路面預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在瀝青混合料中滲透深度測(cè)試方法研究

王 赫，馬 骉，田宇翔，張文靜，田 珂

(1.長(zhǎng)安大學(xué)特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,西安 710064;2.天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院,天津 300051)

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路面預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在瀝青混合料中滲透深度測(cè)試方法研究

王 赫1，馬 骉1，田宇翔1，張文靜1，田 珂2

(1.長(zhǎng)安大學(xué)特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,西安 710064;2.天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院,天津 300051)

為更加精確、便捷地測(cè)量路面預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在瀝青混合料中的滲透深度，減少滲透深度測(cè)量數(shù)據(jù)的離散性，提出基于標(biāo)準(zhǔn)試件和數(shù)字圖像處理技術(shù)的預(yù)養(yǎng)護(hù)劑滲透深度測(cè)量方法。采用0.6～1.18 mm單檔集料制作水泥砂漿標(biāo)準(zhǔn)試件，運(yùn)用Photoshop和IPP處理技術(shù)分析光屏蔽(Light-Shield 以下簡(jiǎn)稱(chēng)LS)預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在標(biāo)準(zhǔn)試件和瀝青混合料中的滲透情況。結(jié)果表明：LS預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在空隙率3%～4%的瀝青混合料試件中的滲透深度可以通過(guò)其在水泥砂漿標(biāo)準(zhǔn)試件中滲透深度來(lái)表征；用量為4 g(0.5 kg/m2)的LS預(yù)養(yǎng)護(hù)劑滲透深度完全達(dá)到養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)深度；建立不同預(yù)養(yǎng)護(hù)劑用量下的滲透相關(guān)性公式。研究結(jié)果證明，基于標(biāo)準(zhǔn)試件條件下，采用數(shù)字圖像處理技術(shù)的預(yù)養(yǎng)護(hù)劑滲透深度測(cè)量方法是可靠的。

道路工程； 預(yù)養(yǎng)護(hù)劑； 滲透深度； 數(shù)字圖像技術(shù)

1 引 言

隨著現(xiàn)今社會(huì)對(duì)公路通行環(huán)境要求的提高，公路養(yǎng)護(hù)工作的地位愈發(fā)重要。采用科學(xué)合理的路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)，不僅能延長(zhǎng)路面使用壽命，而且能減少養(yǎng)護(hù)工作時(shí)間，節(jié)約養(yǎng)護(hù)成本。在公路養(yǎng)護(hù)中，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是一項(xiàng)先進(jìn)的養(yǎng)護(hù)手段，其工作重心在于，在路面未出現(xiàn)明顯病害和性能衰減之前，提前對(duì)路面進(jìn)行相關(guān)的養(yǎng)護(hù)工作，以保持路面使用性能，延長(zhǎng)路面使用壽命[1]。西藏地區(qū)高海拔、大溫差、強(qiáng)紫外線等惡劣條件致使瀝青路面更容易發(fā)生病害，及時(shí)進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)尤為重要，而且在路面使用早期進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)可以最小的養(yǎng)護(hù)成本提高已經(jīng)損失的路面性能，延長(zhǎng)路面使用壽命[2,3]。

瀝青路面預(yù)養(yǎng)護(hù)劑是一種瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)新型材料，由瀝青、滲透劑、其它功能組分及添加劑制成，用于恢復(fù)瀝青路面性能，即恢復(fù)表面一定深度內(nèi)的老化瀝青性能[4]。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的效果取決于預(yù)養(yǎng)護(hù)劑是否能滲入路面表面一定深度，若沒(méi)有足夠的滲透深度，養(yǎng)護(hù)后路面會(huì)繼續(xù)損壞，造成材料浪費(fèi)的同時(shí)無(wú)法達(dá)到預(yù)期的養(yǎng)護(hù)效果；若滲透深度過(guò)大，則會(huì)造成預(yù)養(yǎng)護(hù)劑的浪費(fèi)，降低路面內(nèi)部的合理空隙率。目前，預(yù)養(yǎng)護(hù)劑的滲透機(jī)理和模型體系的研究已逐漸完善，測(cè)量方法也從目測(cè)和游標(biāo)卡尺等簡(jiǎn)單測(cè)量過(guò)渡到紅外光譜和CT技術(shù)等較為先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，但紅外光譜和CT測(cè)量技術(shù)在路面預(yù)養(yǎng)護(hù)劑滲透領(lǐng)域的應(yīng)用還處在探索階段，且測(cè)量數(shù)據(jù)離散性較大，對(duì)預(yù)養(yǎng)護(hù)劑的滲透深度進(jìn)行準(zhǔn)確的表征還存在較大難度[5-9]。

