專利名稱：：采用ct技術(shù)分析多孔瀝青混合料空隙結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于瀝青混合料結(jié)構(gòu)檢測
技術(shù)領(lǐng)域：
，具,及到一種采用CT技術(shù)和分形理論分析瀝青混合料空隙結(jié)構(gòu)的方法。技術(shù)背景高等級公路路面結(jié)構(gòu)不僅要能抵御千百萬次行車荷載的重復(fù)作用，還必須具有良好的表面功能以保證車輛高速行駛時具有充分的皿性和安全性。此外，現(xiàn)代交通還要求路面雨賴面不積7jC，高速行車不產(chǎn)生水霧，陽光照Jt下表面不產(chǎn)生眩光，從而妨礙駕駛?cè)藛T的視線，降低高速行駛的安全性。在瀝青路面施工和使用過程中，瀝青混合料中的空隙是一個相當重要的技術(shù)指標，對于排除路勤JC、減少道路事故和降低道路噪聲污染具有積極意義，因此，空隙的結(jié)構(gòu)特征是影響瀝青路面排水和降噪性能的關(guān)鍵。對瀝青混合料空隙結(jié)構(gòu)的研究，國內(nèi)外開始均較晚。1998年，美國聯(lián)邦公路局研究中心成立瀝青路面的模擬項目研究小組，以三維圖像技術(shù)為核心，全面研究瀝青混合料的體積纟1^特性。在2001年，HallKD，NgHG利用粗級配的高性能瀝青路面混合料和"變水頭滲透儀"做了空隙路徑試驗，研究了瀝青混凝土空隙路徑和滲透性的關(guān)系。Masad,E,在2002年，采用圖像分析技術(shù)研究了瀝青混合料試件在不同深度范圍內(nèi)的空隙分布。瀝青混合料是由礦物骨架、瀝青膠漿和空隙所組成、具有空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一種分散體系。近年來的研究表明，瀝青混合料的力學(xué)行為遠比人們認識到的復(fù)雜，其力學(xué)行為既受到瀝青、集料和空隙的體積含量影響，也受到這些因素的空間分布影響。目前，國內(nèi)對瀝青混合料空隙空間分布研究，還處于技術(shù)探索階段，主要集中在瀝青混合料空隙率的研究，其中包括空隙模型、空隙率的影響因素、空隙率對瀝青混合料路用性能的影響等方面。關(guān)于瀝青混合料空隙的研究多停留在宏觀尺度上，僅通過空隙率一個籠統(tǒng)的參棘反映混合料內(nèi)部的復(fù)雜空隙結(jié)構(gòu)，而瀝青混合料是一種鋭的復(fù)合材料，混合料中的空隙處于不規(guī)則、辦狀態(tài)，空隙的形狀、面積、術(shù)只等在各個尺寸上均表現(xiàn)出統(tǒng)計意義上的自相似特征，而且在一定尺度范圍內(nèi)，具有無標度性。對多孔瀝青混合料進行分形分析，可以得到其中的內(nèi)部信息。因此，采用分形理論對空隙結(jié)構(gòu)特性進行分析研究具有重要意義。傳統(tǒng)的體積分析方法只能得到空隙的,參數(shù)，不能獲得瀝青混合料的個體參數(shù)；采用混合料成型、切片、拍照，然后對照片進行圖像分析的方法，容易在混合料切片時破壞空隙的原始形貌，嚴重影響空隙形態(tài)的真實性和空隙大小的準確性。X射線CT技術(shù)是一種合適的方法。CT采用準直后的X射線自瀝青混合料的某一層面進行掃描，衰減后的X射線由探測接收成為多組原始數(shù)據(jù)，再經(jīng)計算機重建產(chǎn)生顯示數(shù)據(jù)矩陣。這種方法無破損，可以實現(xiàn)瀝青混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的真實再現(xiàn)?；谏鲜龇治?，傳統(tǒng)的體積設(shè)計方法和參數(shù)并不能全面反映瀝青混合料的所有空隙信息。此外，.現(xiàn)行的瀝青混合料配合比設(shè)計方法中，空隙結(jié)構(gòu)特征沒有相應(yīng)的技術(shù)手段進行測定。在瀝青混合料結(jié)構(gòu)分析
技術(shù)領(lǐng)域：
，當前迫切需要解決的一個技術(shù)問題是提供一種瀝青混合料空隙結(jié)構(gòu)的分析方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述對瀝青混合料空隙空間分布分析方法的缺點，,一種準確、快速、能全面反映混合料空隙結(jié)構(gòu)的采用CT技術(shù)分析多孔瀝青混合料空隙結(jié)構(gòu)的方法。解決以上技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是由下述步驟組成1、制備多孔瀝青混合料試件按照^1部部頒標準JTJ052-2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》中的T0702—2000試件成型方法成型多孔瀝青混合料試件。2、X射線CT機掃描多孔瀝青混合料試件采用X射線CT機對多孔瀝青混合料試件進行掃描，得到多子L瀝青混合料試件的原始CT圖像。