[发明专利]基于工业CT的沥青混合料水分分布测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于沥青混合料内部水分分布的测试方法，具体涉及基于工业CT的沥青混合料内部水分分布测试及分析方法。

背景技术

沥青路面作为一种无接缝的连续式路面，具有连续性好、行车平稳舒适、噪声小、无扬尘、养护方便、易于回收等优点，因而在高等级公路建设中占据主导地位。例如，沥青路面在美国和日本的高速公路中占到了90%以上，全世界大约80%的路面为沥青路面，近年来我国新建及改建的高等级路面90%以上为沥青路面。随着沥青路面的广泛使用，其早期损坏问题也日益突出。在对沥青路面损坏问题广泛调查的基础上，道路工作者发现，沥青路面的早期损坏大多与水有关。水损害已成为各类沥青路面早期损坏现象中最主要、危害最大的损坏类型。

水损害的发生与水在沥青路面中的存在及分布有密切的关系，进入路面空隙或裂缝中的水在汽车车轮动态荷载的作用下，不断产生动水压力或真空负压抽吸的反复循环作用，使得沥青粘附性逐渐降低并丧失粘结力，从而导致沥青膜剥落，沥青混合料出现掉粒、松散等现象。水的存在及分布直接或者间接地影响了路面的使用性能，降低了路面的使用寿命。传统的关于沥青路面水损害的研究主要集中在沥青混合料的水稳定性评价、抗水损害材料的开发以及施工的质量控制等问题上，对不同类型沥青混合料中水分的分布状态分析较少。然而，沥青路面水损害是外界因素、自身结构特性及材料相互作用、相互影响的综合外在表现，了解沥青混合料中水分的分布状态，掌握不同条件下水分的存在及分布规律，对于提高道路的耐久性及使用性能具有重要的理论意义。

目前世界各国学者针对沥青混合料内部的水分分布开展了一些研究工作，这些研究大都采用数值模拟的方法：通过X射线获取沥青混合料的内部细观结构，将图像进行处理作为数值模拟的输入数据，通过设定边界条件等一系列操作对水分的分布状态进行模拟分析，这些基于数值模拟的研究所采用的方式是间接的，其可靠度有待验证。迄今为止，尚没有一种可行的试验方法探测沥青混合料内部水分分布，路面内部水分分布情况犹如一个“黑箱”，无法确切直观地了解其分布规律。

计算机X射线断层摄影术（简称X-ray CT）是利用X射线在穿透物体的过程中，由于不同的被检测物拥有不同的成分、密度、厚度等而对射线具有不同的吸收或散射特性，通过射线强度的变化达到检测物体内部结构的目的。经过X射线扫描重构后的数字图像可以获取沥青混合料的内部结构信息，包括集料取向及分布特征、离析、压实度、接触状况、空隙大小及分布特征等，因此，此项技术成为目前研究沥青混合料微细观结构的重要手段，也为从细观角度测试沥青混合料内部水分分布提供了条件。

综上所述，水分的分布对沥青混合料性能有重要影响，而目前尚没有一种明确的方法能测试沥青混合料内部水分分布情况，X射线计算机层析技术为从细观角度研究沥青混合料的水分分布提供了条件。

发明内容

本发明目的是为了解决现有测试沥青混合料水分分布的方法无法直观准确获取水分分布规律的问题，而提供基于工业CT的沥青混合料水分分布测试方法。

本发明基于工业CT的沥青混合料水分分布测试方法按下列步骤实现：

一、将泡沫材质的夹具固定到工业CT机支撑台上，使夹具竖直方向的中轴与工业CT机支撑台旋转轴重合；

二、在工业CT机的发射X射线出口位置加盖上金属片，启动工业CT机，对工业CT机进行暖机，将圆柱形干燥的沥青混合料试件放置于夹具中，保证沥青混合料试件在探测器的接收范围之内，记录沥青混合料试件的位置坐标；

三、调试工业CT机的扫描参数，设置扫描参数的电压为140～220kV，电流为60～140μA，旋转面的个数为1500，曝光时间为1000ms及敏感度系数为2，对干燥的沥青混合料试件进行扫描，获取干燥沥青混合料试件的扫描结果；

四、通过工业CT机配带的软件datos∣x reconstruction对步骤三得到的扫描结果进行图像重构，然后采用软件VGStudio MAx2.2分析计算图像重构后干燥沥青混合料试件空隙体积大小及分布（坐标）以及非空隙物质体积大小及分布（坐标）；

五、将干燥的沥青混合料试件作浸水处理，擦除沥青混合料试件表面上的水分，然后以与步骤三相同的扫描参数对含水的沥青混合料试件进行扫描，扫描的位置也与步骤三对干燥沥青混合料试件扫描的位置相同，获取含水沥青混合料试件的扫描结果；