تغییرات رنگ و محوسازی در آسفالت

تغییرات رنگ و محوسازی در آسفالت از طریق متد آنالیز تصویر محدود شده است.

جاده ای که با آسفالت رنگی سنگ فرش شده باشد می تواند به همان اندازه که امنیت و یکنواختی رانندگی را بهبود می دهد مجموعه دیدنی بهتری ایجاد کند. در این تحقیق، نمونه های آسفالت رنگی به همراه مقادیر مختلف رنگ برای مطالعه تغییرات رنگ سطح در دوره های مختلف افزایش طول عمر، بررسی می شوند. توضیح رنگ های سطح در نمونه ها در فضاهای رنگی HIS و RGB بررسی می شوند. دو نوع رنگ، سبز و قرمز، با 5 نسبت مختلف با آسفالت روشن برای ساخت نمونه های آسفالت رنگی ترکیب می شوند. نمونه ها برای 5 دهانه مختلف قدیمی در دستگاه آزمایش QUV در معرض نور ماوراء بنفش قرار می گیرند. نتایج نشان می دهد که مقدار و نوع رنگ افزوده شده و دهانه های مختلف قدیمی بر محوسازی آسفالت رنگی تأثیر می گذارد. همچنین نتایج نشان می دهد که آسفالت روشن به همراه % 5 یا بیشتر رنگ قادر به ساخت آسفالتی است که بهتر رنگ شده است. سرانجام، آسفالت رنگی به همراه رنگ قرمز مقاومت بهتری را در مقابل نور ماوراء بنفش نشان داد.

مقدمه

آسفالت رنگی در زندگی روزمره کاربردهای مختلفی دارد. Moxon آسفالت رنگ روشن را برای سطح سد در فرانسه به کار برد. آسفالت رنگی از طریق منعکس کردن نور ماوراء بنفش از سطح به عنوان روپوش آب بند گرم به کار می رود، بنابراین در نور ممتد خورشید دما را 5 تا c ْ 10 کاهش می دهد.

برای بهبود امنیت عبور موتورسیکلت در امریکا، شهد پرتلند 10 منطقه متضاد را برای آسفالت کردن با رنگ و قابلیت ارتجاع بر اثر حرارت مانند آسفالت های رنگی و به کارگیری سیستم سیگناژ بدیع – انتخاب کرد نتایج نشان می دهد که اکثر دوچرخه سواران به همان اندازه اکثر موتورسواران مورد بررسی احساس کردند که آسفالت رنگی، امنیت عبور را گسترش می دهد. اسمیت (Smith) کشف کرد که آسفالت بتون رنگی به هم پیوسته کاربردهای زیادی در معماری و مهندسی دارد. او همچنین ذکر کرد که آسفالت های رنگی به خاطر املاحی که یخ نمی زنند به طور ذاتی هزینه حفظ و نگهداری را کاهش داده و به طور مؤثر در مقابل نابودی مقاومت کنند.

