應(ying)用(yong)方(fang)案—紅(hong)外熱成像監測瀝青路面(mian)修復中的熱回收過(guo)程

多(duo)年以來，由于(yu)再生瀝(li)(li)青(qing)路(lu)面RAP材料(liao)(liao)100％的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)，對于(yu)瀝(li)(li)青(qing)路(lu)面的(de)(de)(de)修復使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)是一(yi)種(zhong)流行的(de)(de)(de)維(wei)護技(ji)術—現場熱(re)回收（HIR）。這(zhe)項(xiang)技(ji)術與RAP材料(liao)(liao)重新(xin)混合(he)(he)只需10％到(dao)20％的(de)(de)(de)原(yuan)始材料(liao)(liao)即(ji)可(ke)(ke)(ke)完成(cheng)瀝(li)(li)青(qing)路(lu)面的(de)(de)(de)翻新(xin)。因此，HIR可(ke)(ke)(ke)以減少路(lu)面維(wei)護成(cheng)本和(he)對環境的(de)(de)(de)不利影(ying)響。而且，可(ke)(ke)(ke)以同時處理如(ru)車(che)轍、撕裂和(he)開(kai)裂等(deng)多(duo)種(zhong)路(lu)面問題。在HIR中(zhong)(zhong)，對路(lu)面的(de)(de)(de)修復需要(yao)進(jin)(jin)行加熱(re)，松土(tu)，再生，混合(he)(he)，放置和(he)壓實等(deng)操作，且這(zhe)些(xie)操作均在施(shi)工現場進(jin)(jin)行。其中(zhong)(zhong)最具挑戰性(xing)的(de)(de)(de)工序之一(yi)就(jiu)是加熱(re)過(guo)程(cheng)，加熱(re)不足將(jiang)無法良好地軟化(hua)路(lu)面；過(guo)度加熱(re)會導致(zhi)瀝(li)(li)青(qing)粘(zhan)合(he)(he)劑嚴(yan)重老(lao)化(hua)，影(ying)響路(lu)面的(de)(de)(de)修復性(xing)能。因此，有必要(yao)在HIR施(shi)工過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)嚴(yan)格監視并控制加熱(re)質量。

目前，施(shi)工人(ren)員(yuan)在(zai)HIR的(de)加熱過程中使(shi)用紅外(wai)溫(wen)(wen)度(du)槍通過單(dan)點溫(wen)(wen)度(du)監控器(qi)（SPTM）來監控溫(wen)(wen)度(du)。SPTM測(ce)量(liang)的(de)結果僅(jin)代(dai)表(biao)某(mou)個點溫(wen)(wen)度(du)，而不代(dai)表(biao)整個表(biao)面溫(wen)(wen)度(du)。更(geng)重要的(de)是(shi)，在(zai)先前的(de)文獻和現有的(de)施(shi)工規(gui)范中，沒有任(ren)何(he)用于評估(gu)HIR加熱質量(liang)的(de)指標。

圖為采用紅外熱像儀監視的加熱系(xi)統3階段(duan)

因此，有必要提(ti)出(chu)更可(ke)靠(kao)的方法用(yong)于HIR中的加(jia)熱溫度監控和加(jia)熱質量(liang)評估(gu)。紅(hong)外熱像儀可(ke)以接收檢測(ce)(ce)器從物體發(fa)出(chu)的紅(hong)外輻射，然后通過(guo)信號處理系統(tong)顯示溫度分布的熱圖像。這項技術的優勢在于它可(ke)以同時測(ce)(ce)量(liang)路面的整個(ge)溫度數(shu)據，而不是有限的觀察點(dian)來監視HIR的加(jia)熱過(guo)程。

圖(tu)(tu)為變形路(lu)面RGB圖(tu)(tu)和紅外熱像圖(tu)(tu)

本研(yan)究(jiu)利(li)用紅外熱(re)(re)像儀來監(jian)視三(san)個(ge)(ge)加(jia)熱(re)(re)系統的現場加(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度，并建立了三(san)個(ge)(ge)指標來評估溫(wen)(wen)(wen)度均勻(yun)性和加(jia)熱(re)(re)效果。較高的路(lu)面溫(wen)(wen)(wen)度和較差的溫(wen)(wen)(wen)度均勻(yun)性更可(ke)能導致過(guo)熱(re)(re)。尤(you)其是加(jia)熱(re)(re)過(guo)程中(zhong)隨著路(lu)面溫(wen)(wen)(wen)度的升高，對溫(wen)(wen)(wen)度均勻(yun)性的要求會更加(jia)嚴格。研(yan)究(jiu)表(biao)明，紅外熱(re)(re)成像技術可(ke)以在(zai)HIR的多級加(jia)熱(re)(re)過(guo)程中(zhong)實現對路(lu)面溫(wen)(wen)(wen)度的詳細(xi)監(jian)控，數字圖(tu)像處理和神(shen)經網絡(luo)的結(jie)合(he)可(ke)以提取并校正(zheng)變形溫(wen)(wen)(wen)度圖(tu)，以恢復路(lu)面溫(wen)(wen)(wen)度數據。

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.