道路學(xué)科中的學(xué)科交叉研究方法與成果

1、道路學(xué)科中的學(xué)科交叉研究方法與成果 道路學(xué)科中的學(xué)科交叉研究方法與成果 摘要：交叉學(xué)科是一門新興學(xué)科，交叉學(xué)科間的相互交融，滲透，影響已經(jīng)是科學(xué)開展的一個主要趨勢。結(jié)合道路專業(yè)，介紹了本專業(yè)與電磁學(xué)，醫(yī)學(xué)的相關(guān)應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：交叉學(xué)科 道路工程 瀝青路面 數(shù)字圖像處理1.交叉學(xué)科 所謂交叉學(xué)科【1】【2】是指兩門或者兩門以上優(yōu)勢學(xué)科融合形成的一種新的綜合理論或系統(tǒng)學(xué)問。 2.道路交叉學(xué)科的應(yīng)用 交叉學(xué)科的成果不斷導(dǎo)致新興技術(shù)的產(chǎn)生，越來越多的手段應(yīng)用于技術(shù)，而高新技術(shù)反過來又促進(jìn)科學(xué)的進(jìn)一步開展，科學(xué)、技術(shù)，生產(chǎn)三者愈來愈成為一個統(tǒng)一的整體。 2.1 PQI快速檢測評價瀝青路面質(zhì)量的應(yīng)用 2.

2、1.1工作原理和標(biāo)定方法 PQI利用發(fā)射的電磁波在材料中的能量吸收和損耗檢測材料的密度。材料對電磁波吸收能量和損耗取決于材料的介電常數(shù)。材料總的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而對電磁波吸收能量的能力產(chǎn)生變化。電磁密度儀通過檢測電磁波能量的吸收和損耗的程度,反映材料的密度變化。 為了保證PQI測出的密度與壓實瀝青混合料的密度一致，在測試不同瀝青混合料之前需對PQI進(jìn)行標(biāo)定，以得到相應(yīng)的標(biāo)定值。具體的標(biāo)定方法為：在現(xiàn)場枯燥的瀝青路面上指定一塊長約為10英尺3米，寬為5英尺1.5米的壓實均勻的區(qū)域，在該區(qū)域選定5個位置，測量5個位置的密度，每一個位置的密度按順時針順序進(jìn)行測量，取其平均值作為該點(diǎn)的密度。然后在

3、這5個點(diǎn)進(jìn)行取芯，在室內(nèi)用表干法測得其密度，與PQI測數(shù)據(jù)進(jìn)行比擬，最終取兩組數(shù)據(jù)平均值的偏移量作該路面層混合料的標(biāo)定值。 2.1.2 PQI評價分析 1根據(jù)不少研究【3】【4】【5】【6】得到使用PQI的路段施工技術(shù)和施工工藝得當(dāng)，壓實質(zhì)量和均勻性良好。如果試驗路比擬短，其樣本數(shù)難以客觀反映實際的壓實質(zhì)量和均勻性。而PQI能夠進(jìn)行快速無損的檢測，檢測方法既簡單又快捷，可以檢測大量的數(shù)據(jù)，從而大大提高了檢測頻率，確保了檢測結(jié)果的代表性和準(zhǔn)確性。 2通常瀝青路面在壓實過程中普遍存在的問題是邊緣處壓實缺乏，如果在碾壓過程中采用PQI實時檢測路面壓實情況，可以及時發(fā)現(xiàn)壓實缺乏的位置，并立即進(jìn)行補(bǔ)壓。

4、 3攤鋪機(jī)攤鋪離析引起路面兩邊沿路段和攤鋪機(jī)接縫處的空隙率較大，壓實度降低，搭接處的縱向熱接縫往往是薄弱環(huán)節(jié)。采用PQI進(jìn)行瀝青路面橫向不同位置的大量檢測，可以有效地反映橫向壓實質(zhì)量的差異和均勻性，從而可以分析瀝青混合料的離析程度。 2.2 CT數(shù)字圖像在道路中的應(yīng)用 2.2.1 CT檢測原理 CT的數(shù)學(xué)根本原理為【7】:CT裝置最常見最普通的放射源X射線可穿透非金屬材料，不同波長的X射線穿透能力不同。而不同物質(zhì)對同一波長X射線的吸收能力也不同。物質(zhì)密度愈大及組成物質(zhì)的原子中原子序數(shù)愈高，對X射線的吸收能力愈強(qiáng)。CT圖像實質(zhì)就是被測物體某層面的密度圖。然而被測物體都是由非單一物質(zhì)組成的復(fù)合試件