در تایوان اساساً، بزرگراه های محلی با بتون آسفالت، سنگ فرش می شوند. این جاده ها در مجموعه های رنگ مشکی ساخته می شوند و از این رو شهرها یکنواخت به نظر می رسند. توسعه جاده هایی که با آسفالت رنگی سنگ فرش شده اند نه تنها نمای شهر را رنگی می سازد بلکه امنیت رانندگی را نیز بهبود می دهد. به طور رایج کاربرد این سنگ فرش ها برای مناطق پارکینگ، مسیرهای نمایشی، پارک ها و سایر واحدهای دولتی مهم استفاده شده است. بنابراین هوا و سایر فاکتورهایی که در ساخت و استفاده سنگ فرش ها دیده می شوند، موجب محو شدن جاده هایی می شوند که با آسفالت رنگی سنگ فرش شده است. این محوسازی رنگ باعث از دست رفتن زیبایی جاده و آسفالت دوباره سطح می شود. متعاقباً، این هزینه حفظ و نگهداری جاده را افزایش خواهد داد که مخالف نیت اصلی آسفالت اصلی می باشد. به چند دلیل، رنگ آسفالت به طور جدی در حدود یک سال می شد و در پاسخ به بهبود استاندارد زندگی در تایوان، نمایندگان دولتی پروژه هایی برای جاده هایی که با آسفالت رنگی سنگ فرش شده بودند، طراحی کرد. این مناطق، مانند مناطق استراحت در بزرگراه ها و مسیرهای نمایشی هدف قرار گرفت. هزینه های کلی این پروژه ها بیشتر از میلیون ها دلار آمریکایی هستند. علاوه بر این، دولت برنامه یزی کرد تا در آینده روی آن ها سرمایه گذاری کند. بنابراین، غیر از پیمانکاران یا تولید کنندگان، اطلاعات مربوط به ویژگی های آسفالت رنگی محدود به چنین مالکانی مانند دولت ها می شود. کیفیت ساختار و کابرد این سنگ فرش ها برای مالکان نیز اهمیت دارد. علاوه بر این، باید روش ها و تکنیک های استاندارد برای ارزیابی محو سازی رنگ بنا شوند. از این رو، کنترل کیفیت این سنگ فرش ها از ضرورت خاصی برخوردار است لو (Luo) و همکارانش نرم افزار کاربر را – که آنالیز کننده شدت رنگ تصویر نامیده می شود توسعه دادند و آن را برای بررسی تغییرات رنگ سطح و ملاتی که در دماهای مختلف زیاد در فضای رنگی RGB به خاطر آتش صدمه دیده بودند به کار بردند. دوربین دیجیتالی برای گرفتن تصاویر قبل از ارسال آن ها به PC به کار می رفت و آنالیز کننده به گرفتن شدت رنگ های قرمز، سبز و آبی برای محدود کردن تغییرات رنگ در دماهای مختلف کمک کرد. از این رو، تنوع در شدت رنگ های قرمز (R)، سبز (G)، آبی (B) مطابق ارزیابی بالاترین دمای ملات که از طریق آتش صدمه دیده بود، بررسی می شد. برای آنالیز تغییرات رنگ سطح در آجر به همراه ویژگی های مختلف خاکستر لجن فاضلاب که به دماهای مختلف آتش اضافه می شد و برای گرفتن شدت های رنگ B و G و R تصاویر سطوح آجرها از طریق آنالیز کننده شدت رنگ تصویر مورد بررسی قرار می گرفت. از این رو، مقدار مطلوب خاکستر لجن که به آجرها اضافه می شد مشخص گردید.

در این تحقیق، به کمک دستگاه آزمایش آبگیر نور اشعه ماوراء بنفش شدت یافته (دستگاه آزمایش QUV)، محو سازی نمونه های آسفالت رنگی مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز تصویر و نرم افزار آنالیز کننده شدت رنگ تصویر برای مطالعه تغییرات رنگ نمونه در فضاهای رنگ HIS و RGB به کار برده می شود. سرانجام توزیع رنگ ها در دو فضا برای ارزیابی کیفیت نمونه های آسفالت رنگ قبل و بعد از تست های افزایش طول عمر گرفته می شد.

1- متدهای تحقیق

1-2- منبع مواد

آسفالت روشن که در این بررسی به کار گرفته شد از ترکیب صمغ، مایه قیری، گریس و مواد دو قطبی شده استخراج و از طریق کارخانه مواد آسفالت محلی تولید می شد. رنگ های به کار رفته از کارخانه اروپایی به دست می آمد. مواد شیمیایی رنگ های قرمز و سبز از طریق میکروسکوپ الکترون بررسی و در جدول 1 نشان داده می شوند. اجزای اصلی شیمیایی رنگ قرمز Cr و K هستند. بنابراین رنگ سبز از Fe و K تشکیل شده است. با گرم کردن آسفالت روشن در اجاق تا C ْ 160 و سپس ترکیب آن ها با رنگ های سبز و قرمز در نسبت های طراحی شده مختلف، آسفالت رنگی برای این بررسی آماده شد. سپس تست افزایش طول عمر آسفالت رنگی انجام شد.

2-2- ساخت نمونه ها و روش های تست

برای ساخت آسفالت رنگی، رنگ های قرمز و سبز به 1000 گرم آسفالت روشن در نسبت های 5, 7، 0, 5، 5/2، 0 و % 10 اضافه می شوند. زمانی که گرم می شوند رنگ آسفالت روشن نزدیک به زرد است. بعداً، ترکیب آسفالت روشن با وزن g 0/1 توسط نگهدارنده های نمونه ها بار می شد. این نگهدارنده ها روی چارچوب QUV در حفره دستگاه آزمایش نصب می شدند. در تست QUV، نمونه ها برای مدت های 48 , 24 , 12 , 6 , 0 در C ْ 60 در معرض لامپ های ماوراء بنفش فلورسنت قرار می گرفتند. متعاقباً، نمونه ها در اتاق تاریک گذاشته شد، و برای عکاسی توسط دوربین دیجیتالی آماده می شدند. سپس تصاویر با استفاده از راه حل 140140 به همراه 20 هزار پیکسل به PC ارسال می شدند. بعداً، برای گرفتن شدت های سه جزء رنگ اصلی از طریق آنالیز کننده شدت رنگ تصویر بررسی می شدند. افزایش طول عمر که در فضاهای رنگ HIS و RGB بررسی می شدند موجب تغییرات رنگ آسفالت می شدند.

