بخشی از مقاله
چکیده
از آنجا که حدود 95 درصد از وزن مخلوط آسفالتی را مصالح سنگی در بر می گیرند، آرایش این مصالح تاثیر به سزایی در کیفیت آسفالت حاصله دارد. در این راستا تحقیق حاضر به تحلیل و تعیین پارامتر های آرایش مصالح سنگی مخلوط های آسفالتی گرم باپردازش تصویر پرداخته است. از روش ها و تکنیک هایی که برای تعیین پارامتر های آرایش مصالح سنگی مخلوط های آسفالتی گرم به کار می رود می توان تکنیک پردازش تصویر را نام برد.
پردازش تصویر اساسا شامل، گرفتن تصویر با اسکنرهای نوری یا با دوربین ها و حسگرهای دیجیتال، تجزیه و تحلیل تصویر که شامل فشرده سازی اطلاعات، بهبود تصویر و تشخیص الگوها میباشد و مرحله خروجی است که میتواند تصویر یا گزارش باشد که از نتیجه تجزیه و تحلیل تصویر حاصل شده است.
روش ارائه شده در این پژوهش بر این مبنا استوار بود که با استفاده از لبه یابی در تصاویر ورودی و تعیین مرز سنگدانه های مختلف با استفاده از لبه یابی شماره گذاری سنگدانه ها بر این اساس انجام شده و با گرفتن شماره این سنگدانه ها از کاربر، و محاسبه فاصله پیکسل ها - در لبه های یافته شده - از همدیگر فاصله تشخیص داده شد. همچنین با استفاده از تکنیک ارائه شده توسط Andrew Fratpietro، زاویه سنگدانه ها تشخیص داده شد.روش پیشنهادی در نرم افزار matlab 2014a شبیه سازی شده است.
1,1 مقدمه
در ایران آسفالت ها معمولا عمر مفیدی کمتر از یک سوم استانداردهای جهانی دارند. نهاد کارفرما در کشورهای پیشرفته دنیا در صنعت راهسازی ضمانت نامه های اجرایی30 ساله از پیمانکاران می طلبد.در کشور ما عواملی چون نبود برنامه ریزی هوشمند تعمیر و نگهداری، کیفیت نامطلوب قیر و مصالح، همچنین فقدان نظارت کافی بر پروسه تولید و اجرا و نقص تجهیزات از علل عمر پایین رویه های آسفالتی است، به علاوه نظام حسابرسی نامناسب میان کارفرما و پیمانکار و عدم برآوردن تعهدات مالی بر کاهش کیفیت آسفالت راه ها تاثیر منفی دارد و از این طریق سالانه مبالغ زیادی به هزینه های عمرانی کشور تحمیل می شود.
مقاومت در برابر تغییر، نکته دیگریست که موجب عدم استفاده از تجربیات نوین و موفق جهان پیشرفته میگردد. از این رو، ساختار راهسازی مشتمل بر جامعه کارفرما، دستگاه مجری و مهندسین مشاورین در یک سیستم سنتی متوقف شده که منتج به کاهش بهره وری مالی و بهره برداری فنی میگردد.
اخیرا و همزمان با توسعه همه علوم، راه و راهسازی نیز مشمول این پیشرفت علمی گردید و مخلوط قیر و سنگدانه، محصول جدیدی تحت عنوان بتن آسفالتی را به بازار معرفی کرد. این سازه نیز همانند سایر ساختارهای عمرانی، دارای عمر مفید مشخص می باشد. دو عامل بار ترافیک و تغییرات آب و هوایی و کلا شرایط جوی منطقه سبب شده که این عمر مفید در مورد بتن آسفالتی نسبت به سایر ساختارهای عمرانی، کاهش بیشتری داشته باشد. از سوی دیگر در سال های اخیر هزینه احداث راهها و همچنین هزینه های تعمیر و نگهداری راه آنها، دچار افزایش شده است. از این رو ارائه روش هایی جهت افزایش کارایی و عمر مفید سازه آسفالتی هم از نگاه اقتصادی امری بجاست و هم ضریب ایمنی حمل و نقل جاده ای را بالا خواهد برد
از آن جایی که مصالح سنگی معمول بیش از نود درصد مخلوط آسفالت را تشکیل میدهند، تاثیر بسزایی در کیفیت آسفالت حاصله دارند. از خصوصیات مکانیکی یک سازه آسفالت گرم می توان شیار شدگی را نام برد که عمق آن برای آسفالت به پارامترهایی مثل تعداد نقاط تماس سنگدانه ها و زاویه داری آنها وابسته است. پس در تعیین شاخص های کنترل کیفیت آسفالت گرم نیاز به آگاهی از این پارامترها داریم.
از روش ها و تکنیک هایی که برای تعیین پارامتر های آرایش مصالح سنگی مخلوط های آسفالتی گرم به کار می رود می توان تکنیک پردازش تصویر را نام برد. پردازش تصویر اساسا شامل، گرفتن تصویر با اسکنرهای نوری یا با دوربین ها و حسگرهای دیجیتال، تجزیه و تحلیل تصویر که شامل فشرده سازی اطلاعات، بهبود تصویر و تشخیص الگوها میباشد و مرحله خروجی است که میتواند تصویر یا گزارش باشد که از نتیجه تجزیه و تحلیل تصویر حاصل شده است.
