彩色瀝青路面可以創(chuàng)造更好的視覺(jué)環(huán)境，提高行車(chē)的安全性和平穩(wěn)性。 在這項(xiàng)研究中，檢查了具有不同數(shù)量染料的彩色瀝青樣品，以研究不同老化時(shí)期的表面顏色變化。 在 RGB 和 HSI 顏色空間中分析樣品表面顏色的分布。 兩種染料，綠色和紅色，有五種不同的比例，與透明瀝青混合制成彩色瀝青樣品。 樣品在 QUV紫外光老化試驗(yàn)箱中暴露于紫外線(xiàn)下，進(jìn)行五個(gè)不同的老化跨度。 結(jié)果表明，染料的添加量和種類(lèi)，以及不同的老化跨度都會(huì)影響彩色瀝青的褪色。 結(jié)果還表明，混合 5% 或更多染料的透明瀝青能夠制造出顏色更好的瀝青。 最后，帶有紅色染料的彩色瀝青表現(xiàn)出更好的抗紫外線(xiàn)能力。
彩色瀝青通過(guò)反射來(lái)自表面的紫外線(xiàn)起到隔熱層的作用，從而在長(zhǎng)時(shí)間的陽(yáng)光下將溫度降低 5-10℃。為了提高美國(guó)自行車(chē)與機(jī)動(dòng)車(chē)交叉口的安全性，波特蘭市選擇了10個(gè)沖突地區(qū)來(lái)鋪設(shè)油漆和藍(lán)色熱塑性塑料作為彩色路面，并采用了一種新穎的標(biāo)志系統(tǒng)。結(jié)果表明，絕大多數(shù)騎自行車(chē)的人和大多數(shù)接受調(diào)查的駕車(chē)者都認(rèn)為彩色路面提高了人行橫道的安全性（Hunter et al. w2x）。Smith w3x 發(fā)現(xiàn)互鎖彩色混凝土路面為建筑和工程中的應(yīng)用提供了許多選擇。他還指出，彩色路面可能會(huì)降低維護(hù)成本并有效抵抗除冰鹽造成的惡化。
瀝青混凝土路面主要鋪設(shè)在地方和天意的高速公路上。這些人行道主要以黑色系列建造，因此使城市看起來(lái)單調(diào)。開(kāi)發(fā)彩色瀝青路面，不僅可以打造色彩繽紛的城市，還可以提高行車(chē)安全。目前，這些路面的應(yīng)用主要應(yīng)用于停車(chē)場(chǎng)、景區(qū)線(xiàn)路、公園等重要政府單位。然而，由于氣候等因素造成的彩色瀝青路面褪色在路面的施工和使用中都很常見(jiàn)。這種褪色會(huì)導(dǎo)致路面失去美觀和重新鋪設(shè)路面。因此，這將增加路面的維護(hù)成本，與彩色瀝青的初衷背道而馳。在某些情況下，其顏色會(huì)在 1 年內(nèi)嚴(yán)重褪色。
此外，路面在施工和使用中的質(zhì)量也是業(yè)主關(guān)心的問(wèn)題。此外，需要建立評(píng)估褪色的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)和程序。因此，控制彩色瀝青路面的質(zhì)量迫在眉睫。羅等人開(kāi)發(fā)了一種用戶(hù)友好的軟件，稱(chēng)為“圖像顏色強(qiáng)度分析儀”，并將其應(yīng)用于研究在 RGB（紅-綠-藍(lán)）顏色空間中不同升高溫度下火損砂漿的表面顏色變化。在將圖像上傳到 PC 之前，使用數(shù)碼相機(jī)捕獲圖像，分析儀幫助獲得紅色、綠色和藍(lán)色的強(qiáng)度，以量化不同溫度下的顏色變化。因此，研究了紅色 (R)、綠色 (G) 和藍(lán)色 (B) 強(qiáng)度的變化，以評(píng)估火災(zāi)損壞砂漿的最高溫度。
為分析不同燒成溫度下添加不同比例污泥灰的磚的表面顏色變化，通過(guò)“圖像顏色強(qiáng)度分析儀”分析磚表面圖像以獲得R、G和B強(qiáng)度。然后，找到了添加到磚中的較佳污泥灰量（Luo 和 Lin w5x）。