本研究通過(guò)對(duì)預(yù)養(yǎng)護(hù)劑滲透深度的測(cè)量方法進(jìn)行研究與改善,提出在標(biāo)準(zhǔn)試件條件下,采用數(shù)字圖像處理技術(shù)的預(yù)養(yǎng)護(hù)劑滲透深度測(cè)量方法:分別測(cè)量預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在水泥砂漿標(biāo)準(zhǔn)試件和瀝青混合料試件中的滲透深度,并用標(biāo)準(zhǔn)試件數(shù)據(jù)對(duì)瀝青混合料測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定;確定預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在滿足路面養(yǎng)護(hù)要求條件下的最小用量;定量化分析在不同時(shí)間和用量條件下的預(yù)養(yǎng)護(hù)劑滲透深度情況以及預(yù)養(yǎng)護(hù)劑用量與路面空隙率的關(guān)系,同時(shí)對(duì)滲透曲線進(jìn)行回歸分析,求得滲透深度數(shù)據(jù)的相關(guān)性公式,為預(yù)養(yǎng)護(hù)劑的研發(fā)和應(yīng)用提供合理建議。

2 實(shí) 驗(yàn)

2.1 預(yù)養(yǎng)護(hù)劑組分確定

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)劑在常溫條件下噴灑在路表面可形成一層保護(hù)層，激活表層老化瀝青，延緩路面病害發(fā)展。本研究從瀝青路面早期微損壞機(jī)理出發(fā)，對(duì)路面添加或補(bǔ)充各種有效成分，以恢復(fù)瀝青路面的使用性能。采用光屏蔽(LS)預(yù)養(yǎng)護(hù)劑作為試驗(yàn)試劑，主要組分為石油瀝青、還原劑、滲透劑、溶劑油及少量光屏蔽劑和分散劑。其中，石油瀝青、還原劑和溶劑油用以補(bǔ)充老化瀝青中損失的輕質(zhì)組分，恢復(fù)路面老化瀝青的原有性能，同時(shí)瀝青還具有填充路表微裂縫以及加深路表顏色的作用；滲透劑用來(lái)增加LS預(yù)養(yǎng)護(hù)劑的滲透性，增強(qiáng)瀝青與集料的粘結(jié)性能；分散劑用來(lái)減少石油中的瀝青質(zhì)沉淀；光屏蔽劑主要用于增強(qiáng)LS預(yù)養(yǎng)護(hù)劑抵抗紫外線老化的能力。為使LS預(yù)養(yǎng)護(hù)劑具備良好的滲透能力、儲(chǔ)存穩(wěn)定性和快干性，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定各組分的最佳比例，見(jiàn)表1。

表1 LS預(yù)養(yǎng)護(hù)劑各組分比例Tab.1 The component proportion of LS preventive maintenance agent

2.2 水泥砂漿標(biāo)準(zhǔn)試件

為降低預(yù)養(yǎng)護(hù)劑滲透深度測(cè)量數(shù)據(jù)的離散性，以預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在標(biāo)準(zhǔn)試件中的滲透深度來(lái)表征其在實(shí)際瀝青混合料中的滲透深度，建立標(biāo)準(zhǔn)試件與不同空隙率下的瀝青混合料對(duì)比試件滲透深度的數(shù)學(xué)關(guān)系，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，使數(shù)據(jù)更加接近真值。在制作標(biāo)準(zhǔn)試件時(shí)要滿足以下幾個(gè)要求：試件要有足夠的整體性、均勻性；控制集料尺寸、形狀和試件顏色以確保預(yù)養(yǎng)護(hù)劑有足夠的滲透深度以及易觀察性。在滿足上述要求的條件下，采用水泥穩(wěn)定單一粒徑集料，對(duì)集料進(jìn)行試拌，采用觀察法和試驗(yàn)法確定最佳成型比例。

