多孔排水瀝青混合料細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)研究

康興祥，馬 骉，王小慶，司 偉，胡永平

(長(zhǎng)安大學(xué) 特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710064)

0 引言

多孔瀝青混合料(Porous Asphalt Mixture，PAM)是一種典型的骨架-空隙結(jié)構(gòu)，內(nèi)部含有大量空隙，空隙率在15%～25%之間。與傳統(tǒng)的密實(shí)瀝青混合料相比，內(nèi)部充足的空隙結(jié)構(gòu)使得PAM兼顧排水、降噪和抗滑等優(yōu)異的性能[1-3]。因此，PAM被越來(lái)越多地應(yīng)用于城市道路和高速公路。

空隙一般可分為開口空隙和閉口空隙，開口空隙又包含連通空隙和半連通空隙(圖1，Ⅰ連通空隙，Ⅱ半連通空隙，Ⅲ閉口空隙)，其中空隙特征是瀝青混合料最重要的體積特征參數(shù)之一，直接影響著瀝青混合料的力學(xué)強(qiáng)度和耐久性能[4-6]。傳統(tǒng)研究中關(guān)于瀝青混合料內(nèi)部空隙特征問(wèn)題，僅針對(duì)空隙率而言，依據(jù)試驗(yàn)規(guī)程[7]，有表干法、水中重法、蠟封法以及體積法等獲取混合料的空隙率的方法，但研究發(fā)現(xiàn)各類空隙率測(cè)試方法所得結(jié)果都存在一定的不確定性，尤其是對(duì)空隙率大且復(fù)雜的PAM而言，傳統(tǒng)的空隙測(cè)試方法，得到的數(shù)據(jù)變異系數(shù)較大，無(wú)法解釋實(shí)際工程中出現(xiàn)的一系列深層問(wèn)題。鑒于此，越來(lái)越多的研究學(xué)者開始將目光聚焦于從細(xì)觀角度研究PAM內(nèi)部空隙結(jié)構(gòu)分布特性[8]。

圖1 瀝青混合料空隙類型[4]Fig.1 Void types of asphalt mixture [4]

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字圖像收集和圖像分析等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用為PAM細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)研究提供了基礎(chǔ)。裴建中(2009)等[9]采用X-CT掃描和數(shù)字圖像處理技術(shù)相結(jié)合的方法，獲取了PAM的空隙特征圖像、空隙特征參數(shù)及空隙豎向分布級(jí)配，較為準(zhǔn)確地反映了PAM內(nèi)部空隙空間分布信息；Gao(2020)等[10]和Qian(2019)等[11]基于CT掃描、圖像處理技術(shù)獲取了PAM內(nèi)部空隙結(jié)構(gòu)特征，包括空隙率、空隙數(shù)量、平均空隙等效直徑、空隙比表面積等，并借助圖像重建和數(shù)值模擬的方法分別構(gòu)建了PAM聲學(xué)系數(shù)預(yù)測(cè)模型和三維滲透模型，分析表明PAM降噪吸聲、滲透特性與空隙結(jié)構(gòu)和分布密切相關(guān)。此外，隨著對(duì)PAM內(nèi)部細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)研究的不斷深入，研究人員[12-17]發(fā)現(xiàn)PAM在長(zhǎng)期的服役期間，受到荷載、水和溫度等不同條件的耦合作用，其空隙結(jié)構(gòu)不斷衰變，甚至?xí)l(fā)生空隙堵塞，嚴(yán)重影響PAM排水、降噪等性能。Sanudo-Fontaneda(2018)等[18]通過(guò)對(duì)室外環(huán)境中排水路面進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)10 a的現(xiàn)場(chǎng)研究，發(fā)現(xiàn)多孔排水路面9 a后內(nèi)部空隙完全堵塞，喪失了功能特性。由此可見，借助X-ray CT、DIP圖像處理等技術(shù)從細(xì)觀角度獲取PAM內(nèi)部空隙的大小、形貌、分布等特征參數(shù)將是未來(lái)研究的趨勢(shì)[19-21]。鑒于此，為了讓研究學(xué)者更好地了解目前PAM空隙結(jié)構(gòu)的細(xì)觀研究方法，詳細(xì)介紹了目前3種常用于細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)研究的技術(shù)方法，評(píng)述了不同技術(shù)方法的優(yōu)缺點(diǎn)；同時(shí)根據(jù)近年來(lái)研究學(xué)者對(duì)PAM細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展，闡述了關(guān)于PAM細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)的各類空隙特征評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析了各評(píng)價(jià)指標(biāo)與PAM性能之間的關(guān)系；最后對(duì)PAM細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)未來(lái)的研究方向和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，以期豐富PAM空隙結(jié)構(gòu)研究?jī)?nèi)容，并為后續(xù)多孔瀝青排水路面的研究和應(yīng)用提供參考。

