本发明涉及沥青路面检测技术领域，尤其涉及一种基于红外热像仪对沥青路面压实质量的检测方法。
背景技术：
沥青混合料由沥青、集料、填料和空气所组成的三相体系，经拌和、摊铺、碾压后形成具备一定强度的整体结构。沥青混合料属于强粘性材料，其碾压过程中的压实质量受骨料级配、压实温度、骨料特性以及沥青用量等因素影响。沥青路面在施工过程中温度逐渐降低，严重影响沥青混合料压实质量，从而影响路面强度的形成及耐久性。为保证沥青路面压实质量，控制沥青混合料在施工阶段的温度变化是非常有必要的。
沥青混合料压实是其体积减少的过程，该阶段沥青混合料之间不断被挤压密实，因此保证路面具有足够的压实度可以避免沥青路面过早出现高温车辙，水损坏和过度老化等病害。
目前，关于路面压实质量的研究大多集中在通过红外热像仪、gps等，直观的检测沥青混合料在施工过程中温度离析状况，从而提出措施减少混合料温度离析；并不存在关于沥青混合料温度离析与路面压实度、孔隙率以及密度之间对应关系的研究。因此，本发明通过红外热像仪检测路面温度分析得到温度离析区域和正常温度区域，并将对应点检测的压实度、孔隙率以及密度之间的关系进行定量描述，从而快速有效地帮助工作人员分析得到减少混合料温度离析的措施。
技术实现要素：
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于红外热像仪对沥青路面压实质量的检测方法，包括：
利用红外热像仪获取沥青路面的多个目标区域的沥青混合料在碾压过程中的温度；所述碾压过程包括摊铺阶段和碾压阶段；所述碾压阶段包括初压过程、复压过程和终压过程；
根据获取的沥青路面的沥青混合料在碾压过程的温度数据，得出所述沥青路面的多个目标区域的沥青混合料的温度离析情况；并依据所述温度离析情况判断出所述沥青路面的温度离析区域和正常温度区域；
通过路面钻芯取样的方式获取所述沥青路面上的温度离析区域和正常温度区域对应的压实度和孔隙率；
建立所述沥青混合料在碾压过程中的碾压温度与所述压实度的线性关系，得到所述碾压温度与压实度的相关关系及相关系数；建立所述沥青混合料在碾压过程中的碾压温度与孔隙率的线性关系，得到所述碾压温度与孔隙率的相关关系及相关系数。
进一步地，还包括：
利用红外热像仪检测所述沥青路面边界处的温度数据，所述沥青路面的边界处包括沥青路面的边缘和碾压交界处；
根据所述沥青路面边界处的温度数据与相应位置的压实度，建立对应关系表；根据所述沥青路面边界处的温度数据与相应位置的孔隙率，建立对应关系表。
进一步地，所述利用红外热像仪获取沥青路面的多个目标区域的沥青混合料，在碾压过程中的温度，包括：
通过红外热像仪将沥青路面目标区域的红外热量转换为电信号；
利用与所述红外热像仪连接的显示器将所述电信号转换为热量图像和温度数据，包括：在所述沥青混合料的摊铺阶段和碾压阶段，所述显示器上具有不同的热量图像。
进一步地，所述根据获取的沥青路面的沥青混合料在碾压过程的温度数据，得出所述沥青路面的多个目标区域的沥青混合料的温度离析情况；并根据所述温度离析情况判断出所述沥青路面的温度离析区域和正常温度区域，之后还包括；
通过pqi无核密度仪检测路面温度离析区域的混合料密度，并获取第一中心混合料密度；通过piq无核密度仪检测所述温度离析区域周边的正常温度区域的混合料密度，并获取第二中心混合料密度；
根据所述第一中心混合料密度和第二中心混合料密度得出所述温度离析区域和正常温度区域之间的密度相差率。
进一步地，所述通过pqi无核密度仪检测路面温度离析区域的混合料密度，并获取第一中心混合料密度；通过piq无核密度仪检测所述温度离析区域周边的正常温度区域的混合料密度，并获取第二中心混合料密度，之后还包括：
将所述路面温度离析区域的第一中心混合料密度和所述温度离析区域周边的正常温度区域的第二中心混合料密度均转换为压实度；