采用0.6～1.18 mm閃長(zhǎng)巖集料與秦嶺PO·42.5普通硅酸鹽水泥，主要物理及力學(xué)性能指標(biāo)均滿足《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F30-2003)要求，水、水泥、石料最佳質(zhì)量比例為7∶20∶60。為保證涂刷面的可比性，試件采用φ100 mm×100 mm尺寸。為降低試件空隙率離散性，使空隙率分布均勻，并最大限度模擬路面工程施工機(jī)械設(shè)備壓實(shí)和固結(jié)方式，采用振動(dòng)成型法成型試件。采用傳統(tǒng)的靜壓模具，并按照《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E30-2005)要求對(duì)試件進(jìn)行養(yǎng)生。

2.3 瀝青混合料對(duì)比試件

2.3.1 孔隙率控制及測(cè)定方法

瀝青混合料設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定瀝青路面空隙率為3%～6%，一般要求為4%，一般新建瀝青路面的空隙率在6%～7%左右[10]。為減少在現(xiàn)場(chǎng)采用鉆孔法大量采集試件時(shí)對(duì)瀝青路面造成破壞，同時(shí)保證室內(nèi)試驗(yàn)最大程度的模擬現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，使數(shù)據(jù)更加接近實(shí)際，采用模擬施工現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度和固定室內(nèi)混合料空隙率的方法分別制作空隙率為3%～9%的瀝青混合料靜壓試件，其空隙率測(cè)定方法滿足《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)要求，當(dāng)試件吸水率小于2%時(shí)，采用飽和面干法對(duì)多個(gè)試件的空隙率進(jìn)行測(cè)定并取平均值；當(dāng)吸水率大于2%時(shí)，采用體積法測(cè)定不同瀝青混合料空隙率下的平均滲透深度，以表征瀝青路面的滲透深度。將瀝青混合料靜壓試件作為預(yù)養(yǎng)護(hù)劑滲透測(cè)量的對(duì)比試件。

2.3.2 級(jí)配及材料選擇

表2 碎石級(jí)配中級(jí)Tab.2 Median of gravel gradation

圖1 碎石級(jí)配曲線Fig.1 Gravel gradation curve

對(duì)比試件采用AC-13瀝青混合料，試件尺寸φ100 mm×100 mm。瀝青采用韓國(guó)SK90A級(jí)道路石油瀝青，粗集料采用閃長(zhǎng)巖碎石，細(xì)集料采用機(jī)制砂，填料采用石灰?guī)r磨細(xì)礦粉。瀝青、集料與礦粉的主要物理及力學(xué)性能指標(biāo)均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)要求。瀝青混合料最佳油石比為4.9%，礦料級(jí)配見(jiàn)圖1、表2。

2.4 數(shù)字圖像處理技術(shù)

對(duì)于求取不規(guī)則面積的平均值，圖像處理方法效果較好。PS(Photoshop)和IPP(Image-Pro Plus)都是功能非常強(qiáng)大的圖像處理工具，可有效地進(jìn)行圖片、圖像編輯處理等工作，并且具有豐富的測(cè)量和定制功能。PS與IPP的圖像數(shù)據(jù)處理方法是將微小的像素點(diǎn)轉(zhuǎn)化為距離并采用不規(guī)則面積求平均值。基于圖像處理過(guò)的大樣本滲透深度數(shù)據(jù)，在數(shù)學(xué)上認(rèn)定其平均深度即為預(yù)養(yǎng)護(hù)劑的滲透深度。該方法可精確測(cè)定各種不規(guī)則圖形的面積，降低人工測(cè)量的累計(jì)誤差，因此采用圖像處理技術(shù)計(jì)算得到的養(yǎng)護(hù)劑滲透深度是一種非常可行的方法。本研究采用的方法為：用相機(jī)為涂刷預(yù)養(yǎng)護(hù)劑的試件拍照，采用PS軟件提高其對(duì)比度，勾勒出滲透劑滲透范圍并填充顏色，將PS處理后的圖片用IPP進(jìn)行圖像尺度的標(biāo)定并計(jì)算滲透面積和滲透深度，將滲透面積單獨(dú)分離出來(lái)，測(cè)得滲透面積及其寬度后，即可算出其平均滲透深度。

