[发明专利]一种配置高性能改性乳化沥青的多因素多水平可视化分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及公路交通领域中的一种确定沥青混料比例的方法，特别涉及一种配置高性能改性乳化沥青的多因素多水平可视化分析方法。

背景技术

由于级配对沥青混合料的性能有着重要的作用，因此早在100年前，在美国就有一些学者开始研究矿料一些级配理论和级配设计方法，目前在热沥青混料研究中普遍采用两段法：第一段为“级配研究”：主要有最大密实曲线理论和粒子干涉理论两种。最大密实曲线是通过试验提出的一种理想曲线，认为矿料按照最大密实度曲线组成时，密度最大。粒子干涉理论认为，为达到最大密度，前一级颗粒之间的空隙，应由下一级颗粒所填充，其余空隙又由次小颗粒所填充，但填隙的颗粒粒径不得大于其间隙之间的距离，否则大小颗粒之间势必发生干涉现象。根据上面两种理论，产生了以下几种矿料级配类型：传统连续式密级配、间断级配及多级嵌挤密级配，而级配计算方法则包括n法、i法、k法、Superpave法和贝雷法等。这些理论经历了100多年的历史，没有质的飞跃。第二段为“沥青混料”：即进行集料与沥青、矿粉的混料研究。显然当不同溶质溶于溶剂中时，势必发生多种作用（如不同颗粒之间相对位置和绝对位置的移动、重新定位等），使得先前的密实性研究不一定凑效，更难以描述第一段研究对最终公路路面技术指标的影响规律。而且级配存在如下缺陷：首先，将实际应用研究简化，尤其是将影响因素数量减小，降低因素研究水平数量，减少试验费用，最终导致不能得到正确结论，或得到粗造的没有指导生产实际意义的结论；其次，对简化后的几个因素采用多元线性或非线性回归去寻找规律，导致找不到规律，或效果太差的结果。

发明内容

针对现有沥青混料配置方法中存在的缺陷，本发明提供了一种配置高性能改性乳化沥青的多因素多水平可视化分析方法。

为了实现上述目的，本发明所采取的措施是：

一种配置高性能改性乳化沥青的多因素多水平可视化分析方法，包括以下步骤：第一步，分析四种石料粒径与级配对高性能改性乳化沥青混料稳定度、流值及抗冲击力的影响，得到相应配方范围；第二步，分析矿粉比例对高性能改性乳化沥青混料稳定度、流值及抗冲击力的影响，得到相应配方范围；第三步，分析油石比对高性能改性乳化沥青混料稳定度、流值及抗冲击力的影响，得到相应配方范围；第四步，分析四种石料粒径与级配、矿粉比例、油石比之间两两交互对高性能改性乳化沥青混料稳定度、流值及抗冲击力的影响，得到相应配方范围；第五步，结合前四步，寻找最佳级配与矿粉比例以及油石比。

所述前三个步骤中每个影响因素取10个水平。

所述前四个步骤中通过等值线实现各影响因素对混料效果衡量指标影响的可视化。

所述前四个步骤中通过人工神经网络(ANNs)的方法分析各影响因素对混料效果衡量指标的影响。

所述四种石料的粒径范围分别为：小于等于4.75mm，4.75~13.2mm，13.2mm~19mm，大于等于19mm。

本发明的有益效果：将石料级配研究与后期沥青混料研究科学地合成一步，直接研究混料配方与道路材料指标之间的关系，具有现场针对性，准确度更高，比分两步法更为科学，解决了级配研究提前于混料研究与混料研究分离的弊端，使得研究周期缩短，研究经费下降，同时对不同的系统研究灵活机动，研究结果直接可靠。

具体实施方式

高性能改性乳化沥青混料问题，作为一个多种材料的复合体系影响因素较多，本发明考察6个影响因素，包括四种不同范围的石料（分别记为C₁、C₂、C₃、C₄），矿粉比例和油石比；为了提高研究的精确度，每个因素采用10个水平；作为高性能改性乳化沥青混料研究，其混料效果衡量指标数目也大于1，取三个，分别为混料稳定度、流值及抗冲击力，因此构成了多因素、多水平、多目标研究的特性，加之这些影响一般被认为是非线性的，并且各因素之间还具有交互作用。这些因素水平目标参数构造了一个复杂系统，采用传统的正交试验设计已经不能满足项目要求，故采用先进的均匀试验设计方法安排实验，可以降低试验次数；对试验结果进行多因素多水平可视化分析，找出其中规律，指导实际混料作业。完全摈弃了统治100年之久的n法、i法、k法、Superpave法和贝雷等方法，将石料级配研究与后期沥青混料研究科学地合成一步，直接研究混料（包括传统意义上的级配）配方与道路材料指标之间的关系。