3、CT圖像增強和分割將CT機的模擬視頻信號通過圖像采集卡轉(zhuǎn)化為數(shù)對言號傳入計飾，用中值濾波處理方法進行圖像增強處理，削弱或去除不必要的信息同時突出有用的信息，并采用閾值法對多孔瀝青混合料增強后的CT圖像進行分割。4、空隙特征的提取分析多孔瀝青混合料圖像中空隙的分布狀態(tài)，提取空隙的數(shù)量、面積、周長、等效直徑、空隙率參數(shù)。5、計算空隙結(jié)構(gòu)的特征參數(shù)計算多孔瀝青混合料的二維CT圖像中空隙的數(shù)量、空隙的面積、空隙周長、空隙等效直徑及空隙率，各參數(shù)的計算方法如下多孑L瀝青混合料的二維CT圖像中空隙的數(shù)量Nv:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(1)式中Nvi為二維CT圖像中的空隙數(shù)量，n為多孑L瀝青混合料試件中二維CT圖像的數(shù)多孔瀝青混合料的二維CT圖像中空隙的面積A:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(2)式中Xi、yi、xi+1、yw分別為第i點、第i+l點的橫坐標和縱坐標；多孔瀝青混合料的二維CT圖像中空隙周長p:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(3)式中^和iV。分別是邊界鏈碼中約定走偶步與走奇步的數(shù)目；多孔瀝青混合料的二維CT圖像中空隙等效直徑d:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(4)式中4為二維CT圖像中的單個空隙面積(mm2),A^為二維CT圖像中的空隙數(shù)多孔瀝青混合料的二維CT圖像中空隙率^:J^-卜^"Xl00X(5)式中A為試件的密度(g/cm3)，A為試件的理論最大密度(g/cm3)。6、空隙平面信息解析對多孑L瀝青混合料CT掃描圖像的圖片進行提取，采用步驟5中的計算公式(1)、(5)得到多孔瀝青混合料的空隙數(shù)量和空隙率，并采用公式(2)、(3)、(4)計算所有空隙的結(jié)果分別取平均值，得到平均空隙面積、平均空隙周長、平均等效直徑。7、空隙空間信息解析采用分形理論，艦空隙分維數(shù)和空隙分布對空隙的復(fù)雜離進行描述，空隙分維數(shù)包括空隙輪廓分維數(shù)與空隙面積分維數(shù)，各參數(shù)的計算方法如下多孔瀝青混合料空隙輪廓分維數(shù)/)p:n:義=1_m式中Da為二維CT圖像中空隙輪廓分維數(shù)，n為多孔瀝青混合料試件中二維CT圖像的數(shù)量。多孔瀝青混合料空隙面積分維數(shù)A:D。=^"~(7)式中A,為二維CT圖像中空隙面積分維數(shù)，n為多孔瀝青混合料試件中二維CT圖像的數(shù)量。對多孑L瀝青混合料掃描的二維CT圖^魏行閾f艦理，采用公式(l)、(4)、(5)、(6)、(7)，結(jié)合分形理論確定多孔瀝青混合料的空隙分布。8、存儲分析結(jié)果將多孔瀝青混合料試件CT圖像分析得到的空隙結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)存儲到計算機。本發(fā)明與現(xiàn)有的體積分析方法相比，采用CT掃描技術(shù)，能準確、快逝也獲取多孔瀝青混合料的數(shù)字圖像，對圖^iS行增強、分割，提取空隙的相，征參數(shù)，通過這些參數(shù)用分形理論對空隙的結(jié)構(gòu)特征進行定量描述，全面反映空隙結(jié)構(gòu)信息，避免了多孑L瀝青混合料各特艦空隙i憤的影響。這些參數(shù)為進一步探討空隙結(jié)構(gòu)對多孑L瀝青混合半賴裂抗拉弓破和滲透性能的影響規(guī)律，以及為研究多孔瀝青混合料空隙衰變行為奠定了基礎(chǔ)。圖1是本發(fā)明一個實例的流程框圖。圖2是Gl和G2以及G3級配曲線。圖3是多孔瀝青混合料試件的二維CT原始圖像。圖4是多孔瀝青混合料試件二維中值濾波處理后的CT圖像。圖5是多孔瀝青混合料試件分割前的CT圖像。圖6是多孔瀝青混合料試件分割后的CT圖像。圖7是多孔瀝青混合料試件原始空隙形狀示意圖。圖8是多孔瀝青混合料試件原始空隙簡化后空隙形狀示意圖。圖9是多孔瀝青混合料試件的二維CT空隙特征提取圖像。圖10是多孔瀝青混合料試件的空隙輪廓分維數(shù)。圖11是多孔瀝青混合料試件的空隙面積分維數(shù)。圖12是多孔瀝青混合料試件的空隙橫向特征提取CT圖像。圖13是多孔瀝青混合料試件的空隙豎向特征提取CT圖像具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明不限于這些實施例。實施例1-在圖113中，本實施例采用CT技術(shù)分析多孑L瀝青混合料空隙結(jié)構(gòu)的方法由以下步驟組成1、制備多孔瀝青混合料試件按照^il部部頒標準JTJ052-2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》中的T0702—2000試件成型方法，雙面擊實50次成型標準的馬歇爾試件。