论文部分内容阅读
国内公路交通量不断上升,面对严峻的路面使用情况和复杂气候,我国沥青混合料路面产生了各种路用问题,如车辙、拥包、裂缝等问题。常用的SBS改性剂逐渐不能满足现阶段的路用要求,随着复合改性沥青的研究发展,本文研究掺入油页岩废渣,与SBS改性剂组成一种复合改性沥青材料,试验其高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等路用性能。然后,建立该复合改性沥青混合料的动稳定度灰色预测模型以及建立低温弯曲强度的BP神经网络。本文主要过程及结果如下:1.通过SPSS软件,设定油页岩废渣掺量(0%、3%、6%、9%)、SBS掺量(4%、5%、6%、7%)、剪切温度(135℃、145℃、155℃、165℃)的三因素四水平的正交试验设计。在使用直接掺拌法的基础上,评价三因素的交互关系,确定出的油页岩废渣/SBS复合改性沥青的最佳制备工艺为:油页岩废渣掺量6%。SBS掺量为6%,剪切温度145℃。2.设计AC-13(S1、S2、S3)以及AC-16(S1、S2、S3)一共六种级配,进行车辙试验、低温弯曲试验、粘结强度试验、冻融劈裂试验等试验,对比分析油页岩废渣/SBS复合改性沥青混合料的路用性能。试验结果表明:油页岩废渣的掺入能够提升SBS改性沥青的路用性能,高温稳定性能够提升10%以上。对于低温抗裂性能,油页岩废渣/SBS复合改性沥青混合料的低温弯拉强度低于SBS改性沥青混合料。油页岩废渣能提升SBS沥青混合料的水稳定性。油页岩废渣对SBS沥青的低温粘结强度的提升不显著,但是能够提升沥青的感温性能,相对于-20℃时SBS改性沥青粘结强度下降17.2%,掺入油页岩废渣的SBS改性沥青的粘结强度仅下降14.7%。3.基于灰色关联分析理论,分析复合改性沥青的各项路用性能的最大关联因素。结果表明:油页岩废渣/SBS复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性的最大关联因素,分别是动稳定度(关联度0.6748)、油石比(关联度0.6549)、粘结强度和空隙率两个因素(关联度0.6442和0.6328)。4.基于高温稳定性试验的离散数据,建立S1型级配的油页岩废渣/SBS复合改性沥青混合料的动稳定度灰色预测模型。结果表明,模型预测值与实验分析预测值误差在20%左右,预测离散数据的分析较为准确,能有效预测未来数值的变化趋势。5.基于BP神经网络,对油页岩废渣/SBS级配、温度、油石比三种影响因素建立低温抗裂性能预测模型。结果表明:预测模型的相关系数为0.9706,可用于低温环境下路用性能的预测,最后基于Matlab的GUIDE功能建立可视化程序,为相关人员使用该复合改性沥青混合料提供便利。