，其中y为激活剂的平均亮度，x为激活剂体积；拟合得到的方程拟合优度R2为0.99，为高度相关。
将得到的各时段激活剂亮度带入线性方程y=11.9x-21.1即可得到各时段旧沥青 膜表面得激活剂体积，用最初滴加的激活剂体积V0=7
Figure 407295DEST_PATH_IMAGE001
L减去旧沥青表面未发生扩散的激 活剂体积V1即可得到发生扩散的激活剂体积V；带入公式激活剂扩散速率v（
Figure 862416DEST_PATH_IMAGE001
L/min）=发生 扩散的激活剂体积V（
Figure 651380DEST_PATH_IMAGE001
L）/扩散时间t（min）即可得到各时段的激活剂扩散速率，如表2所 示。
表1 不同体积的激活剂1在旧沥青膜表面的平均亮度
Figure 284487DEST_PATH_IMAGE002
表2 激活剂1在旧沥青膜表面发生扩散的体积与扩散速率
Figure 729375DEST_PATH_IMAGE003
由以上实验结果可知，激活剂1号的扩散速率随着时间的变化逐渐变小，当试验进 行到60min时，已经有3.5
Figure 535657DEST_PATH_IMAGE001
L的激活剂完成扩散，占总激活剂体积的50%。
实施例2 利用图像特征观测沥青激活剂在旧沥青膜表面扩散能力
1、准备旧沥青膜试件
参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG/E20-2011）中试验方法T0722、T0726和T0727，利用三氯乙烯抽提废旧沥青路面中的旧沥青，利用旋转蒸发器还原旧沥青。
将旧沥青放置到150℃的烘箱中加热至熔融状态，将熔融状态的旧沥青浇筑到高度为0.5cm、表面平整且耐高温硅胶模具的旧沥青膜成型槽中使沥青略高于模具边缘，并在25℃室温中冷却1h，冷却后使用热刮刀沿模具边缘将高出的沥青刮去，将旧沥青连带模具放置到150℃的烘箱中加热30min以除去沥青膜表面产生的气泡和毛糙。取出模具后，在模具上方使用表面平整的白纸覆盖，需要保证覆盖时旧沥青表面平整，室温冷却10min后放置到-10℃的低温箱中养生10min，结束后立即揭去模具表面的白纸，即可得到3张表面平整、面积相同、厚度为0.5cm的旧沥青膜，观察旧沥青膜表面是否平整，是否存在明显坑槽，若表面不平整存在坑槽则会产生明显反光，影响试验准确性，需要舍弃。将旧沥青膜放置到25℃的恒温箱中养生1.5h。
2、在旧沥青膜上定量滴加激活剂并对激活剂亮度进行标定
养生结束后，取出1张旧沥青膜，使用移液枪在旧沥青膜中间滴加7
Figure 647969DEST_PATH_IMAGE001
L激活剂2， 此时立即在液滴上盖上规格为18mm×18mm的盖玻片并将激活剂涂抹均匀。同样地，另外两 张旧沥青膜作为平行式样进行上述操作。
按照上述步骤在新制备旧沥青膜上分别滴加3
Figure 435666DEST_PATH_IMAGE001
L、4
Figure 633429DEST_PATH_IMAGE001
L、5
Figure 977823DEST_PATH_IMAGE001
L、6
Figure 944642DEST_PATH_IMAGE001
L、7
Figure 653972DEST_PATH_IMAGE001
L、8
Figure 135768DEST_PATH_IMAGE001
L、9
Figure 736383DEST_PATH_IMAGE001
L的激活剂2，并立即在液滴上盖上规格为18mm×18mm的盖玻片并将激活剂涂抹 均匀，以此作为激活剂标定试件。
3、调试拍照系统
选择一块黄色背景纸板，并参照连带模具的旧沥青膜尺寸在上面描出放置区域；本次试验选择晚上，室内无明显可见光；将可上下调整高度的荧光灯固定在背景板一侧，其中，灯源水平距离玻片位置为10cm，使荧光光线水平射入并覆盖全部拍照区域；使用支架将手机固定在旧沥青膜正上方20cm处，同时保证设备支架在荧光光线的照射下产生的阴影不会落到旧沥青膜上；调整荧光光源的高度为10cm，此时手机拍照系统能够清晰分辨出荧光色的激活剂和旧沥青膜，荧光灯的光源强度为50μW/cm2。