3 結(jié)果與討論

3.1 預(yù)養(yǎng)護(hù)劑滲透深度對(duì)比分析

在標(biāo)準(zhǔn)試件和對(duì)比試件表面涂刷LS預(yù)養(yǎng)護(hù)劑，并將試件放入恒溫箱(20 ℃)中靜置24 h，待滲透完成后對(duì)試件進(jìn)行剖切，預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在對(duì)比試件和標(biāo)準(zhǔn)試件中的滲透情況見(jiàn)圖2。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)試件與對(duì)比試件滲透界面對(duì)比 (a)水泥砂漿標(biāo)準(zhǔn)試件; (b)瀝青混合料對(duì)比試件Fig.2 Penetration interface compared by standard and compared specimen

圖3 滲透界面軟件處理及滲透深度計(jì)算 (a)對(duì)比試件滲透界面軟件成像; (b)滲透深度軟件計(jì)算Fig.3 Penetration interface processed by software and penetration depth calculation

由圖2可知，預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在標(biāo)準(zhǔn)試件中的滲透深度比較均勻，在對(duì)比試件中的滲透深度呈現(xiàn)隨機(jī)性。由于在標(biāo)準(zhǔn)試件表面涂刷預(yù)養(yǎng)護(hù)劑時(shí)，中部用量多于試件邊緣，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)試件的滲透面基本呈弧線形分布。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)試件制定的混合料空隙率較大，但滲透深度小于對(duì)比試件，主要原因是標(biāo)準(zhǔn)試件采用的0.6 mm～1.18 mm的集料比表面積大，同質(zhì)量的養(yǎng)護(hù)劑在滲透時(shí)需要浸潤(rùn)更大的石料面積。而對(duì)比試件是由瀝青粘結(jié)粗細(xì)集料，表面構(gòu)造深度更大，內(nèi)部空隙率更不均勻，且預(yù)養(yǎng)護(hù)劑與瀝青存在相似相溶，交互作用影響較強(qiáng)，導(dǎo)致預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在對(duì)比試件中的滲透路徑不一，滲透面不均勻，滲透深度大。

試件在涂刷預(yù)養(yǎng)護(hù)劑之后，會(huì)有明顯的顏色區(qū)別，對(duì)試件切面拍照并進(jìn)行PS處理之后觀察其滲透情況，采用IPP軟件對(duì)圖像進(jìn)行尺度標(biāo)定并二值化，最后計(jì)算平均滲透深度，具體情況見(jiàn)圖3。

如圖3所示，標(biāo)準(zhǔn)試件滲透面非常清晰，用數(shù)字圖像法處理時(shí)識(shí)別計(jì)算得到的數(shù)據(jù)相比于游標(biāo)卡尺測(cè)量更加準(zhǔn)確。通過(guò)計(jì)算多個(gè)試件的滲透深度平均值得出預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在標(biāo)準(zhǔn)試件內(nèi)的滲透深度數(shù)據(jù)，見(jiàn)表3。

表3 預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在標(biāo)準(zhǔn)試件內(nèi)滲透深度Tab.3 Penetration depth of preventive maintenance agent in standard specimen

由表3可知，1400 g下滲透率大于1600 g，這是由于成型條件相同的標(biāo)準(zhǔn)試件采用不同的濕料量，濕料量少則空隙率大。隨著預(yù)養(yǎng)護(hù)劑量的增加，滲透深度幾乎呈線性增長(zhǎng)，表明標(biāo)準(zhǔn)試件內(nèi)部空隙率均勻，且由于石料比表面積較大，試件有效空隙率的差異對(duì)滲透深度影響就非常小。利用滲透深度成線性增長(zhǎng)的關(guān)系，將預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在標(biāo)準(zhǔn)試件與瀝青混合料中的滲透深度進(jìn)行關(guān)聯(lián)，能夠更好的表征和預(yù)測(cè)預(yù)養(yǎng)護(hù)劑的滲透深度，準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)預(yù)養(yǎng)護(hù)劑的滲透性能。

