基于分形理论的沥青胶浆膜厚获取方法技术

本发明专利技术涉及基于分形理论的沥青胶浆膜厚获取方法，包括：根据集料中各档料的级配组成,获得矿料的总表面积SA0；根据分形参数对矿料总表面积SA0进行修正，得到修正后的集料比表面积SA；引入沥青的相对密度γ

【技术实现步骤摘要】
基于分形理论的沥青胶浆膜厚获取方法


[0001]本专利技术涉及沥青胶浆
，尤其涉及基于分形理论的沥青胶浆膜厚获取方法。

技术介绍

[0002]沥青路面凭借其优异的行驶舒适性，安全性及耐久性能等占据了我国道路总量的90％以上。而沥青路面是由沥青、集料及矿粉等材料通过拌合形成的沥青混合料铺筑而成的。
[0003]在沥青混合料中，矿粉的用量一般为集料总量的10％左右，但其表面积却占集料总面积的70％～90％；比表面积巨大的矿粉以细小颗粒的形式分散在沥青中，经高温拌合后形成沥青胶浆。沥青胶浆裹覆在集料表面形成沥青胶浆膜，将粗、细集料有机粘结在一起，最终形成沥青混合料。可以认为，沥青胶浆才是混合料中正真的粘结剂。
[0004]而沥青胶浆膜的厚度与沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、耐久性以及老化程度密切相关，其流变特性显著影响着混合料的各项力学性能，而其动态力学性能更是影响着沥青路面的路用性能；准确地计算出混合料中沥青胶浆膜厚度，可为多尺度沥青材料性能研究，尤其是沥青混合料乃至沥青路面性能的预估提供理论依据，对于沥青道路研究具有重要意义。
[0005]在道路领域，目前还没有一种准确的沥青胶浆膜厚度获取方法，严重阻碍了沥青路面性能的研究及预测，因此，有必要提出一种准确合理的沥青胶浆膜厚度获取方法。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的主要目的在于提供，基于分形理论的沥青胶浆膜厚获取方法，包括以下步骤:
[0007]根据集料中各档料的级配组成,获得矿料的总表面积SA0；
[0008]根据分形参数对矿料总表面积SA0进行修正，得到修正后的集料比表面积SA，修正公式如下：
[0009][0010]其中，SA为修正后的集料比表面积，ρ
a'
为集料合成表观密度，C
S
为集料表面积分形维数；C
v
为集料体积分形维数；
[0011]引入沥青的相对密度γ
b
、沥青含量P
b
以及有效沥青含量P
be
，获得沥青胶浆膜厚TF：
[0012]TF＝1000*P
be
/[(100
‑
P
b
)*SA*γ
b
]。
[0013]所述矿料总表面积SA0的计算步骤：
[0014]根据每档料的级配组成及毛体积密度计算每个筛孔上矿料的总体积；
[0015]分别计算各档筛孔上单个颗粒的平均粒径体积和表面积；
[0016]根据总体积与单个颗粒的平均粒径体积得到该档筛孔上矿料颗粒的数量计算公式如下：
[0017][0018][0019][0020][0021][0022][0023]其中，V
n,i
为第n种矿料在第i级筛孔筛余部分的总体积，Pc
n
为第n种矿料占混合料中矿料总质量的百分比，Ps
n,i
为第n种矿料在第i级筛孔的通过百分率，为第n种矿料的毛体积密度，V
n,i0
为第n种矿料在第i级筛孔时，单个平均粒径颗粒的体积，D
i
为第i级筛孔的孔径，N
n,i
为第n种矿料在第i级筛孔筛余矿料颗粒总数量，SA
n,i0
为第n种矿料在第i级筛孔上单个平均粒径颗粒的表面积，SA
n,i
为第n种矿料在第i级筛孔筛余部分的总表面积，SA为n种矿料的表面积总和。
[0024]作为本专利技术的进一步优化，所述分形参数的取值范围为4.5～6.0，作为本专利技术的进一步优化，根据所述的沥青的相对密度γ
b
以及集料的相对密度，获得有效沥青含量P
be
，计算公式如下：
[0025][0026]P
ba
＝0.01*(100
‑
P
b
)*K
ba
[0027]P
be
＝P
b
‑
0.01*(100
‑
P
b
)*K
ba
[0028]其中，K
ba