得出所述第一中心混合料密度对应的压实度和第二中心混合料密度对应的之间的压实度相差率。
进一步地，在摊铺阶段，利用红外热像仪获取沥青路面的多个目标区域的沥青混合料的温度，包括：
获取摊铺机螺旋摊铺器内的沥青混合料的温度；
获取刚摊铺后沿摊铺机熨平板方向的沥青混合料的温度；
根据摊铺机螺旋摊铺器内的沥青混合料的温度，与刚摊铺后沿摊铺机熨平板方向的沥青混合料的温度，获取沥青混合料摊铺前后的温度变化数值。
进一步地，所述获取刚摊铺后沿摊铺机熨平板方向的沥青混合料的温度，包括：
将所述红外热像仪和摊铺机的卸料口保持在同一水平位置，让热像仪垂直拍摄刚卸的沥青混合料。
进一步地，所述沥青路面的碾压阶段通过压路机进行操作；在初压过程中，所述压路机的滚轮表面喷洒水分配合沥青混合料的初压；在复压过程中，所述压路机的滚轮表面使用油水混合物配合沥青混合料的复压。
本发明提供的基于红外热像仪对沥青路面压实质量的检测方法，利用红外热像仪检测了沥青混合料在碾压过程中的温度分布，通过钻芯取样得到温度检测点的压实度和孔隙率，建立了沥青混合料碾压温度和压实度、孔隙率之间的线性关系。通过本发明所述方法的检测实施，得到沥青混合料碾压后温度与孔隙率呈很好的负相关关系，沥青混合料碾压后温度与压实度呈良好的正相关关系；并且，获得终压结束后沥青路面的最高温度、正常温度区沥青混合料密度以及温度离析区的混合料密度情况。可见，本发明通过获取红外热像仪检测路面温度离析区域和正常温度区域，并将对应点检测的压实度、孔隙率以及密度之间关系进行定量描述，进而有效地检测出沥青混合料在施工过程中温度离析状况，从而进一步有助于分析得到减少混合料温度离析的措施。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为不同孔隙率路面蒸发散热模型图；
图2是红外热像仪与水银温度计温度检测结果对比图；
图3是实施例中提供的一种基于红外热像仪对沥青路面压实质量的检测方法流程图；
图4是根据本实施例所述方法得到的碾压过程路面温度变化示意图；
图5是根据本实施例所述方法得到的碾压后路面温度与孔隙率关系图；
图6是根据本实施例所述方法得到的碾压后路面温度与压实度关系图；
图7是根据本实施例所述方法得到的温度离析区域混合料密度图；
图8是根据本实施例所述方法得到的碾压后路面温度与压实度关系图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
其中首先给与说明的是，土工材料密度存在差异(见表1)以及沥青混合料孔隙率差异导致路表面温度蒸发速率不一致，从而造成路面温度差异。图1为常见土工材料通过有限元模型在40℃进行温度模拟时的散热模型。
表1土工材料密度
tab1geometricalmaterialdensity
由表1可知，四种土工材料中，空气的导热系数最低，与沥青混合料的导热系数相差50多倍；沥青混合料的密度最高，比空气密度高一倍多；而水的比热容最大，是沥青混合料的四倍以上，这些因素均影响沥青路表面的热量蒸发速率和表面温度变化。
本发明采用红外热像仪进行沥青路面的温度变化的检测；通过红外热像仪可以准确、有效、快速的检测沥青路面施工过程中的温度变化，下面通过与水银温度计的检测结果进行比较说明：
通过多次比较红外热像仪与水银温度计检测沥青路面温度的结果(图2)，以验证红外热像仪检测沥青路面温度有效性和精确性。其中，由于红外热像仪采集到的是整个区域温度数据，而水银温度计采集到的是单点温度数据，为了提高两者对比的可靠性，将红外热像仪采集到的区域温度数据利用软件找出对应单点位置的温度值记录。其中，由图2可知，红外热像仪与水银温度计检测的温度温差很稳定，基本在-2～+2℃之间波动。可见，利用红外热像仪具有全面性、直观性、储存性、针对性优点，避免传统温度计本身和操作可行性上的限制的随机性、延时性、接触性、时效性诸多缺点。进而本发明利用红外热像仪可以准确、有效、快速的检测沥青路面施工过程中的温度变化，根据沥青路面温度的检测进行沥青路面压实质量的检测分析。