4、对试件进行拍照并进行处理
对制备好的标定试件立即进行拍照；分别在滴加激活剂2后0min、10min、20min、30min、40min、50min和60min进行拍照，在此期间，保持拍照设施全程一致，不进行改变；其中，荧光光源仅在拍照时打开，等待时间保持关闭状态；照片取样结束后将照片导入PS软件中进行处理和分析；截取完整的式样图像如图6所示。
使用PS软件在7张图像滴加激活剂2的位置分别截取546像素×526像素的区域进行灰度处理，同时在相同位置截取充分扩散后试件的图像并进行灰度处理如图7所示。
按照上述方法，对标定试件的图像进行处理，同样截取546像素×526像素的图像进行分析，得到不同体积的激活剂平均亮度如表3所示，根据数据特点选择线性拟合的方式构建体积与亮度的关系方程如图8所示，得到线性方程y=12.7x-22.5，其中y为激活剂的平均亮度，x为激活剂体积；拟合得到的方程拟合优度R2为0.98，为高度相关。
将得到的各时段激活剂亮度带入线性方程y=12.7x-22.5即可得到各时段旧沥青 膜表面得激活剂体积，用最初滴加的激活剂体积V0=7
Figure 292129DEST_PATH_IMAGE001
L减去旧沥青表面未发生扩散的激 活剂体积V1即可得到发生扩散的激活剂体积V；带入公式激活剂扩散速率v（
Figure 703519DEST_PATH_IMAGE001
L/min）=发生 扩散的激活剂体积V（
Figure 407033DEST_PATH_IMAGE001
L）/扩散时间t（min）即可得到各时段的激活剂扩散速率，如表4所 示。
表3 不同体积的激活剂1在旧沥青膜表面的平均亮度
Figure 296491DEST_PATH_IMAGE004
表4 激活剂2在旧沥青膜表面发生扩散的体积与扩散速率
Figure 221591DEST_PATH_IMAGE005
由以上实验结果可知，在滴加激活剂2的前1h内，激活剂2在旧沥青膜表面的扩散速率大致相同，相同时间内，激活剂2号的完成扩散的体积大于激活剂1号，并且扩散的速率衰减较慢。前40min激活剂1的扩散速率大于激活剂2号，但激活剂1的扩散速率下降较快，40min之后已经明显慢于激活剂2号。
实施例3利用图像特征观测沥青激活剂在旧沥青膜表面扩散能力
1、准备旧沥青膜试件
参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG/E20-2011）中试验方法T0722、T0726和T0727，利用三氯乙烯抽提废旧沥青路面中的旧沥青，利用旋转蒸发器还原旧沥青。
将旧沥青放置到150℃的烘箱中加热至熔融状态，将熔融状态的旧沥青浇筑到高度为0.5cm、表面平整且耐高温硅胶模具的旧沥青膜成型槽中使沥青略高于模具边缘，并在25℃室温中冷却1h，冷却后使用热刮刀沿模具边缘将高出的沥青刮去，将旧沥青连带模具放置到150℃的烘箱中加热30min以除去沥青膜表面产生的气泡和毛糙。待旧沥青膜冷却后，将旧沥青膜放置到25℃的恒温箱中养生1.5h。此次旧沥青膜的制作未使用白纸进行覆盖，因此旧沥青膜在平整度上难以控制，同时因为沥青自身性质，其表面会产生镜面反光（图2）。
2、在旧沥青膜上定量滴加激活剂并对激活剂亮度进行标定
养生结束后，取出旧沥青膜，使用移液枪在旧沥青膜中间滴加7
Figure 538303DEST_PATH_IMAGE001
L激活剂1，此时 立即在液滴上盖上规格为18mm×18mm的盖玻片并将激活剂涂抹均匀。同样地，另外两张旧 沥青膜作为平行式样进行上述操作。
本实施例所用激活剂为实施例1中激活剂1，标定结果见实施例1。
3、调试拍照系统
选择一块黄色背景纸板，并参照连带模具的旧沥青膜的尺寸在上面描出放置区域；本次试验选择晚上，室内无明显可见光；将可上下调整高度的荧光灯固定在背景板一侧，其中，灯源水平距离旧沥青膜位置为10cm，使荧光光线水平射入并覆盖全部拍照区域；使用支架将手机固定在旧沥青膜正上方20cm处，同时保证设备支架在荧光光线的照射下产生的阴影不会落到旧沥青膜上；调整荧光光源的高度为10cm，此时手机拍照系统能够清晰分辨出荧光色的激活剂和旧沥青膜，荧光灯的光源强度为50μW/cm2。