1 PAM細(xì)觀空隙研究方法

在美國(guó)SHRP計(jì)劃中，研究學(xué)者[2, 22-23]已經(jīng)開始逐漸意識(shí)到微細(xì)觀結(jié)構(gòu)對(duì)于瀝青混合料性能的影響。汪海年(2008)等[8]首次利用圖像處理技術(shù)對(duì)所獲取的原始圖像進(jìn)行處理，定量分析了瀝青混合料中集料的形狀和分布特性。隨著研究的不斷深入，X-ray CT無(wú)損檢測(cè)技術(shù)被應(yīng)用到瀝青混合料細(xì)觀研究中，所獲得圖像更具研究?jī)r(jià)值。尤其針對(duì)空隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜的PAM而言，DIP圖像處理技術(shù)、X-ray CT掃描技術(shù)以及三維模型構(gòu)建等新手段的創(chuàng)新型應(yīng)用，極大推動(dòng)了PAM內(nèi)部細(xì)觀研究進(jìn)程。

1.1 DIP圖像處理技術(shù)

圖像處理技術(shù)是從原始圖像中提取圖像信息，經(jīng)過(guò)離散化轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，并通過(guò)對(duì)數(shù)字信息施加某種特定的運(yùn)算程序和方法進(jìn)行圖像重組，將原始圖像中的相關(guān)特性再現(xiàn)為研究學(xué)者所需的圖像，進(jìn)行相關(guān)分析和研究[24]。近年來(lái)，圖像處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用于路面材料工程等領(lǐng)域。對(duì)多孔瀝青混合料而言，眾多研究學(xué)者通過(guò)圖像處理技術(shù)(如Photoshop、Matlab等成熟軟件)對(duì)多孔瀝青混合料內(nèi)部細(xì)觀結(jié)構(gòu)有了更清晰直觀的認(rèn)識(shí)，為PAM路面的數(shù)值模擬和建立相關(guān)的三維模型提供一定基礎(chǔ)，OGFC多孔混合料利用Matlab處理后圖像如圖2所示。

圖2 多孔瀝青混合料圖像處理步驟示意圖[25]Fig.2 Schematic diagram sof image processing steps of porous asphalt mixture[25]

汪敏等[26]通過(guò)數(shù)字圖像處理技術(shù)Matlab軟件，提取PAM混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面空隙數(shù)量、大小以及分布情況，借助獲得的相關(guān)參數(shù)開展了PAM混合料細(xì)觀特性研究；基敏雪等[27]利用Matlab軟件對(duì)不同空隙的瀝青混合料原始圖像進(jìn)行處理，獲取空隙結(jié)構(gòu)的一系列指標(biāo)，包括斷面空隙總面積A；單個(gè)空隙面積的等效直徑Di；斷面平均單個(gè)空隙的等效直徑D；斷面空隙率n，如表1所示。

表1 多孔瀝青混合料細(xì)觀空隙特征[27]Tab.1 Mesoscopic void characteristics of porous asphalt mixture[27]

1.2 X-ray CT掃描技術(shù)

X-ray CT掃描技術(shù)是一種較為前沿的無(wú)損檢測(cè)方法。利用X射線從各個(gè)方向穿透瀝青混合料試件，可獲取其內(nèi)部三維空間結(jié)構(gòu)[28]。X-ray CT掃描儀一般由4個(gè)部分組成，包括X-ray射線源、準(zhǔn)直器、試件控制器、X-ray輻射探測(cè)器，其工作原理如圖3所示。

圖3 X-ray CT掃描工作原理[29]Fig.3 X-ray CT scanning principle[29]

