论文总字数：32115字

摘 要

沥青面层施工质量是影响路面性能的重要因素之一，其中混合料级配作为施工过程控制的主要指标之一，其变异导致的离析现象尤为严重。实际工程中对级配的检测不能保证良好的实时性，难以对施工进行有效指导。

本文将通过在江苏省东部某沿海高速施工某项目的拌和站进行原材料下落视频采集，用MATLAB对获取的视频进行分帧处理，随后使用阈值分割、形态学操作等工具处理图像，提取颗粒信息、计算级配，将其与筛分数据进行对比分析，初步认定机器视觉可以用于级配数据的获取以及级配变异的分析，验证了该方法在沥青路面施工控制的可行性。

同时，将采集该项目实际工程数据对级配变异进行分析，从原材料的级配波动到沥青混合料的拌和、运输和摊铺等施工过程中发生的级配变异入手，以该项目为依托，实地进行原材料与沥青混合料级配数据的采集，利用变异系数、极差以及波动系数三个指标，分析了原材料的波动性；结合省标分析不同施工阶段产生的级配变异大小，并将各个步骤进行对比，为施工各个阶段控制级配变异提出建议。

关键词：沥青路面，施工，机器视觉，级配变异性

Abstract

The quality of asphalt pavement construction is one of the important factors affecting the performance of pavement. Among them, the gradation of mixture is one of the main control indicators in construction process, and the segregation phenomenon caused by the gradation variation is especially serious. In practical project, the gradation can’t be detected in time, and it is difficult to guide the construction effectively.

In this paper, the video of raw material drop will be collected in a mixing station of a coastal high-speed coastal project in the east of Jiangsu Province. The acquired video will be processed by MATLAB, and then the image will be processed by using threshold segmentation and morphological operations to extract particle information. The gradation is calculated and compared with the screening data. It is preliminarily determined that machine vision can be used for the acquisition of grading data and the analysis of gradation variation, which verifies the feasibility of the method in asphalt pavement construction control.

At the same time, this paper analyzed the gradation variation by collecting actual engineering data ahout the gradation fluctuation of raw materials and the gradation variation in the construction process of asphalt mixture mixing, transportation and paving. Based on a high-speed construction project of a coastal area in eastern Jiangsu Province, the data of raw material and asphalt mixture grading was collected in the field, and the volatility of raw materials was analyzed by using three indicators, coefficient of variation, range and fluctuation coefficient. Combining the provincial standard to analyze the gradation variation size generated in different construction stages, each step was analyzed and recommendations for controlling the gradation variation in each stage of construction was given.

KEY WORDS：asphalt pavement, construction, machine vision ，gradation variability

目 录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 沥青路面离析现象研究现状 2

1.2.2 机器视觉研究现状 3

1.3 研究内容 4

1.4 项目技术路线 5

第二章 基于机器视觉级配数据的采集方法 6

2.1 可行性分析 6

2.1.1 硬件设备分析 6

2.1.2 软件可行性分析 7

2.1.3 技术流程分析 7

2.2 视频图像数据采集 8

2.2.1 视频处理 8

2.2.2 图像处理 8

2.2.3 数据提取 10

2.3 机器视觉采集级配效果比较 11

2.4 本章小结 12

第三章 级配变异性分析 14

3.1 级配数据采集 14

3.2 级配变异性分析 15

3.2.1 原材料级配波动性分析 16

3.2.2 拌和过程级配变异性分析 19

3.2.3 运输过程级配变异性分析 20

3.2.4 摊铺过程级配变异性分析 21

3.3 本章小结 22

第四章 级配变异原因及改善措施 25

4.1 级配变异产生原因 25

4.2 改善级配变异性方法 26

4.3 本章小结 27

第五章 结论与展望 28

5.1 结论 28

5.2 不足与展望 29

参考文献 30

致 谢 33

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

道路是交通运输体系中的重要组成部分，其大力发展对国家经济农贸、产品交流、以及对我国各项事业的发展具有重大意义。SBS-改性沥青等各种改性沥青的出现，以及路面结构的不断优化，也为我国公路建设提供了坦途。与此同时，引入国外先进的机器设备和施工方法，使得我国的公路建设更加合理高效；近年来我国公路与城市道路建设发展迅速，高速公路与一级公路等优质公路体量的增加，也成为了我国交通发展的重大成果，并具有十分重要的经济效益和社会价值，截至2017年，中国高速公路达到通车条件的总里程有近十三万公里，超过美国居于世界第一，且在十三五计划中，交通运输在公路方面的投资将达到7.8万亿元，公路发展稳步前进^[1]。然而，随着道路里程量的快速增加，道路建设同时面临着前所未有的挑战，包括质量差、标准低、发展水平不平衡等，其中，质量差是影响道路发展以及其服务质量的重要因素。

当前，我国高等级公路建设面临的质量问题主要在于早期病害，诸如坑槽、车辙、开裂和拥包等，其原因一般在于材料、施工以及养护等方面。现如今，高等级沥青公路的设计方法采用力学经验法，而施工过程中沥青混合料的变异性在此法中并未受到足够的重视。同时，沥青混合料作为沥青路面建设过程的重要中间产物，其离析程度对沥青混合料的质量以及最终道路建设成果的质量有着重要的影响，因而对沥青混合料的离析现象的研究具有重要意义。

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