本發(fā)明涉及瀝青混合料抗滑性能的評價
技術領域：
，尤其涉及一種基于灰關聯(lián)的瀝青混合料抗滑性能評價方法。
背景技術：
：“十二五”期間，我國高速里程從7.41萬公里增至12.35萬公里。近年來我國公路建設事業(yè)取得了重大進展，但道路安全問題依然突出，提高路面抗滑性可以有效降低追尾、滑溜等事故的發(fā)生率。研究表明路面摩擦系數(shù)從0.4提高至0.8能夠使意外情況下交通事故的發(fā)生率降低約23％，因此研究瀝青路面抗滑性能對提高行車安全大有裨益。目前，主要是利用空隙率參數(shù)來直接評價體積指標對瀝青路面抗滑性能的影響，但是單純通過空隙率來評價體積指標對瀝青路面抗滑性能的影響是片面的，并不能完全準確地評價瀝青路面抗滑性能的影響因素，而且通常在比較抗滑性能時，經(jīng)常會出現(xiàn)空隙率值相差不大，很多研究者則認為空隙率相同或者相近的，其抗滑性能也對應相同或相似。因此，這種僅依據(jù)空隙率的評價方法存在一定的局限性和片面性。技術實現(xiàn)要素：為解決以上問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于灰關聯(lián)的瀝青混合料抗滑性能評價方法，克服單一指標作為評價標準的片面性，能夠為瀝青混合料抗滑性能提供更加準確的評價方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設計的技術方案包括：基于灰關聯(lián)的瀝青混合料抗滑性能評價方法，包括以下步驟：1)、確定若干個影響瀝青混合料抗滑性能的因素和判斷抗滑性能優(yōu)劣的若干個性能指標；2)、利用灰關聯(lián)法確定各影響因素對瀝青混合料抗滑性能的影響程度排序；3)、根據(jù)步驟2)得出的各因素對瀝青混合料抗滑性能的影響程度排序結果，對待評價的瀝青混合料做出抗滑性能排序。作為優(yōu)選方案，步驟1)中，影響瀝青混合料抗滑性能的因素分別為空隙率、礦料間隙率、粗集料骨架間隙率以及有效瀝青飽和度；判斷抗滑性能優(yōu)劣的性能指標為擺值初值、擺值穩(wěn)定值、擺值減幅。作為優(yōu)選方案，所述步驟2)包括5個過程：2.1)、制備瀝青混合料試件：采用不同的級配制備得到5個不同的瀝青混合料試件，分別為試件a、試件b、試件c、試件d以及試件e；2.2)、測量各影響因素：測量各試件的空隙率、礦料間隙率、粗集料骨架間隙率以及有效瀝青飽和度；2.3)、通過擬合計算得出各性能指標：首先利用擺式儀分別測定每個試件經(jīng)過不同程度的磨光處理后的擺值，得到每個試件的擺值集合，然后通過非線性指數(shù)asymptotic模型y＝ae(bx)+c對各試件的抗滑性能進行擬合，得到擺值初值，擺值減幅以及擺值穩(wěn)定值；2.4)、計算灰關聯(lián)度：首先利用灰關聯(lián)法計算空隙率、礦料間隙率、粗集料骨架間隙率以及有效瀝青飽和度分別對擺值初值、擺值減幅以及擺值穩(wěn)定值的灰關聯(lián)系數(shù)；然后，對灰關聯(lián)系數(shù)求平均值得到四個影響因素對抗滑性能的灰關聯(lián)度；2.5)、各影響因素對瀝青混合料抗滑性能的影響程度排序：根據(jù)四個影響因素對抗滑性能的灰關聯(lián)度值的大小進行抗滑性能影響程度排序。作為優(yōu)選方案，所述過程2.3)，測定每個試件經(jīng)過不同程度的磨光處理后的擺值的具體過程為，利用平板磨光機的對試件表面進行不同轉數(shù)的磨光，并分別在0萬轉、0.3萬轉、0.7萬轉、1.0萬轉、1.5萬轉、3.0萬轉、5.0萬轉、7.0萬轉、9.0萬轉、11.0萬轉、14.5萬轉、20.5萬轉、26.5萬轉、33.0萬轉、39.0萬轉以及45.0萬轉時測定擺值。該方法使測得的擺值更加準確，由于實際的瀝青公路由于不斷地受到汽車的磨損，其擺值也是不固定的，采用這種方法測得的擺值更加接近實際應用。