一种高性能改性乳化沥青开级配结构一步级配混料方法

摘要

本发明公开了一种高性能改性乳化沥青开级配结构一步级配混料方法，包括以下步骤：第一步，选取多个影响公路技术指标的因素和多个公路技术指标或材料的物理性能，每个因素取多个试验水平，提取试验数据；第二步，对第一步中得到的实验数据进行分析，分析各个因素对各个技术指标或物理性能的影响；第三步，分析第一步中得到的实验数据中各个因素两两互作对各个技术指标或物理性能的影响；第四步，结合第二步、第三步中的分析结果，寻找最佳级配混料比例。本发明的有益效果：免除加热能耗，节约能源，降低了碳的排放量，不产生烟气，环保效果好，年施工日长，路面渗水性能好、行车噪音低、安全性能高。

说明书

技术领域

本发明涉及公路交通领域中的一种配置沥青混料的方法，特别涉及一种高性能改性乳化沥青开级配结构一步级配混料方法。

背景技术

目前国内外在公路建设材料上处在研究热改性沥青和先进的温拌沥青的技术与材料上。热拌沥青技术：沥青需要加热到170℃，石料需要加热到200℃，受施工条件限制年施工日约180天；国际上最先进的第二代温拌沥青技术：沥青需要加热到130℃，石料需要加热到170℃，受施工条件限制年施工日约180天；以上两种技术耗费大量能源，排放大量的污染。

发明内容

针对现有沥青混料配置方法中存在的缺陷，本发明提供了一种高性能改性乳化沥青开级配结构一步级配混料方法。

为了实现上述目的，本发明所采取的措施是：

一种高性能改性乳化沥青开级配结构一步级配混料方法，包括以下步骤：第一步，选取多个影响公路技术指标的因素和多个公路技术指标或材料的物理性能，每个因素取多个试验水平，提取试验数据；第二步，对第一步中得到的实验数据进行分析，分析各个因素对各个技术指标或物理性能的影响；第三步，分析第一步中得到的实验数据中各个因素两两互作对各个技术指标或物理性能的影响；第四步，结合第二步、第三步中的分析结果，寻找最佳级配混料比例。

所述第一步中因素取7个，分别为五种不同范围的石料、矿粉比例和油石比。

所述第一步中公路技术指标或材料的物理性能取3个，分别为沥青混料的稳定度、流值和抗冲击力。

所述第一步中每个影响因素取10个试验水平。

所述第二步和第三步中采用人工神经网络(ANNs)的方法分析各因素对公路技术指标或材料物理性能的影响。

所述五种石料的粒径范围分别为：小于等于4.75mm，4.75~9.5mm，9.5~16mm，16~26.5mm大于等于26.5mm。

本发明的有益效果：沥青和石料无需加热，免除加热能耗，大大节约能源，同时解决了沥青公路建造时排放的大量有害气体对空气造成的污染损害人体健康的问题，大大降低了碳的排放量，不产生烟气，环保效果更佳；可在室外气温（-5~40℃）条件下施工，年施工日约330天，高性能改性乳化沥青混合料储存期限长，可达20天；针入度、软化点、5度延度及弹性恢复度均达到标准；由于开级配结构是一种孔隙率较高的间断级配沥青混合料，要求使用优质、耐磨光集料，其主要功能是为沥青路面提供一个具有优良抗滑能力的面层，同时还具有降低噪音、减少水漂、水溅、水雾、和眩光等作用，所以开级配结构作为路面材料，具有渗水性能好、行车噪音低、安全性能高等特点，而且开级配结构混料比常规混料的车辙变形减少30%~40%、比常规混料的疲劳寿命延长3~5倍、比常规混料的使用寿命延长30%~40%、比常规混料的年使用成本降低15%~20%。

具体实施方式

针对目前热沥青、温沥青技术铺设耗费大量能源并向大气排放大量二氧化碳的弊端，采用自主研发的高性能改性乳化沥青替代热沥青，实现在室温情况下铺设高速公路和等级公路。将影响公路技术指标的因素作为变量，以公路技术指标或材料的物理性能为目标，采用非线性科学方法进行研究，不但考察单个因素的影响，而且考察各因素之间的交互影响作用，最终得到可以指导高性能改性乳化沥青混料的方案，指导实际生产。

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为三个，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。

一种高性能改性乳化沥青开级配结构一步级配混料方法，包括以下步骤：第一步，选取多个影响公路技术指标的因素和多个公路技术指标或材料的物理性能，每个因素取多个试验水平，提取试验数据；第二步，对第一步中得到的实验数据进行分析，分析各个因素对各个技术指标或物理性能的影响；第三步，分析第一步中得到的实验数据中各个因素两两互作对各个技术指标或物理性能的影响；第四步，结合第二步、第三步中的分析结果，寻找最佳级配混料比例。所述第一步中因素取7个，分别为五种不同范围的石料、矿粉比例和油石比。所述第一步中公路技术指标或材料的物理性能取3个，分别为沥青混料的稳定度、流值和抗冲击力。所述第一步中每个影响因素取10个试验水平。所述第二步和第三步中采用人工神经网络(ANNs)的方法分析各因素对公路技术指标或材料物理性能的影响。所述五种石料的粒径范围分别为：小于等于4.75mm，4.75~9.5mm，9.5~16mm，16~26.5mm大于等于26.5mm。本发明的混料参数依次为：针入度：68（标准：40-70）；软化点(℃)：92（标准：>60）；5度延度：75（标准：>20）；弹性恢复度（%）：97（标准：>75）。

本发明的有益效果：沥青和石料无需加热，免除加热能耗，大大节约能源，同时解决了沥青公路建造时排放的大量有害气体对空气造成的污染损害人体健康的问题，大大降低了碳的排放量，不产生烟气，环保效果更佳；可在室外气温（-5~40℃）条件下施工，年施工日约330天，高性能改性乳化沥青混合料储存期限长，可达20天；针入度、软化点、5度延度及弹性恢复度均达到标准；由于开级配结构是一种孔隙率较高的间断级配沥青混合料，要求使用优质、耐磨光集料，其主要功能是为沥青路面提供一个具有优良抗滑能力的面层，同时还具有降低噪音、减少水漂、水溅、水雾、和眩光等作用，所以开级配结构作为路面材料，具有渗水性能好、行车噪音低、安全性能高等特点，而且开级配结构混料比常规混料的车辙变形减少30%~40%、比常规混料的疲劳寿命延长3~5倍、比常规混料的使用寿命延长30%~40%、比常规混料的年使用成本降低15%~20%。

本领域内普通的技术人员的简单更改和替换都是本发明的保护范围之内。