本實施例采用公稱最大粒徑為13mm的大孔隙開級配瀝青混合料作為載體，選用三個不同的級配作對比分析。集料采用玄武巖，瀝青采用韓國的SK-70石油瀝青，改性齊採用日本大有公司生產(chǎn)的高粘度瀝青改性劑TPS，TPS與瀝青的質(zhì)量比為12:88。玄武巖集料的密度測試數(shù)據(jù)見表1。表l玄武巖集料的密度測定結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>在室內(nèi)按照《公路工禾M^料試驗規(guī)程》(JTJ058-2000)對所有的粗集料、細集料和礦粉進行篩分試驗。篩分結(jié)果見表2。表2粗集料、細集料、礦粉篩分結(jié)果匯總表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>本實施例主要分析混合料內(nèi)部空隙的分布，因ithit用三種不同孔隙率的級配作為研究對象，級配數(shù)據(jù)見表3和圖2。表3礦料級配設(shè)計<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>本實施例中，通過飛散試驗和析漏試驗確定最佳瀝青用量，三組級配的最佳瀝青用量見表4。.表4三組級配的最佳瀝青用量<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>2、X射線CT機掃描多孔瀝青混合料試件采用西門子歡星+螺旋CT機(SIEMENSSOMATOMSmile十CT)對多孔瀝青混合料試件進行掃描，CT機的技術(shù)參數(shù)見表5，得到多孑L瀝青混合料試件的原始CT圖像，見圖3，CT圖像為后續(xù)的定量和定性分析提供依據(jù)。表5CT試驗掃描參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>3、CT圖像增強和分割(1)圖像增強機的模擬視頻信號通過圖像采集卡轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳入計穀幾，采用中值濾波處理方法進行圖像增強，減少圖像噪聲對圖像質(zhì)量的影響。中值濾波處理方法是由局部中值代替局部平均，,制圖像中的噪聲特另陏效，如脈沖千擾，圖像掃描噪聲等。本實施例采用了3X3二維中值^^tCT圖像進行增強處理，結(jié)果見圖4。由圖3、圖4可見，經(jīng)過二維中值濾波處理后的多孔瀝青混合料的CT圖像效果較好，在除噪同時將邊緣信息損失降低到最小，集料的邊緣信息得到了較好的保存。(2)圖像分割采用閾值法對多孔瀝青混合料增強后的CT圖^^行分割，將多L瀝青混合料中的空隙、瀝青和集料分害岍來。多L瀝青混合料試件圖像分割前后的效果圖分別見圖5和圖6。由圖5、圖6可見，分割后的多孑L瀝青混合料CT圖像突顯空隙特征，為后續(xù)各步驟的處理作準備。4、空隙特征提取CT掃描圖像中，多孑L瀝青混合料的集茅被近白色，膠貌灰色，而空隙呈黑色。多孔瀝青混合料細觀結(jié)構(gòu)的截面由各級粒徑的集料構(gòu)成，集料顆粒分布不規(guī)則，表現(xiàn)出類似長方形，圓形的不規(guī)則形狀。多孑L瀝青混合料中的空P泉在圖像中的分布與集料相似，也表現(xiàn)出不規(guī)則、無序狀態(tài)。分析多孔瀝青混合料圖像中空隙的分布，提取空隙的數(shù)量、面積、周長、等效直徑、空隙率參數(shù)。5、計算空隙結(jié)構(gòu)的特征參數(shù)(1)計算空隙數(shù)量對多L瀝青混合料二維CT圖像中空隙進行閾值分割，在多孔瀝青混合料試件高度方向J^f二維CT圖像中的空隙進行加權(quán)平均得到空隙的數(shù)量，按公式(1)進行計算。(2)計算空隙的面積利用Green定理，在x,y平面中一個封閉曲線所包圍的面積由其輪廓積分給定^=會J(x辦—y刮式中，積分沿著閉合曲線進行。將其離散化并進一步簡化得式(2)。(3)空隙周長以各邊界像素中心為定點的顆粒多邊形，相應(yīng)的空隙周長就是一系列橫豎向(AP=1)和對角線方向(Ap=V^)的間S&t和。它在^:邊界鏈碼表示時對邊界進行一趟跟蹤累加得到，其空隙的周長公式見式(3)。(4)空隙等效直徑空隙直徑是空隙的名義直徑，是一個平均或等效的M^?；旌狭现械目障稑?gòu)造極其復(fù)雜，為了便于研究，通過修正將其復(fù)雜的空隙形狀簡化成橫截面為圓形的當量圓，見圖7和圖8，白色部分為空隙。本實施例采用空隙等效直徑征空隙的大小，其計算公式見式(4)。(5)空隙率空隙率是全部空隙體積占混合料總體積的百分比，它對瀝青混合料的路用性能有重大影響。其計算公式見式(5)。6、空隙平面信息解析多孔瀝青混合料試件的單張二維CT圖像的原始圖像見圖3，多孔瀝青混合料試件二維中值濾波處理后的CT圖像見圖4，多孑L瀝青混合料試件分割前的CT圖像見圖5，多孑L瀝青混合料試件分割后的CT圖像見圖6,多孔瀝青混合料試件的二維CT空隙特征提取圖像見圖9，該試件目標空隙率為2W。。