本研究借助加速紫外光老化測(cè)試儀（QUV紫外光老化試驗(yàn)箱）對(duì)彩色瀝青樣品的褪色進(jìn)行了研究。 圖像分析和軟件“圖像顏色強(qiáng)度分析器”用于研究 RGB 和 HSI 顏色空間中的樣本顏色變化。 最后，通過(guò)老化測(cè)試前后兩個(gè)空間的顏色分布來(lái)評(píng)估彩色瀝青樣品的質(zhì)量。
2.1 材料來(lái)源
本研究中使用的透明瀝青是從樹(shù)膠、瀝青質(zhì)、油脂和極化材料的混合物中提取的，由當(dāng)?shù)氐臑r青材料廠生產(chǎn)。 所用染料購(gòu)自歐洲工廠。 用電子顯微鏡分析紅色和綠色染料的化學(xué)成分如表 1 所示。紅色染料的主要化學(xué)成分是 Cr 和 K。而綠色染料由 Fe 和 K 組成。 將烘箱加熱至160℃，然后將它們與不同指定比例的紅色和綠色染料混合，制備用于本研究的彩色瀝青。 然后進(jìn)行有色瀝青的老化試驗(yàn)。
2.2. 樣品的制造和測(cè)試程序
為制備彩色瀝青，將紅色和綠色染料以 0、2.5、5.0、7.5 和 10% 的比例添加到 100.0 g 透明瀝青中。 加熱時(shí)，透明瀝青接近黃色。 接下來(lái)，將重量為 1.0 g 的有色瀝青混合料裝載到樣品架上。 這些支架安裝在測(cè)試儀室內(nèi)的 QUV 框架上。 在 QUV紫外光老化試驗(yàn)箱中，樣品在60℃下暴露在熒光紫外燈下，持續(xù)時(shí)間為 0、6、12、24 和 48 小時(shí)。 隨后，將樣品留在暗室中，準(zhǔn)備用數(shù)碼相機(jī)拍攝。 然后，將分辨率為 140=140、2 萬(wàn)像素的圖像上傳到 PC。 之后，通過(guò)“圖像顏色強(qiáng)度分析器”w4x 對(duì)其進(jìn)行分析，以獲得三基色分量的強(qiáng)度。 在 RGB 和 HIS（色相-飽和度-強(qiáng)度）顏色空間中檢查了由老化引起的瀝青樣品的顏色變化。
2.3. QUV測(cè)試
QUV紫外光老化試驗(yàn)箱在紫外光加速老化測(cè)試儀中進(jìn)行。 該測(cè)試儀符合 ISO9000 要求，是Q-LAB公司的一部分。 應(yīng)用于本研究的模型是QUV/basic，能夠模擬水分和紫外線(xiàn)照射。為了調(diào)查室外彩色瀝青路面數(shù)月甚至數(shù)年的顏色變化，在模擬條件下將彩色瀝青樣品留在QUV測(cè)試儀中觀察顏色變化。 此外，研究了使用時(shí)間、耐久性和實(shí)用性對(duì)彩色瀝青的影響，為未來(lái)的應(yīng)用提供信息。借助QUV加速老化試驗(yàn)機(jī)觀察顏色變化與瀝青老化之間的關(guān)系。
2.4. 攝影和圖像處理
一臺(tái)來(lái)自 Olympus 的型號(hào)為C-2500L的數(shù)碼相機(jī)用于捕捉本研究的數(shù)碼圖像。 在拍攝數(shù)字圖像之前，通過(guò)調(diào)整顏色的三個(gè)主要成分的相對(duì)亮度，以電子方式補(bǔ)償光線(xiàn)的變化，從而為數(shù)碼相機(jī)調(diào)整白平衡； 紅色、綠色和藍(lán)色。 達(dá)到白平衡后，在如圖 1 所示的設(shè)置下拍攝老化的彩色瀝青樣品的真實(shí)顏色。圖像隨后上傳到 PC，然后通過(guò)軟件“圖像顏色強(qiáng)度分析儀”進(jìn)行分析，以獲取 每個(gè)圖像中紅色、綠色和藍(lán)色的強(qiáng)度。 最后，研究了老化試驗(yàn)前后瀝青樣品顏色變化的關(guān)系。
2.5. RGB 和 HSI 色彩空間系統(tǒng)