作為優(yōu)選方案，所述過程2.4)的具體步驟為：2.4a)試驗結果表格化：以四個影響因素-空隙率、礦料間隙率、粗集料骨架間隙率以及有效瀝青飽和度作為比較變量，以3種抗滑性能指標-擺值初值、擺值穩(wěn)定值、擺值減幅作為結果變量，將結果變量和比較變量表格化，不同變量為行，不同試件為列；2.4b)去單位化：對系統(tǒng)中各變量的數(shù)據(jù)進行去量綱，即將其他列數(shù)據(jù)除以第一列數(shù)據(jù)后消去單位；2.4c)計算求差序列：將去量綱后的表格按不同的結果變量列成3個表，結果變量行省略，不同比較變量行的數(shù)據(jù)為該值減去對應列的結果變量值并求絕對值的結果，以形成新表格；2.4d)確定灰關聯(lián)系數(shù)：設定結果數(shù)列m0有若干個比較數(shù)列m1、m2、m3…mx，則灰關聯(lián)系數(shù)ξ：(1)式中：k＝1，2，…，m；i＝1，2，…，n；ρ為關聯(lián)分辨系數(shù)，取值0.5；灰關聯(lián)系數(shù)ξi(k)為第i個因素在第k個點的比較數(shù)列mi分量與結果數(shù)列m0分量的相對差值；2.4e)計算灰關聯(lián)度：利用公式：對灰關聯(lián)系數(shù)求平均值得出關聯(lián)度ri。作為優(yōu)選方案，所述步驟3)，對待評價的瀝青混合料的抗滑性能比較的方法為，假定各影響因素對瀝青混合料抗滑性能的影響程度排序為：空隙率>礦料間隙率>粗集料骨架間隙率>有效瀝青飽和度；首先比較各待評價的瀝青混合料的空隙率，空隙率越大，抗滑性能越好，當空隙率相同或差值小于或等于0.1時，比較礦料間隙率，礦料間隙率越大，抗滑性能越好，當?shù)V料間隙率相同或差值小于或等于0.1時，再比較粗集料骨架間隙率，依次類推，最后得出各個待評價的瀝青混合料的抗滑性能的排序。本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明為評價瀝青混合料抗滑性能提供了一個多影響因素的綜合評價方法，與傳統(tǒng)單純利用空隙率評價方法比較，該方法得出的結果更加準確和可靠，而且克服了傳統(tǒng)評價方法僅適用于一定差值的空隙率，對于相同或者相近的空隙率無法做出準確判斷的局限性。附圖說明圖1為實施例中影響因素的關聯(lián)系數(shù)結果圖。具體實施方式為解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種基于灰關聯(lián)的瀝青混合料抗滑性能評價方法，該方法首先確定多個影響瀝青混合料抗滑性能的因素和確定判斷抗滑性能優(yōu)劣的若干個性能指標；然后利用灰關聯(lián)法確定各影響因素對瀝青混合料抗滑性能的影響程度排序；最后根據(jù)影響程度排序對待評價的瀝青混合料做出抗滑性能排序，擇優(yōu)選出抗滑性能較好的瀝青混合料。為更好地理解本發(fā)明，以下將結合附圖和具體實例對發(fā)明進行詳細的說明?；诨谊P聯(lián)對抗滑性能進行綜合評價，擇優(yōu)選擇抗滑性能較好的瀝青混合料。具體步驟如下：1)、確定若干個影響瀝青混合料抗滑性能的因素和判斷抗滑性能優(yōu)劣的若干個性能指標：本發(fā)明選取的四個影響瀝青混合料抗滑性能的因素為空隙率(vv)、礦料間隙率(vma)、粗集料骨架間隙率(vcamix)以及有效瀝青飽和度vfa。選取擺值初值、擺值穩(wěn)定值、擺值減幅這三個性能指標作為判斷抗滑性能優(yōu)劣的性能指標。2)、利用灰關聯(lián)法確定各影響因素對瀝青混合料抗滑性能的影響程度排序：2.1)制備瀝青混合料試件：選用秦皇島70#瀝青，采用4.4％的油石比和表1所示的級配，按照規(guī)范制備瀝青混合料試件，制備得到的瀝青混合料試件分別為試件a、試件b、試件c、試件d以及試件e。表1孔徑/mm191613.29.57.24.752.361.180.60.30.150.075a10095.38059.746.93325.820.216.112.59.87.6b1009579.157.944.53023.518.414.511.48.86.9c10094.778.256.142.12721.116.613.110.28.26.3d10094.577.354.339.82418.814.711.69.17.15.7e10094.376.552.537.42116.412.910.28.16.34.82.2)測量各試件的空隙率(vv)、礦料間隙率(vma)、粗集料骨架間隙率(vcamix)以及有效瀝青飽和度(vfa)值：參考規(guī)范(jtge20-2011)采用塑封法測量毛體積密度γt、真空法測定理論密度γf，并測算vv、vma、vcamix、vfa，結果如表2所示。