混凝土路面外露骨料分布情況研究

摘 要：為研究混凝土路面骨料外露外露分布狀況的問題，文章采用數字圖像技術獲得路面外露骨料的數字圖像信息，然后根據骨料的形態特征分析圖像中骨料的外露形狀，計算其外露面積、粒徑等，最后分析評價路面外露骨料均勻性。

關鍵詞：路面；數字圖像；均勻性

中圖分類號：U416.216 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）30-0167-02

瀝青路面及水泥混凝土路面，為增加其抗滑特性，可以將骨料外露，形成粗糙的表面，摩擦力大大增加，適用于長陡坡路面及隧道路面。

國內外對骨料外露情況進行了很多分析研究，但是目前還沒有關于骨料外露分布狀況較好的評價方式。以前對于外露骨料的分布，通常是人工現場查看的方法，受各種因素影響很大，無法很好的評價路面骨料外露具體的分布程度。本研究引入數字圖像技術，利用其準確、方便的特點，研究外露骨料分布情況，為評價外露骨料施工質量提供相關參照依據。

1 研究路面外露骨料分布狀況

以往研究外露骨料都是劃定大約10×10 cm范圍的區域，人工計算粒徑在5 mm以上的骨料個數，主觀性影響因素太大；另外，10×10 cm的范圍太小，其結果不能反映整個路面外露骨料的分布狀況。

1.1 數字圖像采集

使用數碼相機采集圖像，將校準條放在相關測點一旁，在同一畫面內拍下測點區域、校準條的圖像，拍攝時鏡頭應盡量與路面平行，原始的骨料外露圖像如圖1所示。

數字圖像中物體尺寸與原始尺寸不符，需要用校準條來還原成原始尺寸。

1.2 圖像噪聲處理

外露骨料的邊緣檢測很難處理，因為實際信號有噪聲，圖像中的噪聲對數據的分析影響很大，需要對圖像進行噪聲處理。通常采用的是平滑和銳化預處理。平滑處理是為了消除圖像中的干擾因素，強化圖像特征，改善其質量。銳化處理是為了增加圖像的邊緣特性，便于識別和處理。

1.3 提取外露骨料圖像

自然界景物圖像都具有自己獨特的形狀特征。這主要是因為不同的物體是由不同的材質組成的，不同材質構成的物體具有不同的光線吸收和反射特性，利用形態學原理提取外露骨料圖像，簡化圖像數據，在保持其基本形狀特性不變的基礎上，可以防止與研究目的無關的圖像其余部分的干擾。

利用基于外露形態特征的圖像分割方法，可以將外露骨料形狀提取出來（如圖3所示），并計算骨料外露的個數、面積。

通過計算機計算外露的面積Si（i=0，1，2，3…），假定外露骨料為圓形，通過公式Ri=2×■計算外露骨料的近似直徑。提取的外露骨料圖像如圖2所示，外露骨料分析見表2。

計算機計算糾正了人工計算時漏算或者重復計算的部分，降低了主觀因素的干擾。同時更加快捷、方便，不需要在現場花費大量時間。

2 外露骨料分布均勻性的分析

級配不好、施工不當都會引起外露集料分布的不均勻，通過分析，可以為施工質量提供相關的依據。

2.1 不同路段外露骨料均勻性分析

采用同一級配、不同路段采集的范圍為20 cm×20 cm區域的外露骨料分布圖像。采用圖像處理如圖3和圖4所示，可以擴大計算范圍，準確度更高，更具代表意義。

骨料外露分布對照見表2，盡管路段1、路段2的骨料外露個數接近，但是路段2骨料外露面積要大于路段1骨料外露的面積，原因是路段2中直徑在10～20 mm骨料外露個數要大于路段1的10～20 mm骨料外露個數。按照粒徑將外露骨料分為不同粒徑區域，計算每個粒級區域內骨料外露的個數，見表3。

從上表可以看出，在換算成標準圓后，外露骨料直徑大多集中在5～15 mm的直徑區域內。

2.2 骨料外露分布的評價方法

采用相關系數法表征路面骨料外露的分布狀況。

？籽XY=■=■（i=1，2，3…）

相關系數是表征變量之間相關程度的指標，在外露骨料個數相差不大的情況下，用來分析兩組數據的密切程度。對路段1、路段2骨料外露分布分析結果見表4。

從上表可以看出，盡管路段1、路段2骨料外露個數相似，但路段1的外露骨料平均直徑要比路段2的外露骨料平均直徑小。因此，路段2的骨料外露面積要大于路段1骨料的外露面積。

3 結 語

①利用數字圖像技術，可以將骨料外露面積和骨料外露個數結合起來分析骨料外露的分布狀況。

②計算機計算分析，可避免人的主觀性影響，測量數值穩定；同時此方法擴大了路面骨料外露面積的計算范圍。工程應用結果表明，此方法可以快速、準確的了解骨料外露的分布情況，對于指導路面施工、提高施工質量具有非常重要意義。

③通過相關系數指標的計算可以分析兩幅圖像骨料外露分布的密切程度。

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