X-ray CT掃描可以獲取不透明固體材料的3D幾何特性的數(shù)值信息，將材料內(nèi)部情況進(jìn)行一個(gè)完整的視覺轉(zhuǎn)移。Plessis A等[30]對(duì)X-ray CT掃描技術(shù)在瀝青混合料等建筑材料細(xì)微觀結(jié)構(gòu)研究進(jìn)行了綜述，介紹了其在瀝青混合料細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)研究中的相關(guān)應(yīng)用，指出CT掃描過(guò)程涉及樣品設(shè)置、掃描、重建及圖像可視化和分析等，通過(guò)對(duì)CT圖像分割選擇空隙空間，獲取空隙體積、比表面積及每個(gè)空隙的其他參數(shù)，可對(duì)空隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量分析。對(duì)于空隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜的PAM而言，X-ray CT掃描技術(shù)作為有效研究手段，被越來(lái)越多的研究人員所青睞[31]。肖鑫等[32]和Zhang等[23]基于工業(yè)CT掃描得到斷層圖像和3D圖像(圖4)，通過(guò)改進(jìn)的大律法[33]有效提取了PAM內(nèi)部空隙信息，提出空隙率、連通空隙率、比表面積以及彎曲度的算法進(jìn)行空隙空間分布特性分析，為研究PAM排水特性提供了一定支撐。Jiang等[34]通過(guò)CT技術(shù)對(duì)多孔瀝青混合料切片掃描，得到多孔瀝青混合料的內(nèi)部空隙特征，分析發(fā)現(xiàn)空隙直徑與多孔瀝青混合料的肯塔堡飛散損失、動(dòng)穩(wěn)定度、抗剪強(qiáng)度、降噪性能以及堵塞性能呈線性相關(guān)；Zhou等[35]利用CT掃描和圖像處理研究堵塞顆粒粒徑和空隙大小對(duì)堵塞的影響，結(jié)果表明空隙結(jié)構(gòu)尺寸的大小對(duì)堵塞顆粒是否堵塞空隙起決定性作用。

圖4 試件3D可視化和2D斷面CT圖像示例[35]Fig.4 Examples of 3D visualization and 2D section CT images of specimen[35]

大量研究表明，X-ray CT掃描技術(shù)在工程領(lǐng)域的創(chuàng)新型應(yīng)用，促進(jìn)了細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)的研究，通過(guò)CT掃描得到的斷層圖像和3D圖像極具研究和應(yīng)用價(jià)值，但X-ray CT掃描設(shè)備費(fèi)用價(jià)格昂貴，所以CT掃描技術(shù)不宜作為常規(guī)試驗(yàn)手段，應(yīng)在了解試驗(yàn)性能優(yōu)勢(shì)的情況下，作為一種驗(yàn)證或探索性方法合理地選擇應(yīng)用。

1.3 數(shù)值模擬技術(shù)

隨著多孔瀝青混合料內(nèi)部微細(xì)觀結(jié)構(gòu)研究的不斷深入，越來(lái)越多的學(xué)者運(yùn)用數(shù)值模擬方法構(gòu)建試件的三維模型[36]，可視化地將試驗(yàn)過(guò)程中PAM細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)的狀態(tài)通過(guò)圖形、圖表等方式輸出，得到的信息更加豐富，借此更為簡(jiǎn)單有效地研究PAM混合料性能。周韡等[37]和馬濤等[12]通過(guò)PFC離散元軟件構(gòu)建了PAM的三維模型，借助開發(fā)的離散元模型空隙結(jié)構(gòu)提取分析方法，通過(guò)模擬試驗(yàn)，研究了不同影響因素下多孔瀝青混合料的空隙衰變規(guī)律，荷載、外界環(huán)境溫度均為空隙衰變的不利因素；Gruber等[38]通過(guò)Avizo有限元軟件模擬了水流在多孔瀝青混合料內(nèi)部空隙結(jié)構(gòu)中的滲水過(guò)程，發(fā)現(xiàn)3個(gè)不同水流方向的滲水系數(shù)的差異達(dá)到50%；Qian[11]等基于晶格玻耳茲曼方程(Lattice Boltzmann Method，LBM)建立了多孔瀝青混合料內(nèi)部空隙介觀滲透率數(shù)值模型，其中圖5(a)為水流滲透模型3D圖像，通過(guò)應(yīng)用不同的邊界條件可以準(zhǔn)確地得到多孔瀝青混合料試樣內(nèi)部任意點(diǎn)的滲透流速的大小及分布情況。由此可見，利用數(shù)值模擬技術(shù)構(gòu)建PAM三維模型的方法，已成為研究人員常應(yīng)用的有效技術(shù)手段之一，尤其是對(duì)于試驗(yàn)量龐大的問(wèn)題，例如空隙衰變等，數(shù)值模擬技術(shù)的應(yīng)用不僅可以大幅度地縮減試驗(yàn)量，同時(shí)隨著模型軟件的不斷更新以及模型邊界條件處理的不斷合理化，其試驗(yàn)結(jié)果越來(lái)越接近實(shí)際值。但數(shù)值模擬技術(shù)需要研究人員擁有較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，并需要學(xué)習(xí)復(fù)雜的模型軟件。

