確定泡沫溫拌瀝青最佳發(fā)泡參數(shù)取值的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于道路工程領(lǐng)域，涉及泡沫溫拌瀝青最佳發(fā)泡參數(shù)取值的確定。
【背景技術(shù)】
[0002] 在能源日趨緊張，減排要求越來(lái)越高的"低碳時(shí)代"，泡沫溫拌瀝青技術(shù)在瀝青路 面建設(shè)中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。
[0003] 泡沫溫拌瀝青技術(shù)主要是通過瀝青發(fā)泡來(lái)實(shí)現(xiàn)的，發(fā)泡過程是熱瀝青與冷水滴接 觸表面發(fā)生能量（熱量）交換，水受熱蒸發(fā)形成水蒸氣，水體在一定的蒸氣壓力下被壓入瀝 青的連續(xù)相中，從而形成泡沫溫拌瀝青。
[0004] 近年來(lái)，國(guó)外開展了泡沫溫拌瀝青技術(shù)的研宄工作，其目的是通過降低瀝青混合 料拌合與攤鋪溫度，達(dá)到降低瀝青混合料生產(chǎn)過程中的能源消耗與有害氣體排放的目的， 同時(shí)保證泡沫溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料基本相同的路用性能和施工和易性。從美 國(guó)溫拌瀝青混合料技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用趨勢(shì)看，各種"泡沫瀝青溫拌技術(shù)"的應(yīng)用日趨廣泛。
[0005] 我國(guó)有關(guān)"泡沫瀝青溫拌技術(shù)"的研宄和應(yīng)用尚處于起步和探索階段，各種發(fā)泡條 件對(duì)瀝青發(fā)泡效果具有哪些影響尚沒有得到系統(tǒng)研宄，目前尚沒有形成標(biāo)準(zhǔn)的、統(tǒng)一的泡 沫溫拌瀝青的制備方案。
[0006] 目前在實(shí)際工程施工中，獲取泡沫溫拌瀝青最佳發(fā)泡參數(shù)的取值是工程經(jīng)驗(yàn)和相 關(guān)的發(fā)泡試驗(yàn)。主要是根據(jù)相關(guān)的工程經(jīng)驗(yàn)選取影響發(fā)泡參數(shù)的取值范圍，然后選取一系 列發(fā)泡參數(shù)進(jìn)行發(fā)泡實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)發(fā)泡效果膨脹率和半衰期的評(píng)價(jià)，得到發(fā)泡效果的最優(yōu) 值對(duì)應(yīng)的發(fā)泡參數(shù)取值即為泡沫溫拌瀝青最佳發(fā)泡參數(shù)取值。
[0007] 瀝青的發(fā)泡效果是影響泡沫溫拌瀝青混合料性能的重要因素之一，瀝青發(fā)泡的質(zhì) 量直接影響到泡沫溫拌瀝青混合料施工可行性，及其路用性能的好壞。由于不同的瀝青在 不同的條件下的發(fā)泡關(guān)鍵參數(shù)是不一樣的，上述方法并沒有明確給出如何確定泡沫溫拌瀝 青關(guān)鍵參數(shù)；試驗(yàn)選取的數(shù)據(jù)不一定在最優(yōu)取值區(qū)間，并且實(shí)驗(yàn)過程中極易產(chǎn)生隨機(jī)誤差， 進(jìn)而造成發(fā)泡參數(shù)最佳取值的誤差；而且要想通過實(shí)驗(yàn)獲取比較準(zhǔn)確的最佳發(fā)泡參數(shù)取 值，必須通過大量的試驗(yàn)進(jìn)行篩選，必然會(huì)造成大量的人力、物力和財(cái)力的浪費(fèi)。
[0008] 基于以上原因，本發(fā)明給出了確定瀝青發(fā)泡關(guān)鍵參數(shù)及其最優(yōu)取值的方法。該方 法通過發(fā)泡試驗(yàn)和數(shù)據(jù)建模分析相結(jié)合，可以有效解決了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，具有節(jié)約費(fèi)用、 操作簡(jiǎn)單、快速方便、獲取數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，可以為將來(lái)的工程施工提供可靠的技術(shù)指導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明的目：提供一種確定泡沫溫拌瀝青最佳發(fā)泡參數(shù)的取值的方法，以解決現(xiàn)有 的技術(shù)不足，簡(jiǎn)單方便、精確地獲取泡沫溫拌瀝青的最佳發(fā)泡參數(shù)取值。