通常，數(shù)碼相機(jī)拍攝的圖像格式為 RGB 顏色空間。 RGB 是紅色、綠色和藍(lán)色的首字母縮寫(xiě)。該空間通常表示為笛卡爾坐標(biāo)系中的顏色立方體。 R、G 和 B 分別位于 x、y 和 z 軸，對(duì)于 8 位顏色，每個(gè)軸定義在 0 到 255 之間。因此，點(diǎn) (0,0,0) 代表黑色，點(diǎn) (255, 255, 255) 代表白色，立方體的對(duì)角線(xiàn)表征顏色的亮度或灰度。 RGB 顏色空間如圖 2a 所示。除了 RGB 顏色空間，HSI 顏色空間也接近人類(lèi)感知顏色的方式。 HSI 分別是色調(diào)、飽和度和強(qiáng)度的縮寫(xiě)形式。一般來(lái)說(shuō)，色相、飽和度和強(qiáng)度是通過(guò)將RGB色彩空間中的R、G、B的數(shù)值轉(zhuǎn)換為HSI色彩空間，通過(guò)不同的變換公式得到的。 Gonzalez 和 Woods w6x 定義的一組方程應(yīng)用于本研究，如下所示：
色調(diào)與紅色、黃色和綠色等顏色的波長(zhǎng)有關(guān)。 飽和度是顏色混合物中白度的量。 強(qiáng)度是指顏色的亮度或灰度。 通常，HSI 空間在圓柱坐標(biāo)系中描述，如圖 2b 所示。 角度大小代表色相，通常紅色位于 08 度。因此，色相被視為其他顏色偏離紅色的度數(shù)。 例如，綠色距離紅色 1208，藍(lán)色距離紅色 2408。 圓柱體的徑向距離是飽和度的量度。 圓柱體的周長(zhǎng)代表 100% 的飽和度，而中心軸代表 0% 的飽和度。 強(qiáng)度是沿中心軸測(cè)量的高度，隨著高度從原點(diǎn)上升到圓柱體頂部，強(qiáng)度從黑色變?yōu)榘咨?在這項(xiàng)研究中，在 RGB 和 HSI 顏色空間中研究了老化測(cè)試前后彩色瀝青樣品的顏色變化。
由分析儀繪制的 R、G 和 B 的典型分布分別顯示在圖 3a、b 中，用于具有綠色和紅色染料的彩色瀝青樣品。 對(duì)于綠色染料，G 的強(qiáng)度正態(tài)分布在 63 和 127 之間，R 和 B 分布在 0 和 63 之間。這意味著綠色的量高于紅色和藍(lán)色，樣品的表面顏色主要是 綠色在彩色瀝青與綠色染料。 再一次，在圖 3b 中，對(duì)于帶有紅色染料的彩色瀝青樣品，R 的強(qiáng)度集中在大約 127 處，而 G 和 B 分布在 0 到 63 之間。 因此，紅色成分的強(qiáng)度表明它是三種主要成分中的主要顏色，并且對(duì)于帶有紅色染料的樣品，表面顏色大多為紅色。
圖 4-6 顯示了在 QUV紫外光老化試驗(yàn)箱中放置 0 到 48 小時(shí)后，R、G 和 B 的強(qiáng)度與添加到彩色瀝青樣品中的綠色染料量之間的關(guān)系。如圖 4 所示，隨著綠色染料量的增加，R 的強(qiáng)度從 150 增加到大約 50。圖 5 顯示了 G 組分的類(lèi)似結(jié)果。在圖 6 中，B 的強(qiáng)度隨著綠色染料量的增加而略有上升，并且在 15 和 30 之間。這表明綠色染料的量會(huì)影響三基色分量的強(qiáng)度。當(dāng)綠色染料的用量高于 5% 時(shí)，R、G 和 B 中的強(qiáng)度分布變化較小，如圖 1 和圖 1 所示。 4-6。這意味著透明瀝青應(yīng)與 5% 或更多的綠色染料混合，以制造顏色更好的瀝青。此外，在不同給定量的綠色染料下，從 0 到 48 小時(shí)，R、G 和 B 的強(qiáng)度隨著紫外光量的增加而上升。盡管每個(gè)組件的增量不同，但就表面顏色的亮度而言，它們的鮮艷度會(huì)從灰色變?yōu)榘咨?。這意味著在 QUV 測(cè)試中暴露在紫外線(xiàn)下時(shí)，帶有綠色染料的瀝青樣品的表面顏色會(huì)褪色。對(duì)于帶有紅色染料的瀝青樣品，三種原色成分的強(qiáng)度變化類(lèi)似。例如，在 QUV 測(cè)試中，R 的強(qiáng)度隨著紅色染料用量的增加和暴露于紫外光的時(shí)間延長(zhǎng)而降低，導(dǎo)致 R 的強(qiáng)度更高，如圖 7 所示。當(dāng)綠色樣品的 R 強(qiáng)度降低時(shí)與紅色染料相比，綠色染料中 R 的衰減量高于紅色染料。這表明帶有紅色染料的樣品可能具有更好的抗褪色性。