對多孔瀝青混合料CT圖像進行提取，采用步驟5中的計算公式(1)、(5)得到多孑L瀝青混合料的空隙數(shù)量和空隙率，采用公式(2)、(3)、(4)計算所有空隙的結(jié)果分別取平均值，得到平均空隙面積、平均空隙周長、平均等效直徑?？障稊?shù)量、空隙率、平均空隙面積、平均空隙周長、平均等效直徑的計算結(jié)果見表6和表7。表7多孔瀝青混合料圖像中空隙的基本參數(shù)檢測結(jié)果匯總表<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>7、空隙空間信息解析(1)空隙分維數(shù)多孑L瀝青混合料中的集料表現(xiàn)出一定的隨機性和不規(guī)則性，由分形理論可知，集料的形狀、表面特性、顆粒粒徑的分布都是一種分形，可用空隙分維度量?？障斗志S數(shù)包括空隙輪廓分維數(shù)與空隙面積分維數(shù)，采用其對空隙的復(fù)雜禾M進行描述。多L瀝青混合料空隙輪廓分維數(shù)用公式(6)進行計算，計算結(jié)果見圖10，空隙面積分維數(shù)用公式(7)進行計算，計算結(jié)果見圖ll。由圖10可見，空隙的輪廓分維數(shù)為1.1434,由圖11可見，空隙的面積分維數(shù)為1.0043。表明可以用空隙分維數(shù)來評價空隙的復(fù)雜程度，空隙分維數(shù)越大，空隙的復(fù)雜程度越高。(2)空隙分布空隙橫向分布對多孔瀝青混合料的馬歇爾試件進行橫向CT掃描，掃描間隔為2腿，抽取試件高度方向上中間部位的兩張CT原始圖像，進行閾值處理與空隙特征提取，結(jié)果見圖12。采用分形理論對提取的空隙數(shù)量、空隙率、空隙面積、空隙周長、等效直徑進行分析，得到多孔瀝青混合料的空隙橫向分布參數(shù)見表8。表8橫向分布CT圖像參數(shù)匯總表<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>由表8可知，空隙:^廓分維數(shù)大于空隙面積分維數(shù)，圖12(a)中的空隙龍廓分維數(shù)與空隙面積分維數(shù)均大于圖12(b)，表明圖12(a)中空隙分布情況比圖12(b)更復(fù)雜。'上述兩幅圖像均來自同一個試件，但空隙的參數(shù)呈現(xiàn)出不同，由此可以說明，在試件不同高度方向上，空隙的分布呈現(xiàn)出不均勻性。空隙豎向分布對多孔瀝青混合料馬歇爾試件的縱向垂直交叉六個面進行掃描，掃描間隔為2mra,多孑L瀝青混合料試件的空隙豎向特征提取CT圖像見圖13。采用分形理論對提取的空隙數(shù)量、空隙率、空隙面積、空隙周長、等效直，，行分析，得至'侈孔瀝青混合料的空隙豎向分布參數(shù)見表9。表9豎向分布CT圖像參數(shù)匯總表<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>由表9可見，a、b、c、d、e、f六個截面的空隙率都大于試件的空隙率，且空隙輪廓分維數(shù)大于空隙面積分維數(shù)。對多孔瀝青混合料試件的空隙豎向分布與橫向分布進1亍比較，得到多孔瀝青混合料試件空隙的豎向分布參數(shù)(空隙率、空隙輪廓分維數(shù)、空隙面積分維數(shù))比橫向分布參數(shù)大。在豎方向上，除截面c的分維數(shù)較小外，其余截面的空隙輪廓分維數(shù)都在l.147以上，明顯大于橫向方向上的空隙輪廓分維數(shù)。.空隙數(shù)量^a等效面積換算之后，豎方向上的空隙數(shù)量與橫向方向上的基本一致。結(jié)合分形理i鎖行分析，得到多孔瀝青混合料馬歇爾試件中豎向空隙等效直徑的最大值比橫向空隙等效直徑的最大值要大，且豎向有大空隙存在。8、存儲分析結(jié)果將多孔瀝青混合料試件CT圖像分析得到的空隙結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)存儲到計算機。表6多L瀝青混合料圖像中空隙的基本參數(shù)計算結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>權(quán)利要求1、一種采用CT技術(shù)分析多孔瀝青混合料空隙結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于由下述步驟組成(1)制備多孔瀝青混合料試件按照交通部部頒標準JTJ052-2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》中的T0702-2000試件成型方法成型多孔瀝青混合料試件；(2)X射線CT機掃描多孔瀝青混合料試件采用X射線CT機對多孔瀝青混合料試件進行掃描，得到多孔瀝青混合料試件的原始CT圖像；(3)CT圖像增強和分割將CT機的模擬視頻信號通過圖像采集卡轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳入計算機，用中值濾波處理方法進行圖像增強處理，削弱或去除不必要的信息同時突出有用的信息，并采用閾值法對多孔瀝青混合料增強后的CT圖像進行分割；(4)空隙特征的提取分析多孔瀝青混合料圖像中空隙的分布狀態(tài)，提取空隙的數(shù)量、面積、周長、等效直徑、空隙率參數(shù)；(5)計算空隙結(jié)構(gòu)的特征參數(shù)計算多孔瀝青混合料的二維CT圖像中空隙的數(shù)量、空隙的面積、空隙周長、空隙等效直徑及空隙率，各參數(shù)的計算方法如下多孔瀝青混合料的二維CT圖像中空隙的數(shù)量Nv<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>N</mi><mi>v</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><msub><mi>N</mi><mi>vi</mi></msub></mrow><mi>n</mi></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math></maths>式中Nvi為二維CT圖像中的空隙數(shù)量，n為多孔瀝青混合料試件中二維CT圖像的數(shù)量；多孔瀝青混合料的二維CT圖像中空隙的面積A<mathsid="math0002"num="0002"><math><![CDATA[<mrow><mi>A</mi><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><msub><mi>N</mi><mi>b</mi></msub></munderover><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mi>i</mi></msub><msub><mi>y</mi><mrow><mi>i</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>-</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mi>i</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></msub><msub><mi>y</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math></maths>式中xi、yi、xi+1、yi+1分別為第i點、第i+1點的橫坐標和縱坐標；多孔瀝青混合料的二維CT圖像中空隙周長p<mathsid="math0003"num="0003"><math><![CDATA[<mrow><mi>p</mi><mo>=</mo><msub><mi>N</mi><mi>e</mi></msub><mo>+</mo><msqrt><mn>2</mn></msqrt><msub><mi>N</mi><mn>0</mn></msub><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>3</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math></maths>式中Ne和N0分別是邊界鏈碼中約定走偶步與走奇步的數(shù)目；多孔瀝青混合料的二維CT圖像中空隙等效直徑d<mathsid="math0004"num="0004"><math><![CDATA[<mrow><mi>d</mi><mo>=</mo><mn>2</mn><mo>×</mo><msqrt><mfrac><mrow><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><msub><mi>A</mi><mi>i</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>N</mi><mi>i</mi></msub><mo>×</mo><mi>π</mi></mrow></mfrac></msqrt><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>4</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math></maths>式中Ai為二維CT圖像中的單個空隙面積，單位為mm2，Ni為二維CT圖像中的空隙數(shù)量，單位為個；多孔瀝青混合料的二維CT圖像中空隙率VV<mathsid="math0005"num="0005"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>V</mi><mi>V</mi></msub><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>ρ</mi><mi>m</mi></msub><msub><mi>ρ</mi><mi>t</mi></msub></mfrac><mo>×</mo><mn>100</mn><mo>%</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>5</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math></maths>式中ρm為試件的密度，單位為g/cm3，ρt為試件的理論最大密度，單位為g/cm3；(6)空隙平面信息解析對多孔瀝青混合料CT掃描圖像的圖片進行提取，采用步驟5中的計算公式(1)、(5)得到多孔瀝青混合料的空隙數(shù)量和空隙率，并采用公式(2)、(3)、(4)計算所有空隙的結(jié)果分別取平均值，得到平均空隙面積、平均空隙周長、平均等效直徑；(7)空隙空間信息解析采用分形理論，通過空隙分維數(shù)和空隙分布對空隙的復(fù)雜程度進行描述，空隙分維數(shù)包括空隙輪廓分維數(shù)與空隙面積分維數(shù)，各參數(shù)的計算方法如下多孔瀝青混合料空隙輪廓分維數(shù)Dp<mathsid="math0006"num="0006"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>D</mi><mi>p</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><msub><mi>D</mi><msub><mi>p</mi><mi>i</mi></msub></msub></mrow><mi>n</mi></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>6</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math></maths>式中id="icf0007"file="A2008102322870003C5.tif"wi="6"he="6"top="223"left="30"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>為二維CT圖像中空隙輪廓分維數(shù)，n為多孔瀝青混合料試件中二維CT圖像的數(shù)量；多孔瀝青混合料空隙面積分維數(shù)Da<mathsid="math0007"num="0007"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>D</mi><mi>a</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><msub><mi>D</mi><mi>ai</mi></msub></mrow><mi>n</mi></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>7</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math></maths>式中Dai為二維CT圖像中空隙面積分維數(shù)，n為多孔瀝青混合料試件中二維CT圖像的數(shù)量；對多孔瀝青混合料掃描的二維CT圖像進行閾值處理，采用公式(1)、(4)、(5)、(6)、(7)，結(jié)合分形理論確定多孔瀝青混合料的空隙分布；(8)存儲分析結(jié)果將多孔瀝青混合料試件CT圖像分析得到的空隙結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)存儲到計算機。全文摘要一種采用CT技術(shù)分析多孔瀝青混合料空隙結(jié)構(gòu)的方法，由制備多孔瀝青混合料試件、X射線CT機掃描多孔瀝青混合料試件、CT圖像增強和分割、空隙特征的提取、計算空隙結(jié)構(gòu)的特征參數(shù)、空隙平面信息解析、空隙空間信息解析、存儲分析結(jié)果步驟組成。本發(fā)明采用CT掃描技術(shù)，能準確、快速地獲取多孔瀝青混合料的數(shù)字圖像，對圖像進行增強、分割，提取空隙的相關(guān)特征參數(shù)，通過這些參數(shù)用分形理論對空隙的結(jié)構(gòu)特征進行定量描述，全面反映空隙結(jié)構(gòu)信息，避免了多孔瀝青混合料各特征對空隙評價的影響。這些參數(shù)為進一步探討空隙結(jié)構(gòu)對多孔瀝青混合料劈裂抗拉強度和滲透性能的影響規(guī)律，以及為研究多孔瀝青混合料空隙衰變行為奠定了基礎(chǔ)。文檔編號G01N23/04GK101403683SQ20081023228公開日2009年4月8日申請日期2008年11月17日優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日發(fā)明者常明豐,張冬冬,張嘉林,裴建中申請人:長安大學(xué)