一种定量评估沥青冷补料黏附性的方法

技术领域

本发明涉及黏附性测试方法技术领域，尤其涉及一种定量评估沥青冷补料黏附性的方法。

背景技术

沥青路面长期使用后，会因交通荷载和环境因素的影响，出现松动、剥落等现象，导致坑槽、孔洞、裂缝等病害的发生。这些病害严重影响行驶车辆的安全性和舒适性，必须得到迅速、及时和有效的修复，以防止病害进一步加重。溶剂型沥青冷补料是一种由沥青、柴油、外加剂、石料等冷拌而成的沥青混合料，可用于这些坑洞的修补工程中。溶剂型沥青冷补料不仅可以及时有效的修复破损路面，提高服务水平公路的等级和寿命，还可以随着后期强度的增加，进一步提高修补处的抗损伤能力。

在开展与溶剂型沥青冷补料关键技术研究和工程应用过程中，冷补料的黏附性是评价其综合性能的重要指标之一。该指标主要检验由沥青、柴油、外加剂等组成的溶剂型冷补沥青是否能有效黏附在石料表面。黏附性不足的冷补料无法使其中的各种材料充分融合，导致在使用后，一方面自身的黏附性不足，另一方面与旧路面的黏附性也不强，使得本应用于修复病害的材料无法起到修复作用。

目前，国内尚未出台全国性的的黏附性评价规范，仅在《沥青路面坑槽冷补成品料》(JT/T972-2015)行业标准中规定了黏附性的评价方法，但该方法仍然存在一定局限性，具体如下：

一是需要在沸水中处理3分钟，但在实际服役条件中，即使夏季降雨时，石料与溶剂型冷补沥青所处的水温条件也不可能达到沸水的温度，沸水处理的模拟条件有限；

二是沸水处理仅是一种在静态水中的损害方法，实际服役中还存在车辆轮胎碾压路表水膜，水膜受挤压后不断冲刷冷补料，而产生动态水损害的情况；

三是关于取样，该规范要求选取250g散装冷补料进行测试，而实际情况中，倒入坑槽中的冷补料已被压实平整，依靠散装冷补料的评价效果有待提升；

四是对于黏附性的评价，该规范仅通过目测区分不同等级，存在一定的主观性与不确定性，无法定量评价不同冷补料的黏附性。

发明内容

本发明实施例为了解决现有技术中的黏附性的评价方法仅通过目测区分不同等级，存在一定的主观性与不确定性，无法定量评价不同冷补料的黏附性的技术问题，提供一种定量评估沥青冷补料黏附性的方法。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明实施例提供了一种定量评估沥青冷补料黏附性的方法，包括以下步骤：

获取沥青冷补料的试件；

对所述试件进行动水冲刷处理；

拍摄经过动水冲刷处理后的所述试件的表面；

选取拍摄获得的图像中的所述试件表面区域，并将所述图像转换为灰度矢量图；

分析所述灰度矢量图的像素分布，绘制得到灰度直方图；

通过所述灰度直方图获得灰度的统计学参数；

通过所述统计学参数定量评价所述沥青冷补料的黏附性。

在一些实施例中，所述统计学参数包括灰度平均值、灰度方差和灰度标准差中的至少一者；

所述沥青冷补料的黏附性的大小与所述灰度平均值、所述灰度方差和所述灰度标准差中的至少一者的数值大小呈反比关系。

在一些实施例中，当所述灰度平均值为150～500，所述灰度方差为5625～14400，所述灰度标准差为75～120，所述沥青冷补料按照JT/T972-2015测定的黏附性等级为3级；