4、对试件进行拍照并进行处理
分别在滴加激活剂1后0min、10min、20min、30min、40min、50min和60min进行拍照，在此期间，保持拍照设施全程一致，不进行改变；其中，荧光光源仅在拍照时打开，等待时间保持关闭状态；照片取样结束后将照片导入PS软件中进行处理和分析；截取完整的式样图像如图9所示。
使用PS软件在7张图像滴加激活剂1的位置分别截取513像素×537像素的区域进行灰度处理，同时在相同位置截取充分扩散后试件的图像并进行灰度处理如图10所示。
将得到的各时段激活剂亮度带入线性方程y=11.9x-21.1即可得到各时段旧沥青 膜表面得激活剂体积，用最初滴加的激活剂体积V0=7
Figure 729113DEST_PATH_IMAGE001
L减去旧沥青表面未发生扩散的激 活剂体积V1即可得到发生扩散的激活剂体积V；带入公式激活剂扩散速率v（
Figure 156683DEST_PATH_IMAGE001
L/min）=发生 扩散的激活剂体积V（
Figure 952601DEST_PATH_IMAGE001
L）/扩散时间t（min）即可得到各时段的激活剂扩散速率，如表5所 示。
表5 激活剂1在旧沥青膜表面发生扩散的体积与扩散速率
Figure 502531DEST_PATH_IMAGE006
图9可以明显看出，激活剂分布不均匀，说明旧沥青膜在制作时并不平整，因此对激活剂的扩散影响较大，同时，在不使用白纸进行处理时，单靠沥青自流平会导致每次所制作的旧沥青膜平整度不同，对试验造成的误差较大；其次，沥青膜表面可以明显看出有两道反光痕迹，会对实验结果造成较大影响。通过与实例1进行对比可知，由于激活剂分布过于集中，影响其扩散效率，导致与实例1中的扩散效果相差较大，最终扩散结果也不相同。
实施例4利用图像特征观测沥青激活剂在旧沥青膜表面扩散能力
1、准备旧沥青膜试件
参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG/E20-2011）中试验方法T0722、T0726和T0727，利用三氯乙烯抽提废旧沥青路面中的旧沥青，利用旋转蒸发器还原旧沥青。
将旧沥青放置到150℃的烘箱中加热至熔融状态，将熔融状态的旧沥青浇筑到高度为0.5cm、表面平整且耐高温硅胶模具的旧沥青膜成型槽中使沥青略高于模具边缘，并在25℃室温中冷却1h，冷却后使用热刮刀沿模具边缘将高出的沥青刮去，将旧沥青连带模具放置到150℃的烘箱中加热30min以除去沥青膜表面产生的气泡和毛糙。取出模具后，在模具上方使用表面平整的白纸覆盖，需要保证覆盖时旧沥青表面平整，室温冷却10min后放置到-10℃的低温箱中养生10min，结束后立即揭去模具表面的白纸，即可得到3张表面平整、面积相同、厚度为0.5cm的旧沥青膜，观察旧沥青膜表面是否平整，是否存在明显坑槽，若表面不平整存在坑槽则会产生明显反光，影响试验准确性，需舍弃。将旧沥青膜放置到25℃的恒温箱中养生1.5h。
2、在旧沥青膜上定量滴加激活剂并对激活剂亮度进行标定
养生结束后，取出旧沥青膜，使用移液枪在旧沥青膜中间滴加7
Figure 633167DEST_PATH_IMAGE001
L激活剂1，此时 立即在液滴上盖上规格为18mm×18mm的盖玻片并将激活剂涂抹均匀。同样地，另外两张旧 沥青膜作为平行式样进行上述操作。
本实施例所用激活剂为实施例1中激活剂1，标定结果见实施例1。
3、调试拍照系统
选择一块黄色背景纸板，并参照连带模具的旧沥青膜的尺寸在上面描出放置区域；本次试验选择在白天，除荧光灯光外还有日光及室内灯光存在；将可上下调整高度的荧光灯固定在背景板一侧，其中，灯源水平距离旧沥青膜位置为10cm，使荧光光线水平射入并覆盖全部拍照区域；使用支架将手机固定在旧沥青膜正上方20cm处，同时保证设备支架在荧光光线的照射下产生的阴影不会落到旧沥青膜上；调整荧光光源的高度为10cm，此时手机拍照系统能够清晰分辨出荧光色的激活剂和旧沥青膜，荧光灯的光源强度为50μW/cm2。