5、，其各組分對X射線的吸收不同。掃描條件等的變化也會影響圖像數(shù)據(jù)。比照圖象重建后的CT數(shù)和物體斷面固有的CT數(shù)，即可判斷出物體斷面內(nèi)各部位的損傷(缺陷)情況。 空間分辨率、密度分辨率和偽影是衡量CT圖像質(zhì)量的重要指標(biāo)?？臻g分辨率是CT系統(tǒng)鑒別和區(qū)分微小缺陷能力的度量，它定量地表示能分辨兩個細(xì)節(jié)特征的最小間隔。射線源焦點(diǎn)和探測器的尺寸越小，系統(tǒng)的臨界空間分辨率越高。其主要影響因素有探測器的幾何尺寸、探測器之間的間隙和總的原始數(shù)據(jù)量等。 2.2.2 CT分析瀝青膠結(jié)顆料材料內(nèi)部結(jié)構(gòu) 在巖土力學(xué)中,近年來的研究充分證明了巖土材料是一種天然的損傷材料，觀測巖土材料內(nèi)部缺陷的技術(shù)也逐漸完善。將巖土力學(xué)中的

6、某些試驗方法和瀝青混合料性能測試結(jié)合，分析混合料在環(huán)境因素影響下，受力破損過程中內(nèi)部密度和結(jié)構(gòu)的變化，有助于更清楚地認(rèn)識瀝青混合料破損的宏觀機(jī)理。 根據(jù)相關(guān)研究，在掃描過程中對試件進(jìn)行不同層厚的掃描，掃描效果主要通過肉眼對CT圖像的觀測來決定。掃描的層厚不一樣，圖像的細(xì)部結(jié)構(gòu)不同，反映試件細(xì)部的真實細(xì)節(jié)也不同。在一定的層厚里，圖像既可以較真實地反映試件的內(nèi)局部布，而且較豐富的層次有利于在后續(xù)處理中區(qū)分瀝青膠質(zhì)、粗顆粒和孔隙的分布.在實際分析過程中，根據(jù)不同CT數(shù)的圖像來確定孔隙，粗集料以及瀝青和細(xì)集料組成的膠質(zhì)。為了進(jìn)一步分析瀝青混合料馬歇爾試件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對不同層位CT圖像進(jìn)行分析。從理論上

7、講，如果對試件進(jìn)行連續(xù)掃描，掃描層的空隙率之和應(yīng)等于試件的實測空隙率，考慮到經(jīng)濟(jì)性，一般利用間隔均勻的層位進(jìn)行掃描。 2.2.3用CT觀察高強(qiáng)混凝土裂紋擴(kuò)展規(guī)律 對高強(qiáng)混凝土試件進(jìn)行力學(xué)試驗進(jìn)行加載，把試件加載到一定荷載然后分別進(jìn)行CT掃描，直到試件破壞。這樣可以獲得高強(qiáng)混凝土不同荷載條件下內(nèi)部裂紋的演化過程10。確定的掃描時段，對試件進(jìn)行持續(xù)加載，獲得應(yīng)力應(yīng)變圖。在試件受到應(yīng)力的不同階段分別確定出掃描點(diǎn)，試件破壞后分別進(jìn)行掃描。加載前對試件進(jìn)行初次掃描，作為受力后圖像變化的比照圖像。每次加載到指定值，停止卸載后，取出試件進(jìn)行掃描，然后加載，依次進(jìn)行，直到混凝土試件破壞。在裂紋開始出現(xiàn)，并隨加

8、載而逐步開展，此后，加密掃描。通過CT圖像掃描可以比擬清晰的觀測到混凝土出現(xiàn)微裂紋的形態(tài)及擴(kuò)展路徑，裂紋的擴(kuò)展路徑有些是沿石子與膠結(jié)材料的界面，也有一局部是穿過混凝土的骨料晶面破壞。隨著載荷的增加，內(nèi)部微裂紋在增加。 參考文獻(xiàn)： 【1】唐潔.對交叉學(xué)科的探討與研究J. 【2】李喜先.論交叉科學(xué)J.科學(xué)學(xué)研究，2001，1：23-25. 【3】查旭東，黃雷.PQI快速檢測評價瀝青路面壓實質(zhì)量的應(yīng)用研究J.長沙理工大學(xué)學(xué)報，2021，1：7-10. 【4】高國華，袁光權(quán)等.PQI評價高性能瀝青路面壓實效果J.重慶交通大學(xué)學(xué)報，2021，4：568-570. 【5】崔龍錫，孟勇軍等.采用無核密度儀檢