應(yīng)用方案—紅外熱成像監(jiān)測(cè)瀝青路面修復(fù)中的熱回收過程

多年以來，由于再生瀝青路面RAP材料100％的使用，對(duì)于瀝青路面的修復(fù)使用的是一種流行的維護(hù)技術(shù)—現(xiàn)場(chǎng)熱回收（HIR）。這項(xiàng)技術(shù)與RAP材料重新混合只需10％到20％的原始材料即可完成瀝青路面的翻新。因此，HIR可以減少路面維護(hù)成本和對(duì)環(huán)境的不利影響。而且，可以同時(shí)處理如車轍、撕裂和開裂等多種路面問題。在HIR中，對(duì)路面的修復(fù)需要進(jìn)行加熱，松土，再生，混合，放置和壓實(shí)等操作，且這些操作均在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。其中最具挑戰(zhàn)性的工序之一就是加熱過程，加熱不足將無法良好地軟化路面；過度加熱會(huì)導(dǎo)致瀝青粘合劑嚴(yán)重老化，影響路面的修復(fù)性能。因此，有必要在HIR施工過程中嚴(yán)格監(jiān)視并控制加熱質(zhì)量。

目前，施工人員在HIR的加熱過程中使用紅外溫度槍通過單點(diǎn)溫度監(jiān)控器（SPTM）來監(jiān)控溫度。SPTM測(cè)量的結(jié)果僅代表某個(gè)點(diǎn)溫度，而不代表整個(gè)表面溫度。更重要的是，在先前的文獻(xiàn)和現(xiàn)有的施工規(guī)范中，沒有任何用于評(píng)估HIR加熱質(zhì)量的指標(biāo)。

圖為采用紅外熱像儀監(jiān)視的加熱系統(tǒng)3階段

因此，有必要提出更可靠的方法用于HIR中的加熱溫度監(jiān)控和加熱質(zhì)量評(píng)估。紅外熱像儀可以接收檢測(cè)器從物體發(fā)出的紅外輻射，然后通過信號(hào)處理系統(tǒng)顯示溫度分布的熱圖像。這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于它可以同時(shí)測(cè)量路面的整個(gè)溫度數(shù)據(jù)，而不是有限的觀察點(diǎn)來監(jiān)視HIR的加熱過程。

圖為變形路面RGB圖和紅外熱像圖

本研究利用紅外熱像儀來監(jiān)視三個(gè)加熱系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)加熱溫度，并建立了三個(gè)指標(biāo)來評(píng)估溫度均勻性和加熱效果。較高的路面溫度和較差的溫度均勻性更可能導(dǎo)致過熱。尤其是加熱過程中隨著路面溫度的升高，對(duì)溫度均勻性的要求會(huì)更加嚴(yán)格。研究表明，紅外熱成像技術(shù)可以在HIR的多級(jí)加熱過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)路面溫度的詳細(xì)監(jiān)控，數(shù)字圖像處理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合可以提取并校正變形溫度圖，以恢復(fù)路面溫度數(shù)據(jù)。

參考資料：

Dongdong Han, Yongli Zhao, Yuanyuan Pan, et al. Heating process monitoring and evaluation of hot in-place recycling of asphalt pavement using infrared thermal imaging [J]. Automation in Construction, 111:103055, 2020.