4、对试件进行拍照并进行处理
分别在滴加激活剂1后0min、10min、20min、30min、40min、50min和60min进行拍照，在此期间，保持拍照设施全程一致，不进行改变；其中，荧光光源仅在拍照时打开，等待时间保持关闭状态；照片取样结束后将照片导入PS软件中进行处理和分析；截取完整的式样图像如图11所示。
使用PS软件在7张图像滴加激活剂1的位置分别截取556像素×519像素的区域进行灰度处理，同时在相同位置截取充分扩散后试件的图像并进行灰度处理，如图12所示。
将得到的各时段激活剂亮度带入线性方程y=11.9x-21.1即可得到各时段旧沥青 膜表面得激活剂体积，用最初滴加的激活剂体积V0=7
Figure 598849DEST_PATH_IMAGE001
L减去旧沥青表面未发生扩散的激 活剂体积V1即可得到发生扩散的激活剂体积V；带入公式激活剂扩散速率v（
Figure 249273DEST_PATH_IMAGE001
L/min）=发生 扩散的激活剂体积（
Figure 970104DEST_PATH_IMAGE001
L）/扩散时间（min）即可得到各时段的激活剂扩散速率，如表6所示。
表6 激活剂1在旧沥青膜表面发生扩散的体积与扩散速率
Figure 73189DEST_PATH_IMAGE007
由以上实验结果可知，在进行拍照时除荧光灯光外还有其他光源的影响，会使图像的整体亮度提升，同时在其他光源的影响下，其照片亮度不稳定，如表6中10min时其平均亮度反而增加。除此之外，考虑到拍照时间的不同，其日光的强度也会发生变化，亦或者更换拍照地点，其室内灯光和日光的强度也会发生变化，因此在进行重复性试验时会产生较大误差，因此为了保证前后试验的一致性和数据的稳定性，通过控制环境光源的统一性来达到减小实验误差的效果。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.利用图像特征评价沥青激活剂在旧沥青中扩散能力的方法，其特征在于，所述方法包括：制备旧沥青膜，在旧沥青膜上定量滴涂沥青激活剂，使沥青激活剂在旧沥青表面发生扩散，将不同扩散时长的旧沥青膜作为测试试件，在荧光灯下进行拍照，并利用图像处理软件对照片进行分析，建立荧光强度与沥青激活剂扩散时长的关系；同时对沥青激活剂平均亮度进行标定，构建沥青激活剂体积与平均亮度的关系；根据对沥青激活剂亮度的标定计算各时段沥青激活剂扩散的体积，据此判断沥青激活剂在旧沥青膜表面的扩散能力和扩散速率；
包括以下步骤：
1）利用三氯乙烯提取废旧沥青混合料中的旧沥青；
2）将旧沥青置于150℃±5℃的烘箱中加热，使旧沥青加热至熔融状态；
3）将熔融状态的旧沥青浇筑到表面平整且耐高温模具的旧沥青膜成型槽中使沥青略高于模具边缘，并在室温中冷却1h~1.5h，冷却后使用热刮刀沿模具边缘将高出的沥青刮去，将旧沥青连带模具放置到150℃±5℃的烘箱中加热25min~30min以除去沥青膜表面产生的气泡和毛糙；
4）取出模具后，用表面平整的白纸覆盖在模具上方，保证覆盖时旧沥青表面平整，室温冷却5min~10min后置于-10℃±5℃的低温箱中养生5min~10min，养生结束后揭去模具表面上方覆盖的白纸，得到表面平整的旧沥青膜，同时去除旧沥青膜表面的镜面反光效果，将带有模具的旧沥青膜放置室温中养生1h~2h；
5）在所述旧沥青膜上滴加体积为V0的沥青激活剂，涂抹均匀，并立即盖上盖玻片，使沥 青激活剂在旧沥青表面发生扩散，将不同扩散时长的旧沥青膜作为测试试件；其中，5
Figure 690808DEST_PATH_IMAGE001
≤V0≤10
Figure 404686DEST_PATH_IMAGE002
；