圖 8-10 顯示了 H、S 和 I 之間的分布，在不同的老化時(shí)間添加了不同數(shù)量的綠色染料。 由于透明瀝青的顏色在黃色范圍內(nèi)，彩色瀝青的色調(diào)隨著綠色染料的增加而從黃色變?yōu)榫G色，如圖8所示。此外，當(dāng)老化變得明顯時(shí)，黃色會(huì)褪色 對(duì)于添加到有色瀝青樣品中的所有染料量，綠色染料發(fā)展成為主要色調(diào)。 在紅色染料添加劑的情況下觀察到類(lèi)似的結(jié)果，如圖 11 所示。由于有色瀝青樣品會(huì)在老化開(kāi)始后將其色調(diào)恢復(fù)為添加到其中的染料，因此 HSI 顏色空間中的色調(diào)分量幾乎沒(méi)有提供判斷的信息 瀝青樣品中綠色和紅色染料之間的性能。
如前所述，飽和度定義為添加到色調(diào)中的白度量。圖 9 表明當(dāng)更多的綠色染料添加到瀝青樣品中時(shí)，S 變得更少。該圖還顯示，樣品在 QUV紫外光老化試驗(yàn)箱中停留的時(shí)間越長(zhǎng)，樣品中的白度就越少。這表明有色瀝青樣品在暴露于紫外線(xiàn)時(shí)會(huì)褪色。使用紅色染料的瀝青樣品也觀察到類(lèi)似的結(jié)果，如圖 12 所示。同樣，當(dāng)比較綠色和紅色染料樣品的飽和度時(shí)，S 隨染料添加量和暴露于紫外光時(shí)間的變化而變化紅色染料的樣品比綠色染料的樣品更光滑。這告訴我們，考慮到老化時(shí)，紅色染料可能比綠色染料具有更好的性能。在圖10中，當(dāng)添加更多綠色染料時(shí)，樣品的亮度會(huì)變暗，而當(dāng)樣品暴露在紫外線(xiàn)下的時(shí)間更長(zhǎng)時(shí)，樣品的亮度會(huì)變亮。在帶有紅色染料的樣品中也發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似的觀察結(jié)果。暴露在紫外線(xiàn)下的時(shí)間越長(zhǎng)，瀝青樣品的褪色就越嚴(yán)重。因此，強(qiáng)度的變化也為判斷瀝青樣品的褪色提供了有用的信息。得出的結(jié)論是，數(shù)字分析和“圖像顏色強(qiáng)度分析儀”軟件可以詳細(xì)了解彩色瀝青顏色的褪色過(guò)程。
本研究總結(jié)了以下結(jié)果：
1. 在不同的染料用量下，R、G 和 B 的強(qiáng)度隨著紫外線(xiàn)量的增加而增加。 當(dāng)考慮表面顏色的亮度時(shí)，它們的鮮艷度從灰色變?yōu)榘咨?這意味著暴露于紫外線(xiàn)的時(shí)間會(huì)影響彩色瀝青的褪色。
2. 當(dāng)綠色染料用量高于5%時(shí)，R、G、B三色強(qiáng)度分布變化較小。 這表明透明瀝青應(yīng)與 5% 或更多的綠色染料混合，以制造顏色更好的瀝青。
3. 在 QUV紫外光老化試驗(yàn)箱中暴露于不同時(shí)間時(shí)，紅色染料在彩色瀝青中可能比綠色染料具有更好的抗褪色性。
4. 有色瀝青的色調(diào)隨著染料添加量的增加，由透明的瀝青變?yōu)槿玖系念伾?此外，當(dāng)老化變得明顯時(shí)，透明瀝青的顏色逐漸消失，染料的顏色發(fā)展成為所有添加到有色瀝青中的染料的主要色調(diào)。
5. 得出的結(jié)論是，數(shù)字分析和“圖像顏色強(qiáng)度分析儀”軟件可以詳細(xì)了解彩色瀝青的褪色過(guò)程。
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