当所述灰度平均值为80～150，所述灰度方差为900～5625，所述灰度标准差为30～75，所述沥青冷补料按照JT/T972-2015测定的黏附性等级为4级；

当所述灰度平均值为0～80，所述灰度方差为0～900，所述灰度标准差为0～30，所述沥青冷补料按照JT/T972-2015测定的黏附性等级为5级。

在一些实施例中，所述拍摄经过动水冲刷处理后的所述试件的表面，包括：

采用摄像机在相同的角度及拍摄参数下，拍摄经过动水冲刷处理后的所述试件的表面若干次；

所述选取拍摄获得的图像中的所述试件表面区域，并将所述图像转换为灰度矢量图，包括：

通过MATLAB软件选取图像中的所述试件表面区域，并将所述图像转换为灰度矢量图，所述灰度矢量图由不同的灰度范围组成，每个灰度的像素为0-255。

在一些实施例中，所述分析所述灰度矢量图的像素分布，绘制得到灰度直方图，包括：

采用MATLAB软件分析冷补料试件的灰度矢量图的像素分布，绘制得到灰度直方图；

对所述灰度直方图进行均衡化处理，扩展像素值的动态范围，以提高图像的对比度和清晰度。

在一些实施例中，所述拍摄经过动水冲刷处理后的所述试件的表面，包括：

拍摄经过动水冲刷处理后的所述试件的上底面、下底面、侧面和截面中的至少一者。

在一些实施例中，所述对所述试件进行动水冲刷处理，包括：

将所述试件放入水损害敏感性分析仪中，击实面朝上；

对所述试件进行动态孔隙水压冲刷处理。

在一些实施例中，所述对所述试件进行动态孔隙水压冲刷处理，包括：

水压范围为40-60PSI；和/或，

温度范围为0-60℃；和/或，

处理时间为3-11小时。

在一些实施例中，所述获取沥青冷补料的试件包括：

制备沥青冷补料；

将所述沥青冷补料冷却至第一预设温度；

将所述沥青冷补料击实；

将所述沥青冷补料置于第二预设温度中养生后脱模。

在一些实施例中，所述将所述沥青冷补料冷却至第一预设温度，包括：将所述沥青冷补料放置于23-27℃的环境中冷却3-5小时；

所述将所述沥青冷补料击实，包括：称取900-1200g的所述沥青冷补料放置于马歇尔试模中双面击实25次或50次；

所述将所述沥青冷补料置于第二预设温度中养生后脱模，包括：将所述马歇尔试模置于90-120℃的环境中养生22-26小时后脱模。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明通过选取试件表面进行灰度扫描，建立灰度直方图，通过直方图获得灰度的统计学参数，以此来定量精准的评价黏附性的差异。因此，本发明还解决了目前的评价方法处理条件单一、处理方法存在局限性、评价指标主观性大、无法定量等技术问题。

附图说明

图1是本发明一种定量评估沥青冷补料黏附性的方法一实施例的流程图；

图2是本发明中步骤S120另一实施例的流程图；

图3是本发明中步骤S110又一实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

本发明的一实施例，如图1所示，提供了一种定量评估沥青冷补料黏附性的方法，包括以下步骤：

S110，获取沥青冷补料的试件；

S120，对试件进行动水冲刷处理；

S130，拍摄经过动水冲刷处理后的试件的表面；

S140，选取拍摄获得的图像中的试件表面区域，并将图像转换为灰度矢量图；

S150，分析灰度矢量图的像素分布，绘制得到灰度直方图；

S160，通过灰度直方图获得灰度的统计学参数；

S170，通过统计学参数定量评价沥青冷补料的黏附性。

本发明通过选取试件表面进行灰度扫描，建立灰度直方图，通过直方图获得灰度的统计学参数，以此来定量精准的评价黏附性的差异。因此，本发明还解决了目前的评价方法处理条件单一、处理方法存在局限性、评价指标主观性大、无法定量等技术问题。

在一些实施例中，统计学参数包括灰度平均值、灰度方差和灰度标准差中的至少一者；即通过灰度平均值、灰度方差和灰度标准差中任意一者即可定量评价沥青冷补料黏附性。优选地，通过灰度平均值、灰度方差和灰度标准差中任意两者可更精确地定量评价沥青冷补料黏附性。更优选地，通过灰度平均值、灰度方差和灰度标准差三个统计学参数结合，能够最精确地评价沥青冷补料黏附性。

沥青冷补料的黏附性的大小与灰度平均值、灰度方差和灰度标准差中的至少一者的数值大小呈反比关系。即灰度平均值、灰度方差和灰度标准差的数值越大，沥青冷补料的黏附性越差(越小)，灰度平均值、灰度方差和灰度标准差的越小，沥青冷补料的黏附性越好(越大)。

在一些实施例中，当所述灰度平均值为150～500，所述灰度方差为5625～14400，所述灰度标准差为75～120，所述沥青冷补料按照JT/T972-2015测定的黏附性等级为3级；