圖5 孔隙介觀滲透率數(shù)值模型[11]Fig.5 Numerical model of void mesoscopic permeability[11]

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，研究學(xué)者對(duì)于多孔瀝青混合料內(nèi)部細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)逐漸深入，特別是CT掃描無(wú)損檢測(cè)技術(shù)和圖像處理技術(shù)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用，極大地促進(jìn)了細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)的研究?？障冻叽?、空隙連通路徑、空隙比表面積以及彎曲度等一系列指標(biāo)的相繼提出，為利用有限元、離散元以及邊界元等數(shù)值模擬方法建立多孔瀝青混合料模型提供了基礎(chǔ)。通過(guò)改變邊界條件模擬不同環(huán)境和因素下所對(duì)應(yīng)的PAM三維模型，簡(jiǎn)單并更有效地研究多孔瀝青混合料內(nèi)部細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響。

2 PAM細(xì)觀空隙分布特征指標(biāo)分析

傳統(tǒng)的空隙率指標(biāo)對(duì)PAM性能研究具有很大的局限性，無(wú)法解釋實(shí)踐中出現(xiàn)的深層問(wèn)題。從細(xì)觀角度獲取PAM空隙特征參數(shù)，提出的有效空隙率、空隙等效直徑、比表面積、空隙彎曲度等一系列空隙特征指標(biāo)，為深入研究空隙結(jié)構(gòu)與其性能之間的復(fù)雜關(guān)系提供新思路。

2.1 有效空隙率

有效空隙率是指多孔瀝青混合料中相互連通空隙占總空隙的比例，大量研究表明PAM路面的優(yōu)異性能主要源于有效空隙率的直接作用。Kutay等[39]、Edith Arambula等[40]和Zhao等[41]通過(guò)工業(yè)CT掃描和圖像處理技術(shù)對(duì)PAM內(nèi)部空隙結(jié)構(gòu)分布和空隙連通性進(jìn)行相關(guān)研究，識(shí)別和區(qū)分了有效空隙和無(wú)效空隙結(jié)構(gòu)(圖6)，發(fā)現(xiàn)無(wú)效空隙一般分布在試驗(yàn)的中心區(qū)域，而有效空隙多處于試件的邊緣的位置，同時(shí)研究還表明PAM內(nèi)部有效空隙率約占總空隙率的82.1%左右；馬翔等[42]通過(guò)研究建立了有效空隙率、豎向滲水系數(shù)、橫向滲水系數(shù)之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)豎向滲水系數(shù)與有效空隙率之間存在對(duì)數(shù)關(guān)系，橫向滲透系數(shù)與有效空隙存在線性相關(guān)；此外，李翔等[43]和Alber等[44]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)連通空隙率下降，會(huì)對(duì)路面的排水、降噪效果產(chǎn)生較大的影響。因此，在PAM滿足力學(xué)強(qiáng)度的前提下，需要確保足夠的有效空隙率。

圖6 PAM試件內(nèi)部空隙有效性結(jié)構(gòu)示意圖[41]Fig.6 Schematic diagram of void effective structure in PAM specimen[41]