实施例：
本发明提供了一种基于红外热像仪对沥青路面压实质量的检测方法，如图3所示，包括：
s101.利用红外热像仪获取沥青路面的多个目标区域的沥青混合料在碾压过程中的温度；所述碾压过程包括摊铺阶段和碾压阶段；所述碾压阶段包括初压过程、复压过程和终压过程；
具体地，所述利用红外热像仪获取沥青路面的多个目标区域的沥青混合料，在碾压过程中的温度，包括：
通过红外热像仪将沥青路面目标区域的红外热量转换为电信号；其中，所述电信号用于在红外热像仪中待传输和处理的信号信息。
利用与所述红外热像仪连接的显示器将所述电信号转换为热量图像和温度数据，包括：在所述沥青混合料的摊铺阶段和碾压阶段，所述显示器上具有不同的热量图像；所述热量图像中的不同色彩代表不同的温度。比如混合料摊铺温度中，显示器上对于检测出属于不低于正常施工的温度(140135130125)颜色为第一颜色，对于检测出属于低温施工的温度(160150140135)的颜色为第二颜色；比如在开始碾压混合料阶段，显示器上对于检测出不低于正常施工的温度(135130125120)的颜色为第三颜色，对于检测出属于低温施工低温施工的温度(150145135130)的颜色为第四颜色；其中，所述第一颜色、第二颜色、第三颜色和第四颜色可以分贝对应红、橙、黄、绿；或者也可以根据操作人员的需求进行颜色的重新设置。
s102.根据获取的沥青路面的沥青混合料在碾压过程的温度数据，得出所述沥青路面的多个目标区域的沥青混合料的温度离析情况；并依据所述温度离析情况判断出所述沥青路面的温度离析区域和正常温度区域；
其中，在该步骤之后还包括；
通过pqi无核密度仪检测路面温度离析区域的混合料密度，并获取第一中心混合料密度；通过piq无核密度仪检测所述温度离析区域周边的正常温度区域的混合料密度，并获取第二中心混合料密度；
根据所述第一中心混合料密度和第二中心混合料密度得出所述温度离析区域和正常温度区域之间的密度相差率。
进一步地，所述通过pqi无核密度仪检测路面温度离析区域的混合料密度，并获取第一中心混合料密度；通过piq无核密度仪检测所述温度离析区域周边的正常温度区域的混合料密度，并获取第二中心混合料密度，之后还包括：
将所述路面温度离析区域的第一中心混合料密度和所述温度离析区域周边的正常温度区域的第二中心混合料密度均转换为压实度；
得出所述第一中心混合料密度对应的压实度和第二中心混合料密度对应的之间的压实度相差率。
s103.通过路面钻芯取样的方式获取所述沥青路面上的温度离析区域和正常温度区域对应的压实度和孔隙率；
s104.建立所述沥青混合料在碾压过程中的碾压温度与所述压实度的线性关系，得到所述碾压温度与压实度的相关关系及相关系数；建立所述沥青混合料在碾压过程中的碾压温度与孔隙率的线性关系，得到所述碾压温度与孔隙率的相关关系及相关系数。
其中，所述方法还包括：
利用红外热像仪检测所述沥青路面边界处的温度数据，所述沥青路面的边界处包括沥青路面的边缘和碾压交界处；根据所述沥青路面边界处的温度数据与相应位置的压实度，建立对应关系表；根据所述沥青路面边界处的温度数据与相应位置的孔隙率，建立对应关系表。通过将检测对象涵盖至沥青路面的边缘和碾压交界处，进一步提升了沥青路面压实质量检测方法的真实度。
本实施例中在摊铺阶段的温度检测过程具体地，包括：
获取摊铺机螺旋摊铺器内的沥青混合料的温度；
获取刚摊铺后沿摊铺机熨平板方向的沥青混合料的温度；其中，所述获取刚摊铺后沿摊铺机熨平板方向的沥青混合料的温度，包括：将所述红外热像仪和摊铺机的卸料口保持在同一水平位置，让热像仪垂直拍摄刚卸的沥青混合料；
