[发明专利]基于胶粉溶胀-溶解状态的胶粉沥青路面性能预警方法

权利要求书

1.基于胶粉溶胀-溶解状态的胶粉沥青路面性能预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、胶粉改性沥青制备及沥青胶浆材料属性参数获取；

S2、基于宏-微观试验获取胶粉改性沥青性能指标及胶粉颗粒溶胀-溶解状态变化参数；

S3、胶粉改性沥青材料属性参数及胶粉颗粒溶胀-溶解状态变化参数数值化；

S4、基于神经网络构建胶粉改性沥青性能与溶胀-溶解状态的预测模型；

S5、非均质胶粉改性沥青胶浆建模及细观参数赋值；

S6、利用神经网络算法基于胶粉溶胀-溶解状态的胶粉改性沥青路面性能预警方法。

2.根据权利要求1所述的基于胶粉溶胀-溶解状态的胶粉沥青路面性能预警方法，其特征在于所述S1中，首先采用湿法，在胶粉掺量5-35％，处理温度140-195℃，处理时间0.5-3.0h制备工艺下，进行正交胶粉溶胀-溶解试验，共制备180组胶粉改性沥青；其次，将胶粉改性沥青固化于环氧树脂中形成树脂试样，制备180组胶粉改性沥青胶浆试样；最后对所有试样进行微观尺度上的纳米压痕试验提取胶粉相和沥青相的弹性模量及黏弹性指标。

3.根据权利要求2所述的基于胶粉溶胀-溶解状态的胶粉沥青路面性能预警方法，其特征在于，所述对所有试样进行微观尺度上的纳米压痕试验提取胶粉相和沥青相的弹性模量及黏弹性指标具体步骤为：首先对不同的胶粉改性沥青胶浆试样中的胶粉相进行纳米压痕试验，获取所有不同溶胀-溶解状态下的胶粉颗粒的纳米压痕胶粉荷载-深度曲线，利用奥利弗—法尔模型拟合曲线的卸载段，按照式(1)-(2)计算所有胶粉颗粒的弹性模量；其次对沥青相进行纳米压痕试验，按照式(1)-(2)计算沥青相的弹性模量，在选定沥青本构模型为Burgers粘弹性模型下，获取沥青的蠕变过程即试验的加载段，按照式(3)-(4)计算沥青颗粒的粘弹性参数：Maxwell模型中弹簧单元模量E₁和黏壶单元黏度τ₁，Kelvin模型中弹簧单元模量E₂和黏壶单元黏度τ₂：

式中：E_r为压头与所测试样的复合弹性模量，S为卸载段曲线顶端斜率，β为压头的几何修正系数，A为接触面积，E_s为所测试样弹性模量、v_s为所测试样泊松比、E_i为压头的弹性模量、v_i为压头的泊松比；

式中：h(t)为压痕深度，P为压入荷载，θ为压头的半开角，t为时间，E₁为Maxwell模型中弹簧单元模量，τ₁为Maxwell模型中黏壶单元黏度，E₂为Kelvin模型中弹簧单元模量，τ₂为Kelvin模型中黏壶单元黏度。

4.根据权利要求1所述的基于胶粉溶胀-溶解状态的胶粉沥青路面性能预警方法，其特征在于：所述S2中，首先，根据PG分级试验规范，测定各组沥青的闪点、粘度、流变性质G₁*/sinσ、质量改变L_T、PAV后流变性质的流变G₂*/sinσ、模量劲度S、破坏应变；其次，对制备的胶粉改性沥青，由于制备工艺的不同，胶粉颗粒在沥青内部的存在状态不同，采用回流洗脱的方法，对胶粉颗粒的溶胀-溶解状态进行分析，利用甲苯为洗脱剂，使沥青完全洗脱，置于X-RayCT下进行扫描实验获取每组试样扫描图；利用Matlab将扫描图转为灰度图，采用直方图均衡化函数，增强图像的对比度，采用分水岭分割法，使沥青与胶粉颗粒的图像完全分割；然后，测量并按式(5)-(6)计算所有不同溶胀-溶解状态下的胶粉颗粒的体积膨胀率V_R和质量衰减率T；

式中：V_R为胶粉颗粒的体积膨胀率，R₁为溶胀后胶粉的平均直径，R₀为未溶胀胶粉的平均直径；T为质量衰减率，M为洗脱前胶粉改性沥青试样质量，β为胶粉掺量，m为洗脱后胶粉的质量。