沥青混凝土铺装结构粘结层界面重构技术.pdf

7 6 低温建筑技术 2 0 1 5年第 8期( 总第 2 0 6期 ) DOI ： 1 0 1 3 9 0 5 j c n k i d w j z 2 0 1 5 0 8 0 2 8 沥青混凝土铺装结构粘结层界面重构技术 周源 ( 上海市政工程设计研究总院 ( 集团) 有 限公司深圳分公司 ， 广东深圳5 1 8 0 4 2) 【 摘要】 实践和研究表明粘结层结构是决定铺装层体系性能的一个关键 因素 ， 粘结层破坏或失效是加速 桥面铺装体系破坏的一个重要原因。目前， 国内外对沥青混凝土铺装结构的研究多采用宏观尺度下的间接分析， 缺少微观尺度下的直接研究。为了弥补这一不足， 本文采用德国 C o m p a c t 一 2 2 5型工业 Xr a y C T对沥青混凝土 铺装结构试件进行扫描 ， 获得铺装结构粘结层界面的数字图像。通过 自编程序， 实现粘结层界面的重构， 得到粘 结层界面的完整图像。为对沥青混凝土铺装结构的进一步研究提供支持和帮助。 【 关键词】 粘结层； 数字图像； 图像处理 ； 界面重构 【 中图分类号】 T U 5 2 8 4 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 5 ) 0 8 0 0 7 6 0 3 粘结层界面是一个复杂的三维多相复合结构。 界面结构性能受接触状态 、 摩擦性能、 粘结性能影响， 拉伸、 剪切等宏观力学试验 “ 只能间接的评价粘结 层 的性 能 ， 无法 获取 粘结层 界 面微 观结 构 、 性 能机 理 和损伤破坏过程等本构关系信息 ， 制约 了粘结层计 算、 研究 、 设计的深度、 精确度和进一步发展。常规手 段无法获取沥青铺装粘结层界面信息， 缺乏对沥青铺 装粘结层界面的全面完整信息的认识和掌握 ， 给粘结 层界面深入研究带来较大障碍 ， 一般只能基于宏观力 学试验或假设开展粘结层性能研究， 难以掌握粘结层 界面状态及破损过程。本次研究采用高精度工业 C T 扫描获取沥青铺装粘结构的数字图像， 经过图像处理 和重构 ， 获得沥青铺装结构粘结层的完整界面 ， 为后 续分 析粘结层 界面的构成 和特 点 、 研 究粘 结层 的粘结 状态、 获得评价影响粘结层宏观性能的指标提供依据。 1 实验 原理 1 1 数字图像 数字图像 ， 又称数码 图像或数 位图像 ， 是二维 图像 用有限数字数值像素的表示。一副数字图像可以简单 的表示为， = l ( x ， Y ) ， 其中 、 Y表示图像中各点的坐标， ， 表示该点所对应的图像强度， 、 、 ， 为离散化的量。 1 2 X r a y C T原理 计算机层析成 像 ( C T ) 技 术作 为一 种无损 检测 技 术 ， 可 以动态 、 定量和 无损检测 材料 的 内部 结构 ， 为研 究结构微观 问题提供 了一条新 的途径 。X r a y C T基本 原理是： 在射线穿透物质 的过程中， 其强度成指数关 系衰减， 物质的密度是 由物质对于射线 的衰减系数来 体现的， 不同物质对射线的吸收系数不同。在研究 C T 图像 时 ， 人 们关 心 的是 物体 内各部 位 密度 间 的差异 ， 常用 c T数来 表示 ： 某物质的 C T数 ：1 0 0 0 x丝堑 堕 _ 二 = 韭 ( 1 ) x TJ 式 中， 为不 同物体对射线 的吸收 系数 。 c T图像的本质是衰减系数 成像。通过 c T扫描 获得一系列投影值， 在使用计算机对获取的投影值进 行一定 的算 法处 理 ， 可 求 解 出 各 个体 素 的衰 减 系 数 值 ， 获得衰减系数值 的二维 分布 ( 衰减 系数矩 阵 ) 。再 按 C T值 的定 义 ， 把 各个 体 素 的衰减 系数值 转 换 为对 应像素的 C T值 ， 得到 C T值的二维分布( C T值矩阵) ， 将 图像面上各 像素 的 C T值 转换 为灰 度 ， 就 得 到 图像 面上的灰度分布， 此灰度分布就是 C T图像 ， 也即为被 扫描物体的 C T数字图像。物质的 C T数反映物质的 密度 ， 由此可知， 物质的 C T数越高相当于密度越高。 1 3重构原理 节 点 图 1 体数据示意图 如 图 1 所示 ， 假设有一个长为 L ， 宽为 A Y ，高为 日 z的长方体 ， 此长方体 的面平行 于坐标 面 ， 对于 节点 ( i ， ， )， 它 对应 的空 间位 置 为 ( i A X,j y ， z)。体数据为一个三维数组， 大小为 ，定 义在 此 三 维空 间 网格 结 点上 。在结 点 ( i ， ， k ) 处， 有体数据值厂 ( i ， ， )即为其所对应像素的灰度值、 颜色索引值或是颜色值 。 设想将 C T扫描得到 的图像序列 放人三 维坐标 系 中， 每一幅图像均置于平行于 平面的某平面上 ， 平面 的坐标 由 C T扫描平面 内的像素确定 ， 方 向的坐