根据摊铺机螺旋摊铺器内的沥青混合料的温度，与刚摊铺后沿摊铺机熨平板方向的沥青混合料的温度，获取沥青混合料摊铺前后的温度变化数值。其中，本实施例中将检测温度的比较过程包括了摊铺前和摊铺后，获取到所有关联的检测场，进一步提升了沥青路面压实质量检测方法的准确性。
对碾压阶段的处理过程给与描述的是：
所述沥青路面的碾压阶段通过压路机进行操作；在初压过程中，所述压路机的滚轮表面喷洒水分配合沥青混合料的初压；在复压过程中，所述压路机的滚轮表面使用油水混合物配合沥青混合料的复压。
下面通过具体的操作和检测数据给与说明和分析：
其中，关于红外热像仪检测路面温度对压实质量影响的分析为：
因为沥青路面施工时采用碾压机紧跟摊铺机的作业方式，为避免碾压过程中沥青路表面热量发生变化，故本次试验检测选择在同一桩号不同两个标记点采集施工各阶段(摊铺、初压、复压以及终压)的红外热像图像，路面温度检测数据如表2所示。其中，检测过程选取6个桩号，每个桩号随机选取两个温度检测点并对其温度发生变异的位置分别进行标记，最后通过对路面钻芯取样得到压实度。
表2红外热像仪对施工碾压过程中温度与压实度值检测结果
tab.2infraredcameratemperatureduringconstructionandcompactiontestresults
进一步地，关于施工阶段温度检测给与分析的是：
(1)摊铺阶段温度检测
由表2可知，同一时间摊铺的沥青混合料温度变异很大。其中，混合料最高温度140.6℃，最低温度119.6℃，温度高达21℃；另外，同一桩号的两个温度测试点，低温检测点温度比高温检测点低6％，表明沥青混合料在摊铺阶段温度离析现象较为严重。这主要是因为拌合好的热沥青混合料在摊铺阶段直接与大气接触，两者之间温差较大，热沥青混合料暴露在大气下，其温度迅速下降。
其中摊铺温度检测方法：对螺旋摊铺器内的混合料温度进行拍摄和处理；对刚摊铺后沿熨平板方向的沥青混合料温度进行拍摄和处理，获取沥青混合料摊铺前后的温度变化数据，建立其与压实度及压实效果间的关系。
(2)碾压阶段温度检测
碾压过程中路面温度主要受大气温、碾压遍数以及碾压间隔时间等影响。碾压过程中混合料温度不断下降(见图4)，其中初压温度保持在110℃～130℃之间，复压温度保持在95℃～115℃之间，终压温度保持在70℃～90℃之间。
这主要是因为：1)初压过程中压路机的滚轮表面喷洒的水分在蒸发过程中吸收大量热量，使沥青路表面温度快速下降；2)复压过程中压路机轮胎表面使用的油水混合物蒸发速率慢，导致路表面温度降低幅度小，且温度分布比较均匀；3)终压结束时，沥青混合料经过多次碾压，路面温度降低幅度很大，且温度波动范围很小。
碾压遍数严重影响沥青混合料温度变化。一般地，碾压遍数越多，温度降幅越大(见表3)，当压路机碾压2遍时，沥青混合料最高温度为132℃，最低温度为127℃；而当碾压遍数达到4次时，沥青混合料最高温度比未碾压状态降低24.8％，沥青混合料最低温度比未碾压状态降低42.6％，表明碾压过程中混合料温度严重离析。
这主要是因为：沥青路面碾压过程中，沥青混合料不断被挤密、压实，裹附沥青的集料之间互相密实，形成稳定的嵌挤结构，沥青混合料的孔隙率不断减小，其通过孔隙散发到路面表面的热量也会随之减小；另一方面，钢轮压路机在碾压过程中为防止粘轮，需要不断洒水，该过程导致沥青混合料表面温度迅速下降。
利用红外热像仪检测发现路面边缘或碾压交界处，由于压路机碾压不到位或碾压次数少，故该区域沥青混合料处于较高温度，故可以通过红外热像仪检测碾压过程中漏压或压实度不足现象。
表3碾压遍数对混合料离析的影响
tab.3rollingthenumberofmixingontheimpactofsegregation