3.2 預(yù)養(yǎng)護(hù)劑用量對(duì)滲透深度的影響分析

由于紫外線射入瀝青的深度一般只能達(dá)到0.1 mm，但表面老化的瀝青分子會(huì)向內(nèi)擴(kuò)散，加上瀝青路面有空隙存在，最終紫外線對(duì)瀝青面層的影響會(huì)達(dá)到瀝青路面以下1 cm左右深度[11]，因此以滲透深度達(dá)到1 cm作為預(yù)養(yǎng)護(hù)劑能夠?qū)τ诼访孢M(jìn)行最佳養(yǎng)護(hù)的滲透深度。

試驗(yàn)前，將空隙率為3%～9%的瀝青混合料對(duì)比試件進(jìn)行分組，每組分別定量均勻涂刷2 g、4 g和8 g(按面積來(lái)算，8 g相當(dāng)于路面用量為1 kg/m2)預(yù)養(yǎng)護(hù)劑，并觀察其0.5 h、2 h、8 h和24 h的滲透深度，進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和圖像采集。運(yùn)用PS和IPP軟件對(duì)圖像處理得到滲透深度數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，分別繪制不同用量下滲透時(shí)間與不同空隙率對(duì)比試件中滲透深度關(guān)系圖，結(jié)果見(jiàn)圖4、圖5。

圖4 用量分別為2 g、4 g時(shí)各空隙率下的滲透深度(a) 2 g; (b) 4 gFig.4 Penetration interface in different porosity under 2 g and 4 g dosage

圖5 用量為8 g時(shí)各空隙率下的滲透深度Fig.5 Penetration interface in different porosity under 8 g dosage

由圖4可知，隨著預(yù)養(yǎng)護(hù)劑用量增加，預(yù)養(yǎng)護(hù)劑滲透深度和滲透速率都會(huì)顯著增加，并且預(yù)養(yǎng)護(hù)劑會(huì)逐漸填充瀝青混合料表面空隙和凹槽。當(dāng)用量為2 g(實(shí)際路面用量0.25 kg/m2)時(shí)，預(yù)養(yǎng)護(hù)劑24 h滲透深度在1 cm以下，不能滿足激活路面老化瀝青的要求，而且預(yù)養(yǎng)護(hù)劑最終滲透深度不足，路面養(yǎng)護(hù)效果較差，因此2 g用量在考慮預(yù)養(yǎng)護(hù)劑滲透總體趨勢(shì)時(shí)僅作為參考。當(dāng)用量為4 g(0.5 kg/m2)、8 g(1 kg/m2)時(shí)，預(yù)養(yǎng)護(hù)劑24 h滲透深度能滿足激活路表老化瀝青的要求。用量為1 kg/m2的預(yù)養(yǎng)護(hù)劑滲透深度情況見(jiàn)圖5。

如圖5所示，8 g用量下的預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在涂刷2h時(shí)，各空隙率下滲透深度已經(jīng)達(dá)到1 cm左右，滿足激活路表老化瀝青達(dá)到路面養(yǎng)護(hù)的要求，在此用量下可更快的開(kāi)放交通。

由圖4和圖5可知，預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在涂刷到試件表面后很快滲透，此時(shí)預(yù)養(yǎng)護(hù)劑中的滲透劑成分才剛開(kāi)始揮發(fā)，粘度較小，所以初始滲透深度在整個(gè)滲透過(guò)程中所占的比例非常大，2 h的平均滲透深度已占到24 h滲透深度的60%以上，8 h后滲透深度達(dá)到最終滲透深度的90%左右。

本研究采用的LS預(yù)養(yǎng)護(hù)劑中溶劑油組分揮發(fā)性強(qiáng)，剛涂抹到對(duì)比試件表面便迅速揮發(fā)，導(dǎo)致預(yù)養(yǎng)護(hù)劑粘度增加更快，滲透能力受到很大影響。同時(shí)瀝青混合料表面存在大粒徑集料，表面空隙率分布不均，表面構(gòu)造深度較標(biāo)準(zhǔn)試件大，導(dǎo)致在最開(kāi)始的0.5 h內(nèi)，滲透深度非常雜亂沒(méi)有規(guī)律可循。通過(guò)上述分析可知，預(yù)養(yǎng)護(hù)劑用量對(duì)滲透深度影響很大，從保證預(yù)養(yǎng)護(hù)劑效果方面，噴灑過(guò)LS預(yù)養(yǎng)護(hù)劑的路面至少應(yīng)封閉2 h以上，有條件的路段應(yīng)該封閉至少8 h再通車(chē)。