[0010] 技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的確定泡沫溫拌瀝青最佳發(fā)泡參數(shù)的取值 的方法的步驟如下：
[0011] 步驟1，確定泡沫溫拌瀝青的發(fā)泡參數(shù)作為試驗(yàn)變量；
[0012] 步驟2,根據(jù)不同試驗(yàn)變量進(jìn)行第一次瀝青發(fā)泡試驗(yàn)；
[0013] 步驟3,由第一次瀝青發(fā)泡試驗(yàn)結(jié)果通過灰色關(guān)聯(lián)法優(yōu)選出影響瀝青發(fā)泡的關(guān)鍵 參數(shù)；
[0014] 步驟4,選取三個(gè)發(fā)泡關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行第二次發(fā)泡試驗(yàn)；
[0015] 步驟5,對(duì)第二次瀝青發(fā)泡試驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用響應(yīng)曲面法獲取泡沫溫拌瀝青最佳發(fā)泡 參數(shù)取值。
[0016] 具體地，所述步驟1確定的試驗(yàn)變量為瀝青的類型、發(fā)泡瀝青的溫度、水的溫度、 發(fā)泡用水量、發(fā)泡劑用量、發(fā)泡瀝青的壓力與水的壓力。
[0017] 具體地，所述步驟3的第一次發(fā)泡試驗(yàn)選取膨脹率和半衰期作為瀝青的發(fā)泡評(píng)價(jià) 指標(biāo)。
[0018] 具體地，所述步驟3中的灰色關(guān)聯(lián)法的運(yùn)用是通過對(duì)瀝青發(fā)泡的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行關(guān) 聯(lián)度的計(jì)算，通過關(guān)聯(lián)度大小的比較，從而獲取影響瀝青發(fā)泡的關(guān)鍵參數(shù)。
[0019] 具體地，所述步驟5中的響應(yīng)曲面法是通過對(duì)發(fā)泡關(guān)鍵參數(shù)發(fā)泡結(jié)果進(jìn)行建模分 析，運(yùn)用Design Expert獲取數(shù)學(xué)模型的三維曲面圖，根據(jù)最速上升法選取瀝青發(fā)泡最佳參 數(shù)取值。
[0020] 使用時(shí)，發(fā)泡參數(shù)初步選取為瀝青溫度、用水量、水溫、發(fā)泡劑用量、瀝青軟化點(diǎn) (以軟化點(diǎn)指標(biāo)體現(xiàn)瀝青的品質(zhì)和類型），考慮今后現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工環(huán)境，試驗(yàn)壓力統(tǒng)一采用 定值，瀝青壓力為L(zhǎng) 5Mpa，水壓為0· 5Mpa，氣壓為OMpa。
[0021] 進(jìn)行發(fā)泡試驗(yàn)，選取膨脹率和半衰期作為瀝青的發(fā)泡評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)瀝青發(fā)泡效 果的影響因素試驗(yàn)的初步結(jié)果，選取具有代表性的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0022] 運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)法處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)序列曲線之間的相似程度來(lái)判斷發(fā)泡參數(shù)之 間的關(guān)聯(lián)程度，其特征在于包含如下步驟：
[0023] (1)選擇一個(gè)瀝青發(fā)泡參數(shù)參考序列XO :X0 = IxO (I)，xO (2)…；χ0 (η)};有m個(gè) 瀝青發(fā)泡參數(shù)序列 Xi :Xi = {xi (I)，xi (2) · · ·，xi (n)}，（i = 1，2, 3, · · ·，m)
[0024] (2)求各瀝青發(fā)泡參數(shù)序列的初值像：
[0025] Yi = {yi (I)，yi (2)，· · · ·，yi (n)} = {xi (l)/xi (I)，xi (2)/xi (1)，· · ·，xi (η)/ xi (1)}.
