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沥青与集料之间的粘附性是影响沥青路面水损害的主要因素,而沥青表面自由能是影响粘附性的内在原因,因此对其进行测试分析具有重要的理论和实际意义。为此,本文将采用数字图像处理方法开展沥青表面自由能的测试研究,从而达到快速准确地测定沥青表面自由能的目标。(1)对试验用6种沥青及改性沥青进行了三大指标、老化等性能检验;分析了沥青表面自由能的测试原理,确定了根据沥青—液滴接触角和表面张力计算表面自由能的方法。(2)根据数字图像处理的基本原理,提出了测试沥青—液滴接触角的数字图像处理分析流程,具体包括图像采集和切割、格式转换、增强、分割和二值化、边界椭圆拟合及接触角计算等步骤。结果表明,沥青—液滴图像经剪切和预处理、灰度均衡化、中值滤波增强、Canny算子分割后使其二值图像的边界更清晰,采用的改进椭圆拟合算法能稳健有效地进行液滴边界拟合,可快速准确地测定沥青—液滴的接触角。(3)通过数字图像处理方法测定各沥青—液滴的接触角,并计算出相应的表面自由能及其分量,据此分析了沥青表面自由能与常规技术性能及布氏粘度之间的相关性。结果表明,各沥青表面自由能在16.68mJ/m2~24.62mJ/m2之间,其中色散分量与极性分量相比,前者占主要部分,反映了沥青主要由非极性碳氢化合物组成;同时,沥青表面自由能与布氏粘度之间的线性相关系数R2达到0.9315,表明二者之间具有良好的相关性。(4)通过对沥青进行45min、85min、125min三个时间的短期老化试验,据此分析了老化对沥青—蒸馏水接触角、表面自由能及粘聚功的影响规律。结果表明,采用沥青表面自由能、极性分量和沥青—蒸馏水接触角三个因子来共同控制沥青与集料的粘附性大小,为沥青材料的选择及预测沥青路面水损害提供指导依据。总之,本文建立的基于数字图像处理技术的沥青表面自由能快速测定分析方法可供同类研究借鉴参考。