确定泡沫温拌沥青最佳发泡参数取值的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于道路工程领域，涉及泡沫温拌沥青最佳发泡参数取值的确定。
【背景技术】
[0002] 在能源日趋紧张，减排要求越来越高的"低碳时代"，泡沫温拌沥青技术在沥青路 面建设中得到了越来越多的应用。
[0003] 泡沫温拌沥青技术主要是通过沥青发泡来实现的，发泡过程是热沥青与冷水滴接 触表面发生能量（热量）交换，水受热蒸发形成水蒸气，水体在一定的蒸气压力下被压入沥 青的连续相中，从而形成泡沫温拌沥青。
[0004] 近年来，国外开展了泡沫温拌沥青技术的研宄工作，其目的是通过降低沥青混合 料拌合与摊铺温度，达到降低沥青混合料生产过程中的能源消耗与有害气体排放的目的， 同时保证泡沫温拌沥青混合料与热拌沥青混合料基本相同的路用性能和施工和易性。从美 国温拌沥青混合料技术的发展及应用趋势看，各种"泡沫沥青温拌技术"的应用日趋广泛。
[0005] 我国有关"泡沫沥青温拌技术"的研宄和应用尚处于起步和探索阶段，各种发泡条 件对沥青发泡效果具有哪些影响尚没有得到系统研宄，目前尚没有形成标准的、统一的泡 沫温拌沥青的制备方案。
[0006] 目前在实际工程施工中，获取泡沫温拌沥青最佳发泡参数的取值是工程经验和相 关的发泡试验。主要是根据相关的工程经验选取影响发泡参数的取值范围，然后选取一系 列发泡参数进行发泡实验，通过对发泡效果膨胀率和半衰期的评价，得到发泡效果的最优 值对应的发泡参数取值即为泡沫温拌沥青最佳发泡参数取值。
[0007] 沥青的发泡效果是影响泡沫温拌沥青混合料性能的重要因素之一，沥青发泡的质 量直接影响到泡沫温拌沥青混合料施工可行性，及其路用性能的好坏。由于不同的沥青在 不同的条件下的发泡关键参数是不一样的，上述方法并没有明确给出如何确定泡沫温拌沥 青关键参数；试验选取的数据不一定在最优取值区间，并且实验过程中极易产生随机误差， 进而造成发泡参数最佳取值的误差；而且要想通过实验获取比较准确的最佳发泡参数取 值，必须通过大量的试验进行筛选，必然会造成大量的人力、物力和财力的浪费。
[0008] 基于以上原因，本发明给出了确定沥青发泡关键参数及其最优取值的方法。该方 法通过发泡试验和数据建模分析相结合，可以有效解决了现有技术的缺陷，具有节约费用、 操作简单、快速方便、获取数据准确的优点，可以为将来的工程施工提供可靠的技术指导。
【发明内容】
[0009] 发明的目：提供一种确定泡沫温拌沥青最佳发泡参数的取值的方法，以解决现有 的技术不足，简单方便、精确地获取泡沫温拌沥青的最佳发泡参数取值。
[0010] 技术方案：为了实现上述目的，本发明的确定泡沫温拌沥青最佳发泡参数的取值 的方法的步骤如下：
[0011] 步骤1，确定泡沫温拌沥青的发泡参数作为试验变量；
[0012] 步骤2,根据不同试验变量进行第一次沥青发泡试验；
[0013] 步骤3,由第一次沥青发泡试验结果通过灰色关联法优选出影响沥青发泡的关键 参数；
[0014] 步骤4,选取三个发泡关键参数进行第二次发泡试验；
[0015] 步骤5,对第二次沥青发泡试验数据运用响应曲面法获取泡沫温拌沥青最佳发泡 参数取值。
[0016] 具体地，所述步骤1确定的试验变量为沥青的类型、发泡沥青的温度、水的温度、 发泡用水量、发泡剂用量、发泡沥青的压力与水的压力。
[0017] 具体地，所述步骤3的第一次发泡试验选取膨胀率和半衰期作为沥青的发泡评价 指标。
[0018] 具体地，所述步骤3中的灰色关联法的运用是通过对沥青发泡的试验结果进行关 联度的计算，通过关联度大小的比较，从而获取影响沥青发泡的关键参数。
