一種瀝青混合料空隙率預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種瀝青混合料空隙率預(yù)測方法，具體的說是涉及一種基于X-ray CT 技術(shù)的瀝青混合料空隙率預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，獲取瀝青混合料二維圖像的方法有很多，較為常用的是采用基于X-ray CT 技術(shù)獲取瀝青混合料二維圖像，并據(jù)此分析為瀝青混合料空隙率做了較多工作。但是，一方 面因二維CT掃描圖像無法還原空隙在瀝青混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的真實形態(tài)，因此空隙率預(yù) 測的精度成為困擾研究人員的主要問題；另一方面，采用沿著瀝青混合料試件高度方向進 行分層CT掃描的方法，若要提高CT掃描的精度，即需要CT分層處理的精度（分層的層數(shù)增 加）提高，以便獲取更為真實的瀝青混合料空隙率，如已有的研究采用沿著高度方向每Imm 為1個掃描層面，若改成〇. Imm為1個掃描層面，則提高了 10倍，而這樣的后續(xù)圖像處理分 析效率成為了問題。因此在提高CT掃描精度的基礎(chǔ)上，如何提高分析計算效率，進而實現(xiàn) 瀝青混合料空隙率預(yù)測更成為了難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是要提供一種基于X-ray CT技術(shù)的瀝青 混合料空隙率預(yù)測方法，該預(yù)測方法具有計算精度高且參數(shù)計算簡便、計算效率高等優(yōu)點。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0005] -種瀝青混合料空隙率預(yù)測方法，其特征在于：
[0006] 包括如下步驟
[0007] ①、采用X-ray CT掃描儀沿待測瀝青混合料試件的高度方向進行掃描，并將獲得 掃描信息進行分層處理，以獲得待測瀝青混合料試件各單層對應(yīng)的截面圖層掃描信息；
[0008] ②、基于所述瀝青混合料試件內(nèi)部各組分的分布狀態(tài)，根據(jù)上述待測瀝青混合料 試件各單層對應(yīng)的截面圖層掃描信息，計算待測瀝青混合料試件每一單層對應(yīng)的瀝青混合 料試件單層計算空隙率以及整體計算空隙率；
[0009] ③、將經(jīng)分層處理獲得的待測瀝青混合料試件沿試件的高度方向依次分為若干 段，計算每一段對應(yīng)的段空隙率，所述段空隙率通過計算每一段內(nèi)各個單層對應(yīng)的瀝青混 合料試件單層計算空隙率的平均值獲得；
[0010] ④、分別計算各段的段空隙率相對于待測瀝青混合料試件整體計算空隙率的段貢 獻值；并將各所述段貢獻值與待測瀝青混合料試件整體計算空隙率的比值作為評價各段的 段空隙率與待測瀝青混合料試件整體計算空隙率關(guān)系的評價指標(biāo)，其中各所述段貢獻值是 指各段對應(yīng)的段空隙率與各段包含的單層截面圖層對應(yīng)的層數(shù)所占試件總層數(shù)百分比的 乘積，即段空隙率X段內(nèi)層數(shù)所占總層數(shù)百分比=段貢獻值；
[0011] ⑤、根據(jù)各所述段貢獻值與待測瀝青混合料試件整體計算空隙率的關(guān)系，建立待 測瀝青混合料試件整體計算空隙率的預(yù)測模型，實現(xiàn)對待測瀝青混合料試件整體計算空隙 率的預(yù)測。
[0012] 進一步的，所述步驟①中所述分層處理是指基于數(shù)字圖像處理方法將待測瀝青混 合料試件對應(yīng)的掃描信息均勻劃分為若干層單層；且在分層后將所述待測瀝青混合料試件 對應(yīng)的掃描信息自頂端第一層單層自上至下以及自底端第一層單層自下至上分別剔除一 定數(shù)量的單層；具體單層的剔除數(shù)量由測試者結(jié)合分層數(shù)量進行自由選擇，以不影響計算 結(jié)果為準(zhǔn)。
[0013] 進一步的，所述步驟②包括如下過程：
[0014] 基于所述瀝青混合料試件內(nèi)部各組分的分布狀態(tài)，根據(jù)上述待測瀝青混合料試件 各單層對應(yīng)的截面圖層掃描信息，進行如下計算，
[0015]
[0016] (k = 1, 2, 3,......, K ；1 = 1, 2, 3,......, L ；m = 1, 2, 3,......, M) (I)
[0017] 式（1)中，K為單層截面圖層內(nèi)空隙數(shù)量的總和，L為單層截面圖層內(nèi)粗集料數(shù)量 的總和，M為單層截面圖層內(nèi)砂漿數(shù)量的總和，A ep為單層截面圖層內(nèi)的有效面積，Akl為第i 層截面圖層的空隙面積，Au為第i層截面圖層內(nèi)粗集料的面積，Asl為第i層截面圖層內(nèi)砂 漿的面積，A ni為第i層截面圖層內(nèi)第1個粗集料的面積，Asnil為第i層截面圖層內(nèi)第m個 砂漿的面積，A kkl為第i層截面圖層內(nèi)第k個空隙的面積值；