2.2 空隙等效直徑

空隙等效直徑是指運(yùn)用等效圓法求出每個(gè)橫截面全部空隙直徑的平均值，如式(1)、(2)所示；而平均空隙等效直徑則是指計(jì)算試件全部截面空隙等效直徑的平均值，如式(3)所示[45]。

(1)

(2)

(3)

式中，S為試件每個(gè)截面的空隙總面積；p為空隙面積的像素點(diǎn)面積；n為空隙數(shù)量；d截面為每個(gè)截面的空隙等效直徑；h為試件截面的數(shù)量；d為試件的空隙平均等效直徑。

Yang等[46]通過(guò)CT掃描和圖像處理獲取PAM內(nèi)部空隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，并借助閾值方法計(jì)算出斷層的空隙等效直徑，發(fā)現(xiàn)空隙等效直徑與PAM的耐久性、滲透性和降噪等性能密切相關(guān)，其中最大空隙等效直徑對(duì)混合料的性能影響最大。黃寧等[47]采用相似的方法獲取空隙平均等效直徑，研究了空隙平均等效直徑與宏觀性能、滲水性能之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)空隙平均等效直徑增大，劈裂強(qiáng)度、彎曲應(yīng)變、疲勞壽命呈線性關(guān)系減小，滲水系數(shù)呈二次函數(shù)關(guān)系增大；汪敏等[26]通過(guò)Matlab對(duì)CT圖像進(jìn)行處理得到空隙有效直徑等指標(biāo)，并給出了不同有效直徑空隙占總空隙的比例(圖7)，發(fā)現(xiàn)空隙有效直徑主要集中分布在3～12 mm 之間，空隙有效直徑d≥20 mm的總空隙面積占總空隙面積的6.8%。

圖7 不同有效直徑空隙面積占總空隙的比例[26]Fig.7 Proportion of void area with different effective diameters in total void area [26]

2.3 比表面積

空隙比表面積是空隙總表面積與空隙材料的總體積之比，其物理意義是指單位體積內(nèi)的多孔介質(zhì)空隙表面積，計(jì)算公式如式(4)所示。

(4)

式中,Pij為空隙周長(zhǎng)；M為單張圖像中空隙的數(shù)目；N為圖像張數(shù);AT為單張圖像總面積。

Zhao等[41]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)沿試件厚度方向，有效空隙的比表面積在試件兩端較大，而在試件中部相對(duì)較小(圖8)；肖鑫等[48]通過(guò)CT和圖像處理技術(shù)，提取了各個(gè)截面的空隙數(shù)據(jù)，計(jì)算出了整個(gè)試件的比表面積等空隙分布特征指標(biāo)，并以此分析PAM試件的滲透性能，發(fā)現(xiàn)比表面積越大，其滲透性能越好。

圖8 試件比表面積沿厚度方向分布情況[41]Fig.8 Distribution of specific surface areas along thickness direction[41]

2.4 空隙彎曲度

多孔瀝青混合料在排水過(guò)程中，由于混合料材料固有的不均勻性和各向異性，水在其內(nèi)部的流動(dòng)并不是直線前進(jìn)的，而是迂回曲折地流動(dòng)[41,49-50]。華南理工大學(xué)肖鑫[29, 32, 48]等提出用空隙彎曲度來(lái)反映混合料內(nèi)部空隙結(jié)構(gòu)迂回的程度，并給出了空隙彎曲度T的定義(圖9)，即實(shí)際水流長(zhǎng)度Le與該水流路徑出、入孔的直線垂直長(zhǎng)度L的比值，表達(dá)式為式(5)；通過(guò)計(jì)算不同空隙彎曲度下的水流流速，發(fā)現(xiàn)空隙彎曲度與流速比具有良好的相關(guān)性。Ma等[51]和Chen等[52]通過(guò)CT掃描和圖像處理方法得到PAM內(nèi)部空隙特征參數(shù)，以有效空隙率和空隙彎曲度指標(biāo)量化了空隙在水平和垂直方向上的分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)水平方向的滲透系數(shù)約是垂直方向的滲透系數(shù)的2倍。

圖9 空隙彎曲度計(jì)算示意圖[41, 48]Fig.9 Schematic diagram of calculating void bending[41, 48]

(5)