为集料吸收沥青系数，γ
se
为集料的有效相对密度，γ
sb
为集料的合成毛体积相对密度，γ
b
为沥青的相对密度，P
ba
为被集料吸收沥青的含量；P
b
为沥青用量占混合料的百分比例，P
be
为有效沥青含量。
[0029]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案，
[0030]与现有技术相比较，本专利技术可以在进行集料比表面积计算时，并根据实际情况，引
入分形参数，对所得的集料比表面积SA0进行修正，得到修正集料比表面积SA；除考虑形成沥青胶浆膜的有效沥青外P
be
，还考虑被集料吸收的沥青量P
ba
，通过计算集料吸收沥青系数K
ba
以及被集料吸收的沥青含量P
ba
，从而得到有效沥青含量P
be
；根据修正集料比表面积SA与有效沥青含量P
be
，最终计算得到沥青胶浆膜厚TF，为实现多尺度沥青材料性能研究，尤其是沥青混合料乃至沥青路面性能的预估提供理论依据。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施案例中的流程图；
[0032]图2为沥青混合料试件使用环境扫描电镜的放大率从低到高的微观结构图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图1
‑
2和实施方式对本专利技术作进一步说明。
[0034]实施例：
[0035]基于分形理论的沥青胶浆膜厚度获取方法，如图1所示，包括以下步骤在本实施例中，选用AC级配沥青混合料(各筛孔尺寸集料选用石灰石，沥青选用SBS改性沥青)进行说明。
[0036]基于集料级配组成级数，可得到集料中各档料的比例，并测试每档料的毛体积密度、矿料合成表观密度、矿料有效相对密度、矿料合成毛体积相对密度，以及确定所用沥青的相对密度、沥青用量。得表1各档矿料密度参数，表2各档集料分计筛余百分率。
[0037]表1各档集料密度参数
[0038][0039]表2各档集料分计筛余百分率
[0040][0041]沥青相对密度γ
b
＝1.012,g/cm3；
[0042]沥青用量P
b
＝4.5，％。
[0043]计算集料比表面积SA0：
[0044][0045][0046][0047][0048][0049]SA＝∑
n
∑
i
SA
n,i
ꢀꢀꢀ
(6)
[0050]根据所得集料级配与矿料各项参数，结合(1)
‑
(6)公式可得表3集料比表面积结果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于分形理论的沥青胶浆膜厚获取方法，其特征在于，包括以下步骤:根据集料中各档料的级配组成,获得矿料的总表面积SA0；根据分形参数对矿料总表面积SA0进行修正，得到修正后的集料比表面积SA，修正公式如下：其中，SA为修正后的集料比表面积，ρ
a
'为集料合成表观密度，C
S
为集料表面积分形维数；C
v
为集料体积分形维数；引入沥青的相对密度γ
b
、沥青含量P
b
以及有效沥青含量P
be
，获得沥青胶浆膜厚TF：TF＝1000*P
be
/[(100
‑
P
b
)*SA*γ
b
]。2.根据权利要求1所述基于分形理论的沥青胶浆膜厚获取方法，其特征在于，所述矿料总表面积SA0的计算步骤：根据每档料的级配组成及毛体积密度计算每个筛孔上矿料的总体积；分别计算各档筛孔上单个颗粒的平均粒径的体积和表面积；根据总体积与单个颗粒的平均粒径的体积得到该档筛孔上矿料颗粒的数量计算公式如下：如下：如下：如下：如下：如下：其中，V
n,i
为第n种矿料在第i级筛孔筛余部分的总体积，Pc
n
为第n种矿料占混合料中矿料总质量的百分比，Ps
n,i
为第...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晓燕，侯俊鹏，陈华鑫，况栋梁，马小军，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：