3-2- تست QUV

تست های QUV در دستگاه آزمایش سایند تسریع شده نور ماوراء بنفش شکل می گرفتند. دستگاه آزمایش که با نیازهای 9000 ISO مطابقت دارد. بخشی از محصولات آزمایشگاه Q – Panel است. مدلی که برای این مطالعه و بررسی به کار گرفته شده براساس QUV است و قادر که در معرض رطوبت و UV قرار گیرد. برای بررسی تغییرات رنگ جاده هایی که با آسفالت رنگی سنگ فرش شده اند برای ماه ها یا سال ها، نمونه های آسفالت رنگی برای مشاهده تغییرات رنگ تحت موقعیت های وانمود سازی در دستگاه آزمایش QUV قرار می گیرند. علاوه بر این، تأثیرات زمان خدمات، استمرار و قابلیت عمل در آسفالت رنگی برای فراهم کردن اطلاعات برای کابرد آینده مورد بررسی قرار می گیرند. ارتباط بین تغییرات رنگ و افزایش عمر آسفالت به کمک دستگاه آزمایش آبگیر تسریع شده QUV مشاهده می شود.

4-2- عکاسی و پردازش تصویر

یک دوربین دیجیتالی، مدل L 2500 – C از اُلیمپوس برای گرفتن تصاویر دیجیتالی برای این بررسی استفاده می شد. قبل از این که تصاویر دیجیتالی گرفته شوند برای تنوع در نورها از میان تطبیق روشنی نسبی سه جزء اصلی رنگ: رنگ قرمز، سبز، آبی از طریق تنظیم کردن الکتریکی موازنه سفید تطبیق داده می شد. بعد از این که موازنه سفید انجام می شد، از رنگ واقعی نمونه های آسفالت رنگی قدیمی همان طور که در شکل 1 نشان داده شده زیر نصب عکس گرفته می شد. بعداً تصاویر به PC ارسال و سپس برای به دست آوردن شدت های قرمز و سبز و آبی در هر تصویر توسط نرم افزار آنالیز کننده شدت رنگ تصویر مورد بررسی قرار می گرفتند. سرانجام، ارتباطات تغییرات رنگ در نمونه های آسفالت قبل و بعد از تست های افزایش طول عمر بررسی می شدند.

5-2- سیستم های فضای رنگ HIS و RGB

معمولاً، طرح تصاویری که از طریق دوربین دیجیتالی گرفته می شود و درفضای رنگ RGB است. RGB آکرونیم قرمز، سبز و آبی است. این فضا معمولاً به عنوان مکعب رنگی در سیستم هماهنگ Cartesion دیده می شود. B و G و R به ترتیب در محورهای z و y و x هستند و برای رنگ bits – 8 بین 0 و 255 مشخص می گردد. از این رو، نقطع (0، 0، 0) برای رنگ مشکی می ایستد، نقطه (255، 255، 255) سفید را نشان داده و اریب مکعب مقیاس روشن یا خاکستری رنگ را مشخص می کند. فضای رنگ RGB در شکل a2 نشان داده می شود. جدای از فضال رنگ RGB، فضای رنگ HSI نیز نزدیک به این مطلب است که چگونه انسان ها رنگ ها را در می یابند. HIS فرم کوچکی برای ته رنگ، اشباع و شدت است. به طور کلی، ته رنگ، اشباع و شدت از طریق فرمول مختلف تغییر شکل با تبدیل مقدارهای عددی B و G و R به فضای رنگی HIS گرفته می شوند. مجموعه ای از معادلات همان طور که توسط Gonzalez و Woods مشخص شده برای این تحقیق به کار رفته و در زیر نشان داده شده:

معادلات صفحه 257

رنگ مایه به طول موج رنگ ها مانند قرمز، زرد و سبز مربوط است. اشباع مقدار سفیدی در ترکیب رنگ است. شدت به روشنی یا تیرگی رنگ بر می گردد. معمولاً، فضای HIS همان طور که در شکل b2 نشان داده شده در سیستم هماهنگ سیلندری توضیح داده می شود. اندازه زاویه ای رنگ مایه را نشان می دهد و معمولاً رنگ قرمز در ْ 0 جای داده می شود. متعاقباً، رنگ مایه به عنوان شماره درجه هایی که سایر رنگ ها از قرمز مصرف می شود را در نظر می گیرد. برای مثال، سبز ْ 120 دور از قرمز و آبی ْ 240 دورتر است. فاصله شعاعی سیلندر، اندازه اشباع است. محیط سیلندر طرفدار % 100 اشباع است در حالی که محورهای مرکزی طرفدار % 0 اشباع هستند. شدت ارتفاعی است که در طول محور مرکزی اندازه گیری می شود و همان طور که ارتفاع از منشأ به بالای سیلندر ارتقا می یابد شدت از مشکی به سفید متفاوت می باشد. در این مطالعه، تغییرات رنگ نمونه های آسفالت رنگی قبل و بعد از تست های افزایش طول عمر در فضاهای رنگ HIS و RGB بررسی می شوند.

3- نتایج و بحث

توضیح نوعی B و G و R که توسط آنالیز کننده طرح ریزی شده در شکل b و a 3 برای نمونه های آسفالت رنگی به ترتیب با رنگ های سبز و قرمز نمایش داده می شود. برای رنگ سبز معمولاً شدت های G و B برای نمونه های آسفالت رنگی به همراه رنگ قرمز بین 0 و 63 توزیع می شوند. از این رو، شدت های اجزای قرمز نشان می دهد که آن در میان سه جزء اصلی، رنگ غالب است و رنگ های سطح برای نمونه هایی با رنگ بیشتر قرمز هستند.

شکل های 4 و 6 ارتباط بین شدت های B و G و R و مقادیر رنگ سبز که بعد از واقع شدن در دستگاه آزمایش از 0 تا 48 ساعت بر نمونه های آسفالت رنگی افزوده شده اند را نشان می دهند. شدت های R با مقدار رو به افزایش رنگ های سبز از 150 تا نقریباً 50 همان طور که در شکل 4 نشان داده شده کاهش می یابند. شکل 5 نتایج مشابهی را برای عنصر G نشان می دهد در شکل 6 شدت های B کمی با مقادیر رو به افزایش رنگ های سبز افزایش می یابند و بین 15 و 30 هستند. این نشان می دهد که مقدار رنگ سبز بر شدت های سه عنصر رنگ های اصلی تأثیر می گذارند. زمانی که مقدار رنگ سبز بیشتر از % 5 است، توزیع های شدت در B و G و R تغییرات کمتری را نشان می دهند. این دلالت بر این مطلب است که باید آسفالت روشن برای ساخت آسفالتی که بهتر رنگ شده با % 5 یا بیشتر رنگ سبز ترکیب شود. علاوه بر این، شدت های B و G و R با کمیت رو به افزایش نور ماوراء بنفش از 0 تا 48 ساعت در مقادیر مختلف داده شده رنگ سبز افزایش می یابند. اگر چه افزایش ها برای هر عنصر متفاوت هستند، روشن شان از خاکستری به سفید تا جایی که روشنی رنگ های سطح مورد توجه قرار می گیرد، تغییر می کند. این دلالت بر این مطالب دارد که رنگ های سطح نمونه های آسفالت سبزرنگ زمانی که در تست های QUV در معرض نور ماوراء بنفش قرار گیرند، محو می شوند. تنوع مشابه شدت های سه عنصر رنگ های اصلی برای نمونه های آسفالت قرمز رنگ گرفته می شود. برای مثال، شدت های R با مقدار رو به افزایش رنگ قرمز کاهش یافته و به طور طولانی در معرض نور ماوراء بنفش قرارگرفتن موجب افزایش شدت در تست های QUV می شود (همان طور که در شکل 7 نشان داده شده) زمانی که افزایش شدت های R برای نمونه های سبز و قرمز رنگ مقایسه می شود افزایش R در رنگ سبز بیشتر از افزایش آن در رنگ قرمز است. این نشان می دهد که ممکن است نمونه های قرمز رنگ دارای مقاومت بهتری در مقابل محو سازی رنگ ها باشند.

