CT技术在沥青混合料研究中的应用.pdfVIP

ASPHALT 第3l卷第1期 2017年2月 石油沥青PETROLEUM ·生产与应用· CT技术在沥青混合料研究中的应用 刘文昶 (同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海201804) 摘要：以宏观体积参数作为设计指标的沥青混合料体积设计法在应用研究中已遭遇瓶 颈，在对细观结构研究发展的需求下，CT技术被越来越多地应用到沥青混合料的研究中。 介绍了cT技术的理论和技术原理及其在沥青混合料研究中应用的基础，并从真实试件扫描 结果的细观结构分析和虚拟数值试验两方面概述了相关研究应用的现状，同时提出了CT技 术本身、数值模拟方法等方面的问题，最后结合问题与现状对发展趋势作出了预测。 关键词：CT技术图像分割三维重构数值模拟 沥青混合料是一种具有流变特性的多尺度不 无损检测，它的原理是，不同物质各有不同的射 规则粒子堆积在一起的复合材料¨J，由集料、 线吸收系数。当射线穿透物质时射线的强度不断 沥青胶浆和空隙组成。目前采用的沥青混合料设 衰减并呈指数关系，如式(1)所示【4]： 计方法中只有VV，VFA和VMA等统计参数， ，=oe一灿 (1) 这些参数只能从宏观上描述沥青混合料的整体特 式中：／o为射线穿透物体前的光强；，为射 征，不能从细观上反映混合料内部结构组成的具 线穿透物体后的光强；△，为材料厚度；肛为材 体情况，而工程实例证明，采用当前设计方法并 料的衰减系数。 不能很好的控制材料性能，出现了统计指标相同 又因为衰减率仅与物质密度相关，故将不同 而性能差异较大的情况，体现了宏观设计指标与 物质的射线吸收率定义为CT数。CT数的发明 000 材料损坏模式不对应的问题。因此有必要在细观 者Hounsfield将空气和水的CT数定义为一1 尺度上对沥青混合料进行研究，以期寻找更为深 和0，就此建立了被检测物体密度和cT数之间 层次的路面损坏原因。 的关系。再利用正比于CT数的亮度(灰度值) 成像，即可得到非透明物体内部组成结构断面的 cT(ComputerizedTomography，计算机层析 识别)技术首先在医学领域得到应用，并且由 数字信息，进而进行可视化图像重构。 于它能在无损条件下对各类工业材料或产品等进 工业CT主要由放射源和探测器组成，如图 行检测，最终以计算机数字化的断层图像形式显 l所示。 示被测物体的内部结构、材料组成及缺陷状况 对于图1所示的工件旋转式扫描方式，探测 等心1，逐渐被广泛的应用于工业领域。 器每次脉冲测量得到被入射束“切割”处的不 1 CT的原理及其在沥青混合料研究中的应用 透明信息，即一个投影，在被测样品旋转一个小 基础 角度后，测得另一个投影；如此继续，得到全部 1．1 CT技术的原理 投影数据，再通过计算机反算，进而得到被测截 面图像。 Radon变化是CT技术的主要理论基础。 1917年，数学家Radon【31证明，已知所有入射角