3.3 預(yù)養(yǎng)護(hù)劑滲透深度相關(guān)性分析

通過(guò)上述分析可得，預(yù)養(yǎng)護(hù)劑用量在4 g時(shí)已經(jīng)可以滿足路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的要求，在不同用量條件下，對(duì)各空隙率下24 h時(shí)的滲透深度進(jìn)行分析，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 用量分別為4 g、8 g時(shí)各空隙率下最終滲透深度(a) 4 g; (b) 8 gFig.6 Final penetration depth in different porosity under 4 g and 8 g dosage

由圖6可知，預(yù)養(yǎng)護(hù)劑最終滲透深度數(shù)據(jù)呈波動(dòng)上升，這是由于瀝青混合料內(nèi)部空隙分布離散導(dǎo)致，在數(shù)據(jù)量足夠大的理想狀態(tài)下，數(shù)據(jù)曲線應(yīng)該是一條直線，因此對(duì)滲透深度曲線做線性趨勢(shì)線，求得4 g及8 g用量下24 h預(yù)養(yǎng)護(hù)劑滲透深度相關(guān)性公式分別如下：

y=2.819x﹢0.933

(1)

y=5.633x-5.824

(2)

其中：y為對(duì)應(yīng)各空隙率下的滲透深度；x為空隙率×100。

滲透深度相關(guān)性公式主要系數(shù)見(jiàn)表4。

表4 滲透深度相關(guān)性公式主要系數(shù)Tab.4 Main coefficient of penetration depth correlation formula

分析各個(gè)孔隙率條件下，不同預(yù)養(yǎng)護(hù)劑用量時(shí)的數(shù)據(jù)曲線，發(fā)現(xiàn)預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在空隙率為3%、4%的瀝青混合料對(duì)比試件與標(biāo)準(zhǔn)試件的中的滲透深度相當(dāng)，結(jié)果見(jiàn)圖7。

圖7 3%和4%孔隙率下的滲透深度與標(biāo)準(zhǔn)件滲透深度比較(a) 3%; (b) 4%Fig.7 Penetration depth compared by standard and compared specimen in 3% and 4% porosity

由上述分析可知，預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在對(duì)比試件中的滲透深度可以用線性趨勢(shì)線進(jìn)行擬合。用標(biāo)準(zhǔn)試件可以準(zhǔn)確標(biāo)定預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在3%、4%空隙率瀝青混合料中的滲透深度。綜合分析兩者的數(shù)據(jù)，瀝青混合料對(duì)比試件中的最終滲透深度與標(biāo)準(zhǔn)試件結(jié)果非常接近且線形變化趨勢(shì)相似。在相同預(yù)養(yǎng)護(hù)劑用量條件下，3%和4%空隙率瀝青混合料對(duì)比試件的最終滲透深度分別為標(biāo)準(zhǔn)試件滲透深度的1倍和1.27倍，可以此估算預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在瀝青混合料中的滲透深度。

4 結(jié) 論

本研究建立了基于標(biāo)準(zhǔn)試件和數(shù)字圖像處理技術(shù)的預(yù)養(yǎng)護(hù)劑滲透深度測(cè)量方法，較為精確的測(cè)量了預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在瀝青混合料中的滲透深度。

(1)預(yù)養(yǎng)護(hù)劑用量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試件中的滲透規(guī)律并無(wú)影響，滲透深度近似呈直線。利用這種線性關(guān)系，將預(yù)養(yǎng)護(hù)劑在標(biāo)準(zhǔn)試件與瀝青混合料中的滲透深度進(jìn)行關(guān)聯(lián)，準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)預(yù)養(yǎng)護(hù)劑滲透情況；

(2)在不同空隙率瀝青混合料對(duì)比試件中，預(yù)養(yǎng)護(hù)劑用量對(duì)最終滲透深度影響較大。用量為4 g(0.5 kg/m2)的LS預(yù)防性養(yǎng)護(hù)劑就可以達(dá)到足夠的預(yù)養(yǎng)護(hù)深度。從實(shí)際養(yǎng)護(hù)效果看，噴灑過(guò)LS預(yù)養(yǎng)護(hù)劑的路面至少應(yīng)封閉2 h以上，有條件的路段應(yīng)該封閉至少8 h再通車(chē)；