در این تحقیق به استفاده از تکنیک های پردازش تصویرنظر ویژه خواهیمداشت و تعیین نقاط تماس مصالح سنگی و فضای خالی بین این مصالح به کمک تحلیل عکس های دو بعدی و سه بعدی صورت می گیرد. همچنین اثر گذاری آرایش مصالح سنگی شامل پارامترهای تعداد نقاط تماس مصالح سنگی زاویه داری مصالح سنگی وپراکندگی آن بر عملکردمخلوط های آسفالتی گرم مورد ارزیابی و تحلیل قرار می گیرد.
پیشینه و مبانی نظری تحقیق
مقاله ای که پایه این تحقیق را تشکیل می دهد مقاله ای از بسا1 و همکاران با عنوان" ارزیابی نرم افزار های مختلف پردازش تصویر دیجیتال برای خصوصیات سنگدانه و مخلوط آسفالت گرم" است. هدف این مقاله، توصیف سه نوع سنگدانه مختلف : گرانیتی، سرباره فولادی و ضایعاتساخت و ساز و تخریب - 2CDW - و ساختار داخلی HMA ترکیب شده با این سنگدانه ها با درجه های مختلف است.
سنگدانه ها همچنین نسبت به درصد ذرات صاف و کشیده و میزان گردی مورد بررسی قرار گرفته است. مخلوط ها نسبت به تعداد نقاط تماس بین سنگدانه ها، جهت گیری ذرات و پتانسیل تفکیک شدن تحلیل و بررسی شده اند. نتایج نرم افزار های مختلف پردازش تصویر دیجیتالنشان داده است که استفاده از DIP منجر به نتایج کامل تر و با دقت بیشتر می شود. مصالحی که جایگزین در نظر گرفته شدند نمایش خوبی برحسب مشخصه ها و خصوصیات مکانیکی HMA داشتند
پیشینه داخلی
عامری و نادران در سال 1383 در مقاله ای به " بررسی پارامترهای موثر بر گسیختگی برشی روسازی های آسفالتی" پرداختند. هدف اصلی این پژوهش، بررسی امکان استفاده از پارامترهای ضریب چسبندگی C و زاویه اصطکاک داخلی Fi در یک مدل تحلیلی برای طرح سازه ای روسازی است. به این منظور، از مدل های اجزای محدود متقارن محوری و معیار گسیختگی موهر – کولمب استفاده شده و رفتار مصالح به صورت ارتجاعی کامل – خمیری شبیه سازی گردیده است. سیستم های مختلف روسازی شامل یک لایه ، دو لایه ، سه لایه با اساس بتنی و سیستم های مرسوم چهار لایه مورد بررسی قرار گرفته اند، و نمودارهایی در مورد سیستم چهار لایه با مقادیر مختلف ضخامت، ضریب چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی رویه ی آسفالتی ارایه شده است
نادری و میر محمد صادقی در سال 1383 در مقاله ای به " ارزیابی عملکرد آسفالت سنگدانه ای - SMA - اجراء شده در مسیرهای گرمسیری وپر تردد کشور" پرداختند. اینتحقیق نشان میدهد هرچند هزینه های استفاده از الیاف سلولزی و اجراء این نوع آسفالت نسبت به آسفالتهای رایج بیشتر است، ولی افزایش مقاومت آسفالت بدست آمده در جلوگیری از خرابیهای زودرس رویه آسفالتی موثر می باشد. در ضمن با مقایسه نتایج آزمایش Wheel - Track در کشور انگلستان و نتایج اجرا این نوع مخلوط آسفالتی در کشور مطلوبیت نسبی استفاده از این مخلوط آسفالتی نشان داده شده است
فخری و محمودی نیا در سال 1383 در مقاله ای به " ارزیابی مقاومت شیارافتادگی مخلوطهای آسفالتی بامصالح سنگی درشت دانه" پرداختند. در این تحقیق آزمایشگاهی که در محل آزمایشگاه فنی و مکانیک خاک وزارت راه وترابری انجام شد، مقاومت شیارافتادگی مخلوطهای آسفالتی با مصالح سنگی درشت مورد ارزیابی قرار گرفته وبا مخلوط های آسفالتی مقایسه شده است.
برای این منظور با چهار دانه بندی متفاوت، مخلوطهای درشت دانه طرح شدند و برای هر یک با چهار مقدار قیر متفاوت و نیز برای مخلوط معمولی با مقدار قیر بهینه نمونه های شیارافتادگی تهیه شدند و مقدار عمل شیارافتادگی آنها در 12000 سیکل بارگذاری تعیین گردید. با استفاد ه از دستگاه شیارافتادگی ویل تراک اثر پارامترهای مختلفی نظیر درصد قیر، درصد فضای خالی مخلوط آسفالتی و نوع دانه بندی بر روی مقاومت مخلوط های آسفالتی مورد بررسی قرار گرفت
