應用方案—紅外熱成像監測瀝青路面修復中的熱回收過程

多年以來，由于再生瀝青路面RAP材料100％的使用，對于瀝青路面的修復使用的是一種流行的維護技術—現場熱回收（HIR）。這項技術與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可以減少路面維護成本和對環境的不利影響。而且，可以同時處理如車轍、撕裂和開裂等多種路面問題。在HIR中，對路面的修復需要進行加熱，松土，再生，混合，放置和壓實等操作，且這些操作均在施工現場進行。其中最具挑戰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；過度加熱會導致瀝青粘合劑嚴重老化，影響路面的修復性能。因此，有必要在HIR施工過程中嚴格監視并控制加熱質量。

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溫度監控器（SPTM）來監控溫度。SPTM測量的結果僅代表某個點溫度，而不代表整個表面溫度。更重要的是，在先前的文獻和現有的施工規范中，沒有任何用于評估HIR加熱質量的指標。

圖為采用紅外熱像儀監視的加熱系統3階段

因此，有必要提出更可靠的方法用于HIR中的加熱溫度監控和加熱質量評估。紅外熱像儀可以接收檢測器從物體發出的紅外輻射，然后通過信號處理系統顯示溫度分布的熱圖像。這項技術的優勢在于它可以同時測量路面的整個溫度數據，而不是有限的觀察點來監視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視三個加熱系統的現場加熱溫度，并建立了三個指標來評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致過熱。尤其是加熱過程中隨著路面溫度的升高，對溫度均勻性的要求會更加嚴格。研究表明，紅外熱成像技術可以在HIR的多級加熱過程中實現對路面溫度的詳細監控，數字圖像處理和神經網絡的結合可以提取并校正變形溫度圖，以恢復路面溫度數據。

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.