(3)對(duì)比并擬合分析了標(biāo)準(zhǔn)試件和對(duì)比試件中的滲透數(shù)據(jù)，同時(shí)建立4 g和8 g預(yù)養(yǎng)護(hù)劑用量條件下的滲透性相關(guān)公式。等預(yù)養(yǎng)護(hù)劑用量下，1倍、1.27倍的標(biāo)準(zhǔn)件滲透深度分別可以表示空隙率為3%、4%的瀝青混合料對(duì)比試件的最終滲透深度。

[1] 賈 非, 齊 輝, 侯 蕓. 瀝青混凝土路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究[J].公路, 2012, (5).

[2] 艾長(zhǎng)發(fā), 黃 兵, 宋瓊瑤. 高寒地區(qū)瀝青路面主導(dǎo)病害調(diào)研與分析[J].重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào), 2007, 26(3)：76-80，90.

[3] 林俊濤, 吳少鵬, 劉全濤. 瀝青路面功能性預(yù)養(yǎng)護(hù)材料的養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)研究[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào), 014, 27(9): 19-20.

[4] 吳德旭, 孔繁春. 瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑在路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用探索[J].現(xiàn)代交通技術(shù), 2008, 5(2)：176-178.

[5] 魏 忠. 硅瀝青霧封層技術(shù)的應(yīng)用研究[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化, 2013, 23: 63-66.

[6] 蘇衛(wèi)國(guó), 蔡錫榮. 霧封層防護(hù)劑的路用防護(hù)性能研究[J].中外公路, 2010, (05): 292-296.

[7] 張 麗, 王長(zhǎng)盛, 張 文, 等. Sasojuve再生養(yǎng)護(hù)劑在大佛寺長(zhǎng)江大橋預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用[J].城市道橋與防洪, 2009, 10：11-12，117-119.

[8] 廖小軍. 煤油瀝青在瀝青路面透層施工中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技, 2012, 10: 32-34.

[9] 蔡莉莉, 徐全威. 高滲透乳化瀝青室內(nèi)模擬試驗(yàn)方法與理論探討[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版), 2011, 06: 65-66.

[10] 郭 恩, 盧鐵瑞, 張 陽(yáng). 孔隙率對(duì)瀝青路面技術(shù)性能的影響研究[J].石油瀝青, 2008, (04): 52-57.

[11] 馬立骍, 龐 凌, 吳少鵬. 光氧老化對(duì)瀝青物理和化學(xué)性能的影響[J].廣東建材, 2007, 11: 86-88.

Depth of Penetration Testing Methods for Pavement Preventive Maintenance Agent in Asphalt Mixtures

WANGHe1,MABiao1,TIANYu-xiang1,ZHANGWen-jing1,TIAN-Ke2

(1.Key Laboratory of Special Area Highway Engineering of Ministry of Education,Chang'an University,Xi'an 710064,China;2.Tianjin Municipal Engineering Design and Research Institute,Tianjin 300051,China)

To more precisely and conveniently measure the penetration depth of pavement preventive maintenance agent in asphalt mixtures, and to reduce measurement data discrete, a testing method of penetration depth of preventive maintenance agent based on the standard specimens and digital image processing technology is proposed in this paper. Standard specimens of cement mortar were produced by 0.6-1.18 mm single file aggregates. Moreover，penetration of light-shield (called LS) preventive maintenance agent both in the standard specimens and asphalt mixtures was analyzed by using Photoshop-IPP processing technology. The results show: penetration depth of standard specimens is the asphalt mixture specimen which porosity is 3%-4%. The penetration depth of 4 g (0.5 kg/m2) amount of LS preventive maintenance agent fully meets conservation standards. Meanwhile, correlation formula was established under the different dosage. Results also show that this testing method of penetration depth of preventive maintenance agent based on the standard specimens and digital image processing technology is reliable.

road engineering; preventive maintenance agent; penetration depth; digital image processing technology

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2014BAG05B04);交通運(yùn)輸部建設(shè)科技項(xiàng)目(2013318490010)

王 赫(1992-)，男，碩士研究生.主要從事路面結(jié)構(gòu)與材料方面的研究.

馬 骉，工學(xué)博士，教授.

TU502

A

1001-1625(2016)08-2568-07