綜上所述，PAM內(nèi)部富含大量復(fù)雜的空隙結(jié)構(gòu)，為更好地研究PAM內(nèi)部空隙結(jié)構(gòu)對(duì)其性能的影響，研究人員不再僅以空隙率為唯一指標(biāo)，研究學(xué)者越來(lái)越多從細(xì)觀角度出發(fā)，利用X-ray CT掃描、圖像處理、數(shù)值模擬模型等先進(jìn)研究手段獲取空隙結(jié)構(gòu)的空隙數(shù)量、面積等基本數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)之上提出了有效空隙率、空隙等效直徑、比表面積以及空隙彎曲度等細(xì)觀特征指標(biāo)，對(duì)PAM內(nèi)部細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的研究，研究發(fā)現(xiàn)，空隙等效直徑與PAM的耐久性、滲透性和降噪性等密切相關(guān)，最大空隙等效直徑對(duì)混合料的性能影響最大。

3 進(jìn)一步展望

近年來(lái)，眾多學(xué)者從細(xì)觀角度對(duì)PAM空隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量研究，雖然在空隙結(jié)構(gòu)特征指標(biāo)分析方面取得了階段性成果，然而PAM試件中的空隙結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，目前尚未形成統(tǒng)一的空隙結(jié)構(gòu)特征指標(biāo)、眾多空隙特征指標(biāo)與PAM性能之間的關(guān)系也不明確。因此，對(duì)未來(lái)關(guān)于PAM內(nèi)部細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)行了以下3點(diǎn)展望：

(1)關(guān)于細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)研究方法方面，未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)還應(yīng)以當(dāng)前使用較為廣泛的X-ray CT掃描、圖像處理以及數(shù)值模擬等技術(shù)為主要的研究手段，三者的有機(jī)結(jié)合和創(chuàng)新應(yīng)用，是以后探索細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)的分布特性的關(guān)鍵所在；其次，上述3種研究方法都需要進(jìn)行一定的基本假定，回避了一些關(guān)于瀝青混合料的細(xì)節(jié)問(wèn)題，因此，一些新的研究方法，如當(dāng)前較為前沿的3D打印、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，也將成為深入研究細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)特性的突破口之一。

(2)在細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)研究方面，目前以研究細(xì)觀空隙分布特性和空隙分布對(duì)PAM功能特性的影響為主，未來(lái)的研究應(yīng)貼近工程實(shí)際，從空隙結(jié)構(gòu)特征情況全方位地評(píng)價(jià)多孔排水路面的排水、降噪以及使用壽命等路用性能，并依據(jù)空隙變化程度定量表征多孔排水路面的服役狀況，以此作為對(duì)路面空隙進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、清理的依據(jù)。

(3)PAM內(nèi)部復(fù)雜的大空隙結(jié)構(gòu)雖然帶來(lái)了排水、降噪、抗滑等性能的提升，提升了路面的使用質(zhì)量，但初期的強(qiáng)度低、耐久性差以及空隙堵塞等問(wèn)題都極大地制約了多孔瀝青混合料的應(yīng)用。因此，如何改善PAM的初始性能，提高耐久性，防止空隙堵塞都將成為未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)研究的重點(diǎn)。

4 結(jié)論

(1) X-ray CT掃描、DIP圖像處理、三維模型構(gòu)建等技術(shù)是當(dāng)前研究細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)的主流方向，尤其是X-ray CT掃描與DIP圖像處理在工程領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用，以直觀的角度對(duì)混合料內(nèi)部空隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的研究，豐富了細(xì)觀空隙結(jié)構(gòu)的內(nèi)容；同時(shí)各種數(shù)值模擬方法也為PAM混合料研究提供了新思路。

(2) 基于各種先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用，研究人員提出了有效空隙率、空隙等效直徑、比表面積以及空隙彎曲度等細(xì)觀空隙特征指標(biāo)，并建立了空隙特征指標(biāo)與PAM性能之間的關(guān)系，其中最大空隙等效直徑對(duì)PAM性能影響最為顯著。

(3) PAM是一種在排水、降噪以及抗滑等方面性能優(yōu)異的路面材料，為使PAM具有更廣闊的應(yīng)用前景，后續(xù)研究重點(diǎn)應(yīng)集中在提高其力學(xué)強(qiáng)度和耐久性能方面。