[0019] 具体地，所述步骤5中的响应曲面法是通过对发泡关键参数发泡结果进行建模分 析，运用Design Expert获取数学模型的三维曲面图，根据最速上升法选取沥青发泡最佳参 数取值。
[0020] 使用时，发泡参数初步选取为沥青温度、用水量、水温、发泡剂用量、沥青软化点 (以软化点指标体现沥青的品质和类型），考虑今后现场实际施工环境，试验压力统一采用 定值，沥青压力为L 5Mpa，水压为0· 5Mpa，气压为OMpa。
[0021] 进行发泡试验，选取膨胀率和半衰期作为沥青的发泡评价指标，根据沥青发泡效 果的影响因素试验的初步结果，选取具有代表性的试验数据。
[0022] 运用灰色关联法处理试验数据，根据序列曲线之间的相似程度来判断发泡参数之 间的关联程度，其特征在于包含如下步骤：
[0023] (1)选择一个沥青发泡参数参考序列XO :X0 = IxO (I)，xO (2)…；χ0 (η)};有m个 沥青发泡参数序列 Xi :Xi = {xi (I)，xi (2) · · ·，xi (n)}，（i = 1，2, 3, · · ·，m)
[0024] (2)求各沥青发泡参数序列的初值像：
[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)求关联系数ξ i (k):
【主权项】
1. 一种确定泡沫温拌沥青最佳发泡参数取值的方法，其特征在于包含如下步骤： 步骤1，确定泡沫温拌沥青的发泡参数作为试验变量； 步骤2,根据不同试验变量进行第一次沥青发泡试验； 步骤3,由第一次沥青发泡试验结果通过灰色关联法优选出影响沥青发泡的关键参 数； 步骤4,选取三个发泡关键参数进行第二次沥青发泡试验； 步骤5,对第二次沥青发泡试验数据运用响应曲面法获取泡沫温拌沥青最佳发泡参数 的取值。
2. 根据权利要求1所述的确定泡沫温拌沥青最佳发泡参数取值的方法，其特征在于： 所述步骤1确定的试验变量为沥青的类型、发泡沥青的温度、水的温度、发泡用水量、发泡 剂用量、发泡沥青的压力与水的压力。
3. 根据权利要求1所述的确定泡沫温拌沥青最佳发泡参数取值的方法，其特征在于： 所述步骤3的第一次发泡试验选取膨胀率和半衰期作为沥青的发泡评价指标。
4. 根据权利要求1所述的确定泡沫温拌沥青最佳发泡参数取值的方法，其特征在于： 所述步骤3中的灰色关联法的运用是通过对沥青发泡的试验结果进行关联度的计算，通过 关联度大小的比较，从而获取影响沥青发泡的关键参数。
5. 根据权利要求1所述的确定泡沫温拌沥青最佳发泡参数取值的方法，其特征在于： 所述步骤5中的响应曲面法是通过对发泡关键参数发泡结果进行建模分析，运用Design Expert获取数学模型的三维曲面图，根据最速上升法选取沥青发泡最佳参数取值。
【专利摘要】本发明公开了一种确定泡沫温拌沥青最佳发泡参数取值的方法，对泡沫温拌沥青在不同发泡参数下进行发泡试验，通过灰色关联法确定泡沫温拌沥青的发泡关键参数，并运用响应曲面法获取泡沫温拌沥青最佳发泡参数的取值。本发明方法有效解决现有技术凭借经验获取沥青发泡参数取值带来误差的问题，具有简单易行，节省人力物力，获取数据准确的优点，可为今后的试验及工程施工提供可靠的技术指导。
【IPC分类】G06F19-00
【公开号】CN104834817
【申请号】CN201510237541
【发明人】于新, 梁星敏, 黄康旭, 徐波
【申请人】河海大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月11日