[0018] 同時基于上述待測瀝青混合料試件各單層對應(yīng)的截面圖層掃描信息，利用數(shù)字圖 像處理方法計算待測瀝青混合料試件各單層對應(yīng)的空隙面積即A kl，并利用下述公式（2)計 算待測瀝青混合料試件的空隙率VV，即
[0019]
[0020] (i = 1,2, 3,......,n；k= 1,2, 3,......, K)
[0021 ] 公式（2)中，VV為待測瀝青混合料試件的空隙率或者稱為整體計算空隙率；VV1S 待測瀝青混合料試件沿高度方向分層后第i層截面圖層的空隙率或者稱為單層計算空隙 率；η為待測瀝青混合料試件沿高度方向分層的總層數(shù)。
[0022] 進一步的，所述步驟③將經(jīng)分層處理獲得的待測瀝青混合料試件沿高度方向依次 分為3段，依次為頂端部分、中間部分和底端部分并計算各個部分對應(yīng)的段空隙率即分別 計算頂端部分的段空隙率D tss、中間部分的段空隙率和底端部分的段空隙率
[0023] 所述將經(jīng)分層處理獲得的待測瀝青混合料試件沿高度方向依次分為3段的步驟 包括
[0024] (1)從第1層圖層截面開始，自上至下逐層對比待測瀝青混合料試件的每一層圖 層截面對應(yīng)的單層計算空隙率與整體計算空隙率，當(dāng)?shù)赼層圖層截面的單層計算空隙率等 于或小于整體計算空隙率時，記錄第（a-Ι)層圖層截面的單層計算空隙率P ;
[0025] (2)從最后一層圖層截面開始，自下至上逐層對比待測瀝青混合料試件的每一層 圖層截面對應(yīng)的單層計算空隙率與整體計算空隙率，當(dāng)?shù)赽層圖層截面的單層計算空隙率 等于或小于整體計算空隙率時，記錄第（b-1)層截面的單層計算空隙率Q ;
[0026] (3)利用統(tǒng)計法計算從a層圖層截面至b層圖層截面范圍內(nèi)的單層計算空隙率最 大值R ;
[0027] (4)判斷頂端部分、中間部分以及底端部分對應(yīng)的起始層以及終止層即
[0028] a、如果P > R，則認為頂端部分起始層為第1層圖層截面，終止層為第（a-Ι)層圖 層截面；如果P < R，則需再從第1層圖層截面開始，自上至下逐層對比待測瀝青混合料試 件的每一層圖層截面對應(yīng)的單層計算空隙率與R值，當(dāng)發(fā)生第al層圖層截面的單層計算空 隙率等于或小于R值時，則認為頂端部分的起始層為第1層，終止層為第（al-Ι)層；
[0029] b、如果Q > R，則認為底端部分的起始層為第（b-Ι)層圖層截面，終止層為最后一 層圖層截面；如果Q < R，則需要從最后一層圖層截面開始，自下至上逐層對比待測瀝青混 合料試件的每一層圖層截面對應(yīng)的單層計算空隙率與R值，當(dāng)?shù)赽l層圖層截面的單層計算 空隙率等于或小于R值時，可以認為底端部分的起始層為第（bl-Ι)層圖層截面，終止層為 最后一層圖層截面；
[0030] c、中間部分的起始層為步驟a判定的頂端部分的終止層數(shù)加1，終止層為步驟b判 定的底端部分的起始層數(shù)減1。
[0031] 進一步的，分別計算頂端部分、中間部分以及底端部分各段對應(yīng)的段貢獻值，即頂 端貢獻值、中端貢獻值以及底端貢獻值，將各所述段貢獻值與待測瀝青混合料試件整體計 算空隙率的比值D g]作為評價各段的段空隙率與待測瀝青混合料試件整體計算空隙率關(guān)系 的評價指標(biāo)即
[0032] Dg] =段貢獻值/整體計算空隙率=(段空隙率X段內(nèi)層數(shù)所占總層數(shù)百分比）/ 整體計算空隙率
[0033] 由上可知，Dg]值的大小表示各段貢獻值對整體計算空隙率值的影響程度，數(shù)值越 大影響程度越大。
[0034] 進一步，根據(jù)實驗分析可知，中部貢獻值對整體計算空隙率影響程度最大，因此研 究中間部分的層數(shù)所占百分比和中間部分空隙率的空間分布對控制整體計算空隙率的變 化至關(guān)重要，因此⑤選擇中端貢獻值進行建模以提高計算分析效率即所述預(yù)測模型為
[0035] 預(yù)測整體計算空隙率=(中間部分空隙率X中間部分內(nèi)層數(shù)所占總層數(shù)百分 比）/中間部分D g]預(yù)測值
[0036] 其中，所述中間部分Dg]預(yù)測值為具有相同初始條件的三個及三個以上的同類型 瀝青混合料試件對應(yīng)的中間部分D gj值的平均值，所有相同初始條件下的同類型瀝青混合 料試件的預(yù)測整體空隙率都可以采用上述公式計算，即僅需計算中間部分空隙率X中間 部分內(nèi)層數(shù)所占總