当所述灰度平均值为80～150，所述灰度方差为900～5625，所述灰度标准差为30～75，所述沥青冷补料按照JT/T972-2015测定的黏附性等级为4级；

当所述灰度平均值为0～80，所述灰度方差为0～900，所述灰度标准差为0～30，所述沥青冷补料按照JT/T972-2015测定的黏附性等级为5级。

在一些实施例中，步骤S130包括：

采用摄像机在相同的角度及拍摄参数下，拍摄经过动水冲刷处理后的试件的表面若干次。上述拍摄参数包括光圈、快门、焦距以及感光度中的至少一种。具体地，在拍摄同一种表面时，更需要保持相同的角度及拍摄参数。

在一些实施例中，步骤S140包括：

通过MATLAB软件选取图像中的试件表面区域，并将图像转换为灰度矢量图，灰度矢量图由不同的灰度范围组成，每个灰度的像素为0(较暗)-255(较亮)。

在一些实施例中，步骤S150包括：

采用MATLAB软件分析冷补料试件的灰度矢量图的像素分布，绘制得到灰度直方图；

对灰度直方图进行均衡化处理，扩展像素值的动态范围，以提高图像的对比度和清晰度。

在一些实施例中，步骤S130包括：

拍摄经过动水冲刷处理后的试件的上底面、下底面、侧面和截面中的至少一者。

在一些实施例中，如图2所示，步骤S120包括：

S121，将试件放入水损害敏感性分析仪中，击实面朝上；

S122，对试件进行动态孔隙水压冲刷处理。

在处理结束后，采用纸巾吸干试件表面的水分，但应避免纸巾黏附在试件表面，以便后续拍摄能够更准确地反应试件的水损害情况，减少水珠的干扰。

在一些实施例中，步骤S122包括：

水压范围为40-60PSI；和/或，

温度范围为0-60℃；和/或，

处理时间为3-11小时。

在一些实施例中，如图3所示，步骤S110包括：

S111，制备沥青冷补料；

S112，将沥青冷补料冷却至第一预设温度；

S113，将沥青冷补料击实；

S114，将沥青冷补料置于第二预设温度中养生后脱模。

在一些实施例中，步骤S112包括：将沥青冷补料放置于23-27℃的环境中冷却3-5小时；

步骤S113包括：称取900-1200g的沥青冷补料放置于马歇尔试模中双面击实25次或50次；

步骤S114包括：将马歇尔试模置于90-120℃的环境中养生22-26小时后脱模。

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1

按照表1的冷补料配方称取原料，将上述原料按照表1的制备工艺拌制为溶剂型沥青冷补料，将制备好的冷补料均匀平铺在托盘中，按照表1的制备工艺进行冷却。

称取250g冷却后的冷补料，采用《沥青路面坑槽冷补成品料》(JT/T972-2015)行业标准中规定了黏附性的评价方法，进行黏附性测试。

另外称取950g冷却后的冷补料，放在马歇尔试模中双面击实25次，随后将试模侧放入100℃的烘箱中养生24h。养生结束后冷却24h进行脱模，获得用于黏附性测试的试件。

将试件放入水损害敏感性分析仪中，击实面朝上，对试件进行40PSI、30℃、4h的动态孔隙水压冲刷处理，结束后用韧性较好的纸巾吸干试件表面的水分。

首先采用摄像机拍摄经过处理后的试件的上底面，随后用切割机沿着垂直圆柱形马歇尔试件高的方向，将试件切开，拍摄切开后的冷补料试件截面。通过MATLAB软件选取图像中的试件表面区域，并将拍摄获得的图像转换为灰度矢量图。通过MATLAB软件分析灰度矢量图的像素分布，绘制得到灰度的直方图，运行不同统计分析方法，定量描述沥青冷补料的黏附性。

实施例2

按照表1的冷补料配方称取原料，将上述原料按照表1的制备工艺拌制为溶剂型沥青冷补料，将制备好的冷补料均匀平铺在托盘中，按照表1的制备工艺进行冷却。

称取250g冷却后的冷补料，采用《沥青路面坑槽冷补成品料》(JT/T972-2015)行业标准中规定了黏附性的评价方法，进行黏附性测试。

称取950g冷却后的冷补料，放在马歇尔试模中双面击实25次，随后将试模侧放入100℃的烘箱中养生24h。养生结束后冷却24h进行脱模，获得用于黏附性测试的试件。

将试件放入水损害敏感性分析仪中，击实面朝上，对试件进行60PSI、60℃、10h的动态孔隙水压冲刷处理，结束后用韧性较好的纸巾吸干试件表面的水分。

首先采用摄像机拍摄经过处理后的试件的上底面，随后用切割机沿着垂直圆柱形马歇尔试件高的方向，将试件切开，拍摄切开后的冷补料试件截面。通过MATLAB软件选取图像中的试件表面区域，并将拍摄获得的图像转换为灰度矢量图。通过MATLAB软件分析灰度矢量图的像素分布，绘制得到灰度的直方图，运行不同统计分析方法，定量描述沥青冷补料的黏附性。

