一种变形速率系数及其在沥青老化性能预测中的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种变形速率系数及其在沥青老化性能预测中的应用，所述变形速率系数是通过对沥青样品进行加载蠕变或卸载回弹检测，获取试验数据；绘制变形曲线，拟合曲线方程；通过求解所述曲线方程一阶导数获得，所述变形速率系数包括加载变形速率系数、回弹变形速率系数；所述变形速率系数可用于指导沥青路面预防性养护，预测沥青老化时间。预测沥青老化时间。预测沥青老化时间。

【技术实现步骤摘要】
一种变形速率系数及其在沥青老化性能预测中的应用


[0001]本专利技术涉及道路材料检测
，具体涉及一种变形速率系数及其在沥青老化性能预测中的应用。

技术介绍

[0002]沥青老化是路面服役功能丧失的主要内因，是道路科技工作者的重点研究内容。康宏伟、纪小平等由室内模拟老化获取不同老化时间沥青样品，以针入度、软化点、延度三大指标等宏观指标变化反映老化性能，并在此基础上建立沥青老化程度和老化时间的动态非线性模型，以此来量化沥青的老化速率，为沥青路面的使用寿命提供参考，但以三大指标为代表的传统针入度评价体系本质上是经验性方法，缺少科学依据，且仅得到加载时材料性能，没有卸载时材料变形恢复信息，导致检测值与沥青的道路使用性能相关性差。针对针入度评价体系的技术不足，不少学者如张恒龙、潘晓峰等，选取凝胶渗透色谱(GPC)、傅里叶红外光谱(FTIR)、原子力显微镜(AFM)等评价手段描述不同老化因素下沥青老化行为，所用仪器设备造价昂贵，试验复杂，操作要求高，数据需要专业人员分析和解释，在实际生产控制中的推广应用难度大。
[0003]因此，寻求准确高效的评价手段和指标，结合科学的沥青老化性能预测方法，对于沥青路面使用寿命的准确预测具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种变形速率系数及其在沥青老化性能预测中的应用，解决现有技术中传统针入度评价体系与沥青道路使用性能相关性差、理论研究用老化评价指标推广难度大的问题。对于完善沥青老化性能评价指标体系、提高沥青老化性能预测准确率具有实践意义。
[0005]一种变形速率系数的获得方法，所述变形速率系数是通过对沥青样品进行加载蠕变或卸载回弹检测，获取试验数据；绘制变形曲线，拟合曲线方程；通过求解所述曲线方程一阶导数获得，所述变形速率系数包括加载变形速率系数、回弹变形速率系数；
[0006]所述曲线方程如式1：
[0007]f(t)＝aln(t)+b式1
[0008]所述式1的一阶导数如式2：
[0009][0010]式2中的a即为变形速率系数。
[0011]根据本专利技术优选的，采用沥青质量控制检测系统测量沥青在0
‑
60℃温度区间内的蠕变及回弹变形，获取全过程变形数据。
[0012]进一步优选的，测量沥青在20
‑
25℃温度区间内的蠕变及回弹变形，获取全过程变形数据。
[0013]上述变形速率系数在沥青老化性能预测中的应用。
[0014]根据本专利技术优选的，所述变形速率系数在沥青路面预防性养护中的应用。
[0015]进一步优选的，沥青路面中沥青的变形速率系数绝对值降低至初始变形速率系数绝对值的20％
‑
25％时，对沥青路面进行预防性养护。
[0016]所述初始变形速率系数是指沥青未出现老化现象时的变形速率系数。
[0017]根据本专利技术优选的，所述变形速率系数在沥青老化时间预测中的应用。
[0018]一种基于变形速率系数指标的沥青老化性能的预测方法，包括如下步骤：
[0019]S1、获取已知不同老化时间的沥青样品，根据老化时间长短依次编号为T0，T1，T2
……
Tn，T0为老化时间最短的样品，Tn为老化时间最长的样品。
[0020]S2、将步骤S1的T0，T1，T2
……
Tn样品分别进行加载蠕变或卸载回弹检测，获取各样品试验数据；
[0021]S3、依据步骤S2的试验数据绘制变形曲线，拟合T0，T1，T2
……
Tn样品的变形曲线方程，分别为f(t)
T0
，f(t)
T1
，f(t)
T2
……
f(t)
Tn
；
[0022]S4、由步骤S3中T0，T1，T2
……
Tn样品的变形曲线方程f(t)
T0
，f(t)
T1
，f(t)
T2
……
f(t)
Tn
提取老化沥青的变形速率系数，分别为a
T0
，a
T1
，a
T2
……
a
Tn
；
[0023]S5、以a
T0
，a
T1
，a
T2
...a
Tn
为性能指标建立沥青老化性能非线性预测模型；