6）分别将体积为V0-4、V0-3、V0-2、V0-1、V0、V0+1、V0+2的与步骤5）相同的沥青激活剂滴加到所述旧沥青膜上，并立即盖上盖玻片使沥青激活剂在盖玻片下涂布均匀，以此来对不同体积的沥青激活剂亮度进行标定，将其作为沥青激活剂标定试件；
7）荧光灯光强为30μW/cm2~80μW/cm2，将测试试件和标定试件置于荧光灯下，并在除黑色和白色以外的背景下进行拍照；其中，荧光灯的光源位于旧沥青膜一侧，光源水平距离旧沥青膜的位置为5m~15cm，荧光灯距离旧沥青膜的高度为5cm~10cm，当光线水平射入时，保证光线覆盖全部拍照区域；
8）将拍照设备固定在旧沥青膜上方20cm~40cm处，在0h~1h内每隔10min±1min对测试试件进行一次拍照，且拍摄在暗室中进行，避免环境光对成像效果造成影响；标定试件在制备结束后立即拍照；
9）分别对比0h-1h内沥青激活剂的荧光亮度变化，在不同扩散时长的照片中截取相同点位、相同像素点数的图像，并将其调整为灰度图像，进行图像分析，图像中像素点的平均值即为该图像的平均亮度；
10）按照步骤9）的图像处理方法对标定试件进行处理，获得不同体积沥青激活剂的平均亮度，然后拟合得到沥青激活剂体积与平均亮度的关系方程；将步骤9）中不同扩散时长下获得的平均亮度代入关系方程，得到该时长下发生扩散的沥青激活剂体积，计算出沥青激活剂的扩散速率；
对沥青激活剂亮度标定采用线性拟合的方式，构建沥青激活剂体积与荧光亮度的关系方程，将各时段的沥青激活剂荧光亮度带入关系方程，得出各时段旧沥青膜表面未发生扩散的沥青激活剂体积V1，用步骤5）中滴加的沥青激活剂体积V0减去旧沥青膜表面未发生扩散的沥青激活剂体积V1，即为发生扩散的沥青激活剂体积V，利用下式计算出沥青激活剂的扩散速率v：
扩散速率v=发生扩散的激活剂体积V/扩散时间t。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用可定量滴涂液体材料的设备进行沥青激活剂的滴加；
其中，所述设备为移液枪或接触角测定仪。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模具由表面平整且耐高温的硅胶板或钢板制成，并使用若干个相同尺寸的隔板将旧沥青膜成型槽进行等分，所述隔板平行设置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所用的拍照设备为可变拍摄焦距的设备；
其中，所述拍照设备为手机或照相机。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4）形成的旧沥青膜的厚度为0.5cm ~1cm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，滴加在旧沥青膜上的沥青激活剂初始荧光亮度为滴加沥青激活剂后立即拍照所得亮度。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述沥青激活剂中含有荧光成分。
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Assignee: BEIJING ZHONGTIAN ROAD-TECH. CO.,LTD.

Assignor: Beijing University of Civil Engineering and Architecture

Contract record no.: X2024980003764

Denomination of invention: A method for evaluating the diffusion ability of asphalt activators in old asphalt using image features

Granted publication date: 20230117

License type: Common License

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