实施例3

按照表1的冷补料配方称取原料，将上述原料按照表1的制备工艺拌制为溶剂型沥青冷补料，将制备好的冷补料均匀平铺在托盘中，按照表1的制备工艺进行冷却。

称取250g冷却后的冷补料，采用《沥青路面坑槽冷补成品料》(JT/T972-2015)行业标准中规定了黏附性的评价方法，进行黏附性测试。

称取1000g冷却后的冷补料，放在马歇尔试模中双面击实25次，随后将试模侧放入100℃的烘箱中养生24h。养生结束后冷却24h进行脱模，获得用于黏附性测试的试件。

将试件放入水损害敏感性分析仪中，击实面朝上，对试件进行40PSI、30℃、4h的动态孔隙水压冲刷处理，结束后用韧性较好的纸巾吸干试件表面的水分。

首先采用摄像机拍摄经过处理后的试件的上底面，随后用切割机沿着垂直圆柱形马歇尔试件高的方向，将试件切开，拍摄切开后的冷补料试件截面。通过MATLAB软件选取图像中的试件表面区域，并将拍摄获得的图像转换为灰度矢量图。通过MATLAB软件分析灰度矢量图的像素分布，绘制得到灰度的直方图，运行不同统计分析方法，定量描述沥青冷补料的黏附性。

实施例1至3的测试结果如表1所示：

表1

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从上表中可以看出，实施例2与实施例1相比，冷补料配方和制备工艺保持一致，但提高了动水处理的水压、温度以及时间，测试条件更为苛刻。实施例2的灰度平均值、灰度方差和灰度标准差均高于实施例1，表明实施例2的冷补料经过更加严苛的动水处理后，表面颜色更浅，颜色分布更不均匀，试件表面剥落的沥青较多。按《沥青路面坑槽冷补成品料》(JT/T972-2015)行业标准中规定了黏附性的评价方法测试，实施例1和实施例2冷补料的黏附性分别为5级和4级，实施例1的黏附性优于实施例2，测试结果与本发明黏附性评价方法的结果一致。

实施例3与实施例1相比，动水处理参数保持一致，但改变了冷补料的配方及制备工艺，配方上增加了细集料的使用比例，降低了用于提高黏附性的冷补添加剂的比例，同时降低了冷补沥青的制备温度以及冷补料的拌合温度，这些改变均不利于冷补料的黏附性，测试结果也显示实施例3的黏附性比实施例1差。按《沥青路面坑槽冷补成品料》(JT/T972-2015)行业标准中规定了黏附性的评价方法，实施例2和实施例3的黏附性等级均为4级，无法区分试验参数对冷补料黏附性的影响，而本发明的定量评估沥青冷补料黏附性的方法的结果表明实施例2的黏附性要优于实施例3。本发明可更加精准、定量的评价溶剂型冷补料的黏附性，同时可区分按照《沥青路面坑槽冷补成品料》(JT/T972-2015)中黏附性评价标准测试时，等级相同的冷补料的黏附性。

综上所述，运用本发明所述的方法，一方面基于可以产生动态空隙水压力的水损害敏感性分析仪和不同地区的气温分布状况，调整并选择适宜温度的动水对成型好的冷补料试件进行冲刷处理，模拟实际路面中不同水压、不同温度、不同时间对溶剂型沥青冷补料黏附性的影响；另一方面对碾压成型好的试件进行动水冲刷处理后，石料表面附着的溶剂型冷补沥青会存在不同程度的剥落现象，而由于灰白色的石料与黑棕色的溶剂型冷补沥青颜色上的差异较大，通过软件选取试件表面进行灰度扫描，建立灰度直方图，通过直方图获得灰度的统计学参数，以此来定量精准的评价黏附性的差异。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。