[0026] (i = 0,1，2,3. · ·，n)。
[0027] (3)求差序列Δ i :
[0028] Δ i (k) = |y0(k)-yi (k) I，（i = 1，2,3, · · ·，m)，（k = 1，2,3, · · ·，η);
[0029] Δ i = { Δ i (I)，Δ i (2)，…，Δ i (η)}，（i = 1，2, 3, · · ·，m) ·
[0030] (4)求關(guān)聯(lián)系數(shù)ξ i (k):
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種確定泡沫溫拌瀝青最佳發(fā)泡參數(shù)取值的方法，其特征在于包含如下步驟： 步驟1，確定泡沫溫拌瀝青的發(fā)泡參數(shù)作為試驗(yàn)變量； 步驟2,根據(jù)不同試驗(yàn)變量進(jìn)行第一次瀝青發(fā)泡試驗(yàn)； 步驟3,由第一次瀝青發(fā)泡試驗(yàn)結(jié)果通過灰色關(guān)聯(lián)法優(yōu)選出影響瀝青發(fā)泡的關(guān)鍵參 數(shù)； 步驟4,選取三個(gè)發(fā)泡關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行第二次瀝青發(fā)泡試驗(yàn)； 步驟5,對(duì)第二次瀝青發(fā)泡試驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用響應(yīng)曲面法獲取泡沫溫拌瀝青最佳發(fā)泡參數(shù) 的取值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定泡沫溫拌瀝青最佳發(fā)泡參數(shù)取值的方法，其特征在于： 所述步驟1確定的試驗(yàn)變量為瀝青的類型、發(fā)泡瀝青的溫度、水的溫度、發(fā)泡用水量、發(fā)泡 劑用量、發(fā)泡瀝青的壓力與水的壓力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定泡沫溫拌瀝青最佳發(fā)泡參數(shù)取值的方法，其特征在于： 所述步驟3的第一次發(fā)泡試驗(yàn)選取膨脹率和半衰期作為瀝青的發(fā)泡評(píng)價(jià)指標(biāo)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定泡沫溫拌瀝青最佳發(fā)泡參數(shù)取值的方法，其特征在于： 所述步驟3中的灰色關(guān)聯(lián)法的運(yùn)用是通過對(duì)瀝青發(fā)泡的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行關(guān)聯(lián)度的計(jì)算，通過 關(guān)聯(lián)度大小的比較，從而獲取影響瀝青發(fā)泡的關(guān)鍵參數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定泡沫溫拌瀝青最佳發(fā)泡參數(shù)取值的方法，其特征在于： 所述步驟5中的響應(yīng)曲面法是通過對(duì)發(fā)泡關(guān)鍵參數(shù)發(fā)泡結(jié)果進(jìn)行建模分析，運(yùn)用Design Expert獲取數(shù)學(xué)模型的三維曲面圖，根據(jù)最速上升法選取瀝青發(fā)泡最佳參數(shù)取值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種確定泡沫溫拌瀝青最佳發(fā)泡參數(shù)取值的方法，對(duì)泡沫溫拌瀝青在不同發(fā)泡參數(shù)下進(jìn)行發(fā)泡試驗(yàn)，通過灰色關(guān)聯(lián)法確定泡沫溫拌瀝青的發(fā)泡關(guān)鍵參數(shù)，并運(yùn)用響應(yīng)曲面法獲取泡沫溫拌瀝青最佳發(fā)泡參數(shù)的取值。本發(fā)明方法有效解決現(xiàn)有技術(shù)憑借經(jīng)驗(yàn)獲取瀝青發(fā)泡參數(shù)取值帶來(lái)誤差的問題，具有簡(jiǎn)單易行，節(jié)省人力物力，獲取數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，可為今后的試驗(yàn)及工程施工提供可靠的技術(shù)指導(dǎo)。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號(hào)】CN104834817
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510237541
【發(fā)明人】于新, 梁星敏, 黃康旭, 徐波
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年5月11日