اشکال 8 تا 10 توزیع ها را بین H، S و I به همراه مقادیر مختلف رنگ سبز که در زمان های مختلف افزایش طول عمر افزوده شده نشان می دهد. چون رنگ آسفالت روشن در حیطه رنگ زرد است، همان طور  که در شکل 8 نشان داده شده، رنگ مایه آسفالت رنگی به همراه مقدار رو به افزایش رنگ سبز از زرد به سبز تغییر می کند. علاوه بر این، زمانی که قدمت، قابل توجه می شود، رنگ زرد محو شده و رنگ سبز برای مقادیر رنگ افزوده شده در نمونه های آسفالت رنگی درون رنگ مایه غالب توسعه می یابد. برای مورد افزودنی های رنگ قرمز (شکل 11) نتایج مشابهی دیده می شود، چون نمونه های آسفالت رنگی، رنگ مایه شدن به رنگ هایی که بعد از شروع افزایش طول عمر، اضافه شده، تغییر می یابند، عنصر رنگ مایه در فضای رنگ HIS اطلاعات کمتری را برای قضاوت اجراها بین رنگ های سبز و قرمز در نمونه های آسفالت فراهم می کند. همان طور که قبلاً بیان شد، اشباع به عنوان کیفیت سفیدی که به رنگ مایه افزوده شده مشخص می شود. شکل 9 نشان می دهد که زمانی که رنگ بیشتری از سبز به نمونه های آسفالت اضافه می شود S کمتر می گردد.

شکل همچنین نشان می دهد که هر چه بیشتر نمونه ها در دستگاه آزمایش QUV باقی می مانند، سفیدی کمتری در نمونه ها وجود دارد. این نشان می دهد که نمونه های آسفالت رنگی زمانی که در معرض نور ماوراء بنفش قرار می گیرند محو می شوند. همان طور که در شکل 12 نشان داده شده، نتایج مشابهی برای نمونه های آسفالت قرمز وجود دارد. دوباره زمانی که اشباع نمونه ها برای رنگ های سبز و قرمز و مقایسه می شود تنوع های S به همراه مقادیر رنگ افزوده شده و زمانی که برای نمونه های قرمز رنگ در معرض نور ماوراء بنفش قرار می گیرند نرم تر از آن ها برای نمونه های سبز رنگ هستند. این به ما می گوید زمانی که افزایش طول عمر در نظر گرفته می شود، ممکن است رنگ قرمز دارای اجرای بهتر از رنگ سبز باشند.

در شکل 10، زمانی که رنگ سبز بیشتری افزوده می شود روشنی نمونه ها به تیرگی می گراید و زمانی که نمونه ها برای مدت طولانی تری در معرض نور ماوراء بنفش قرار می گیرند روشن تر می شوند. همچنین نتایج مشابهی در نمونه های قرمز رنگ دیده می شود. هر چه بیشتر در معرض نور خورشید قرار بگیرند، محو سازی بیشتری در نمونه های آسفالت روی می دهد. از این رو، تنوع در شدت نیز اطلاعات مفیدی در قضاوت در مورد محوسازی رنگ برای نمونه های آسفالت فراهم می کند. نتیجه گرفته شده که آنالیز دیجیتال و نرم افزار آنالیز کننده شدت رنگ تصویر می توانست اطلاعات جزئی برای پردازش محوسازی رنگ در آسفالت رنگی فراهم آورد.

نتایج

نتایج زیر از این مطالعه و بررسی خلاصه می شود.

1- شدت های B و G و R با کمیت های رو به افزایش نور ماوراء بنفش در مقادیر مختلف داده شده رنگ افزایش می یابند. زمانی که روشنی رنگ های سطح در نظر گرفته می شود، وضوح شان از خاکستری به سفید می گراید. این دلالت بر این مطالب است که زمان در معرض قرار گرفتن در نور ماوراء بنفش بر محو سازی رنگ در آسفالت رنگی تأثیر می گذارد.

2- زمانی که مقدار رنگ سبز بیشتر از % 5 است، توزیع شدت در B و G و R کمتر تغییر می کند. این نشان میدهد که باید برای ساخت آسفالتی که بهتر رنگ شده،آسفالت روشن با % 5 (یا بیشتر) رنگ های سبز ترکیب شود.

3- ممکن است رنگ قرمز زمانی که برای مدت های متفاوت در معرض تست های QUV قرار می گیرند بهتر از رنگ سبز در مقابل محو سازی مقاوم باشند.

4- رنگ مایه آسفالت رنگی از آسفالت روشن به رنگ، رنگ هایی که به مقادیر رو به افزایش رنگ اضافه شده اند تغییر کند. علاوه بر این، زمانی که قدمت قابل توجه می شود، رنگ آسفالت روشن محو شده و برای تمام مقادیر رنگ هایی که به آسفالت رنگی افزوده شده اند، رنگِ رنگ مایه درون رنگ غالب توسعه
می یابد.

5- نتیجه گرفته شده که آنالیز دیجیتالی و نرم افزار آنالیز کننده شدت رنگ تصویر می توانست اطلاعات جزئی برای پردازش محو سازی رنگ در آسفالت رنگی فراهم می سازد.