其中，在摊铺阶段的温度检测之前，还包括出场温度检测：在出场温度检测过程中，要求红外热像仪和卸料口保持在一个水平位置，让热像仪能垂直拍摄刚卸的混合料。通过对比试验可以看出红外拍摄可以校准拌合楼的温度数据，并能迅速准确的测量出场温度，缩短了调节温度的反应时间，增强了对混合料的温度控制，进而提高了施工质量。
进一步地，沥青混合料拌和成型后在其出口用红外热像仪进行温度监控能够形成红外热成像图；针对不同的温度，热成像仪上会显示不同的颜色，进而能够根据颜色的分布说明在拌合过程中沥青混合料温度分布是否较均匀无离析。
进一步地，关于温度离析对压实质量影响给与分析的是：
(1)温度离析对压实度和孔隙率影响
施工过程中混合料温度离析会造成路面密实度不均匀，温度较低区域往往具有较高的孔隙率，且混合料碾压温度越低，沥青混合料孔隙率越大，压实质量越差。
由表2可知，碾压后路面温度越高，孔隙率越低，终压结束后路面温度最高为83.6℃，此时路面压实度达到1.9％，碾压后路面温度与孔隙率呈很好的负相关关系(见图5)，相关系数r2为0.9423。碾压后路面温度越高，压实度越高，终压结束后路面温度为83.6℃时，此时路面压实度为98.6％，碾压后路面温度与压实度呈很好的正相关关系(见图6)，相关系数r2为0.9599，即使是同一桩号，碾压后温度差越大，沥青混合料孔隙率和压实度变异越大。
(2)温度离析对混合料密度影响
在刚结束碾压的路段选取6个测试区，通过红外热像仪检测结果区别路面温度离析区域和正常温度区域，在此基础上通过pqi无核密度仪检测路面温度离析区域的混合料密度和离析区域附近的正常温度区域混合料密度，结果见图7和图8。
由图7和图8可知，沥青混合料的碾压温度严重影响其密度，即使是同样的碾压条件，密度相差较大。正常温度区域混合料密度(第一中心混合料密度)在2.38g·cm-3左右波动，而温度离析区混合料密度(第二中心混合料密度)在2.13g·cm-3左右波动，两温度区域间密度相差率为11.7％；将混合料密度换算成压实度，则正常区域压实度与温度离析区域的压实度之间的压实度相差率高达3％，将增大沥青路面渗透性。
所以，通过红外热像仪对沥青路面施工阶段的压实温度进行检测，并分析了路面压实温度和压实度、孔隙率以及混合料密度之间的关系。得出以下结论：
(1)沥青混合料在摊铺、碾压过程中存在不同程度的温度离析；可以通过红外热像仪检查沥青路面是否存在压实度不足或漏压问题。
(2)沥青混合料碾压温度和压实度呈良好的线性关系，相关系数r2高达0.9599；混合料碾压温度与沥青混合料孔隙率呈负相关关系，相关系数r2为0.9423。
(3)温度离析区域的沥青混合料密度值在2.13g·cm-3左右波动，而正常温度区域的混合料密度在2.38g·cm-3左右波动，两温度区域间密度相差11.7％。
综上所述，本发明提供的基于红外热像仪对沥青路面压实质量的检测方法，利用红外热像仪检测了沥青混合料在碾压过程中的温度分布，通过钻芯取样得到温度检测点的压实度和孔隙率，建立了沥青混合料碾压温度和压实度、孔隙率之间的线性关系。通过本发明所述方法的检测实施，得到沥青混合料碾压后温度与孔隙率呈很好的负相关关系，沥青混合料碾压后温度与压实度呈良好的正相关关系；并且，获得终压结束后沥青路面的最高温度、正常温度去沥青混合料密度以及温度离析区混合料密度情况。可见，本发明通过获取红外热像仪检测路面温度离析区域和正常温度区域，并将对应点检测的压实度、孔隙率以及密度之间关系进行定量描述，进而有效地检测出沥青混合料在施工过程中温度离析状况，从而进一步有助于分析得到减少混合料温度离析的措施。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。