[0024]S6、依据步骤S2、S3、S4检测沥青样品，获取沥青样品的变形速率系数；
[0025]S7、依据步骤S6沥青样品的变形速率系数结合步骤S5的非线性预测模型，实现沥青样品变形速率系数
‑
老化时间的双向计算；
[0026]所述步骤S3中曲线方程如下：
[0027]f(t)＝aln(t)+b式1
[0028]其中，f(t)为加载蠕变或卸载回弹检测试验中t时刻沥青样品的变形量，单位为mm；t为沥青样品加载蠕变或卸载回弹的时间，单位为s；a为方程系数，b为常数。
[0029]具体地，各样品的曲线方程分别为f(t)
T0
＝a
T0
ln(t)+b
T0
，f(t)
T1
＝a
T1
ln(t)+b
T1
，f(t)
T2
＝a
T2
ln(t)+b
T2
……
f(t)
Tn
＝a
Tn
ln(t)+b
tn
；
[0030]所述步骤S4中变形速率系数通过求解式1一阶导数获得，过程如下：
[0031]①
求解式1的一阶导数：
[0032][0033]②
a即为变形速率系数。
[0034]具体地，对f(t)
T0
＝a
T0
ln(t)+b
T0
，f(t)
T1
＝a
T1
ln(t)+b
T1
，f(t)
T2
＝a
T2
ln(t)+b
T2
...f(t)
Tn
＝a
Tn
ln(t)+b
Tn
求解一阶导数：
[0035]则T0，T1，T2
……
Tn样品的变形速率系数分别为a
T0
，a
T1
，a
T2
……
a
Tn
；
[0036]所述步骤S5中老化性能非线性预测模型形式如下：
[0037][0038]式中，x(T)为老化沥青的变形速率系数指标，x0即x(T＝0)为沥青在T＝0时的变形速率系数，即沥青未出现老化现象时的变形速率系数；T为沥青老化时间，该时间单位与步...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变形速率系数的获得方法，其特征在于，所述变形速率系数是通过对沥青样品进行加载蠕变或卸载回弹检测，获取试验数据；绘制变形曲线，拟合曲线方程；通过求解所述曲线方程一阶导数获得，所述变形速率系数包括加载变形速率系数、回弹变形速率系数；所述曲线方程如式1：f(t)＝aln(t)+b式1所述式1的一阶导数如式2：式2中的a即为变形速率系数。2.如权利要求1所述方法，其特征在于，采用沥青质量控制检测系统测量沥青在0
‑
60℃温度区间内的蠕变、回弹变形，获取全过程变形数据；优选的，测量沥青在20
‑
25℃温度区间内的蠕变、回弹变形，获取全过程变形数据。3.权利要求1
‑
2任一项所述方法获得的变形速率系数在沥青老化性能预测中的应用。4.如权利要求3所述应用，其特征在于，所述变形速率系数在沥青路面预防性养护中的应用。5.如权利要求4所述应用，其特征在于，沥青路面中沥青的变形速率系数绝对值降低为初始变形速率系数绝对值的20％
‑
25％时，对沥青路面进行预防性养护。6.如权利要求3所述应用，其特征在于，所述变形速率系数在沥青老化时间预测中的应用。7.一种基于变形速率系数指标的沥青老化性能的预测方法，包括如下步骤：S1、获取已知不同老化时间的沥青样品，根据老化时间长短依次编号为T0，T1，T2
……
Tn，T0为老化时间最短的样品，Tn为老化时间最长的样品；S2、将步骤S1的T0，T1，T2
……
Tn样品分别进行加载蠕变或卸载回弹检测，获取各样品试验数据；S3、依据步骤S2的试验数据绘制变形曲线，分别拟合T0，T1，T2
……
Tn样品的变形曲线方程，分别为f(t)
T0
，f(t)
T1
，f(t)
T2
……
f(t)
Tn
；S4、由步骤S3中T0，T1，T2
……
Tn样品的变形曲线方程f(t)
T0
，f(t)
T1
，f(t)
T2
……
f(t)
Tn
提取老化沥青的变形速率系数，分别为a
T0
，a
T1
，a
T2
……
a
Tn
；S5、以a
T0
，a
T1
，a
T2
…
a
Tn
为性能指标建立沥青老化性能非线性预测模型；S6、依据步骤S2、S3、S4检测沥青样品，获取沥青样品的变形速率系数；S7、依据步骤S6沥青样品的变形速率系数结合步骤S5的非线性预测模型，实现沥青样品变形速率系数
‑
老化时间的双...

【专利技术属性】
技术研发人员：赛志毅，江照伟，吕思忠，刘甲荣，孙强，韦金城，张晓冰，李夏，常志宏，郭洪，张晓萌，朱振祥，刘航，李增光，王琳，符东绪，许思思，李昌辉，段美栋，马银强，李作钰，
申请(专利权)人：山东省交通科学研究院，
类型：发明
国别省市：