表2試樣γt/(g/cm3)γf/(g/cm3)vcamix/％vv/％vma/％vfa/％a2.62812.253242.543.9913.6170.98b2.62992.469141.256.1215.5160.68c2.63172.459838.966.5315.8958.88d2.63352.399138.038.9018.0150.59e2.63562.35836.6810.5419.4745.892.3)測定各試件的擺值：進行室內(nèi)抗滑性能試驗，借助平板磨光機對試件表面進行不同轉數(shù)的磨光處理，并用擺式儀測定各轉數(shù)磨光后的擺值，以分析抗滑性能變化趨勢。具體過程為，將各試件置于磨光機中，轉速設定為500r/min，分別在0、0.3、0.7、1.0、1.5、3.0、5.0、7.0、9.0、11.0、14.5、20.5、26.5、33.0、39.0、45.0(萬轉)時，用擺式儀測定試件擺值。結果見表3：表3瀝青混合料抗滑性能在加載過程中逐漸降低并趨于穩(wěn)定值，采用非線性指數(shù)asymptotic模型y＝ae(bx)+c對試件的抗滑性能進行擬合，得到擺值初值，擺值減幅a以及擺值穩(wěn)定值c。擬合結果見表4。表42.4)灰關聯(lián)分析：采用灰關聯(lián)法分析四個因素對抗滑性能的影響，步驟為試驗結果表格化、去單位化、計算求差序列、求解灰關聯(lián)系數(shù)、計算灰關聯(lián)度并排序。具體步驟為：①試驗結果表格化：以vv、vma、vcamix、vfa作為比較變量并分別以3種抗滑性能指標(擺值初值/bpn、穩(wěn)定值c/bpn、減幅a/bpn)作為結果變量，將結果變量和比較變量表格化，不同變量為行，不同級配為列；瀝青混合料試件的試驗結果匯總如表5所示，試驗結果初始化結果如表6所示。表5瀝青混合料試驗結果性能指標abcde擺值初值/bpn71.1072.3076.8074.9076.40穩(wěn)定值c/bpn44.2045.8048.8051.0052.80減幅a/bpn38.1936.2933.3031.6234.00vcamix/％42.5441.2538.9638.0336.68vv/％3.996.126.538.9010.54vma/％13.6115.5115.8918.0119.47vfa/％70.9860.6858.8850.5945.89表6試驗結果初始化性能指標abcde擺值初值/bpn1.001.021.081.051.07穩(wěn)定值c/bpn1.001.041.101.151.19減幅a/bpn1.000.950.870.830.89vcamix/％1.000.970.920.890.86vv/％1.001.531.642.232.64vma/％1.001.141.171.321.43vfa/％1.000.850.830.710.65②去單位化：對系統(tǒng)中各變量的數(shù)據(jù)進行去量綱，即將其他列數(shù)據(jù)除以第一列數(shù)據(jù)后消去單位；③計算求差序列：將去量綱后的表格按不同的結果變量列成3個表，結果變量行省略，不同比較變量行的數(shù)據(jù)為該值減去對應列的結果變量值并求絕對值的結果，以形成新表格；各影響因素的求差序列如表7所示。表7各影響因素的求差序列④確定灰關聯(lián)系數(shù)：若結果數(shù)列m0有若干個比較數(shù)列m1、m2、m3…mx，則灰關聯(lián)系數(shù)ξ：(1)式中：k＝1，2，…，m；i＝1，2，…，n；ρ為關聯(lián)分辨系數(shù)，一般介于0～1間，計算時通常取0.5；灰關聯(lián)系數(shù)ξi(k)為第i個因素在第k個點的比較數(shù)列mi分量與結果數(shù)列m0分量的相對差值。各影響因素的灰關聯(lián)系數(shù)如表8和圖1所示。表8各影響因素的灰關聯(lián)⑤計算灰關聯(lián)度：利用公式(2)求解灰關聯(lián)度ri，對灰關聯(lián)系數(shù)求平均值。2.5)、各影響因素對瀝青混合料抗滑性能的影響程度排序：根據(jù)四個影響因素對抗滑性能的灰關聯(lián)度值的大小進行抗滑性能影響程度排序，ri越接近1相關性越好，該因素對系統(tǒng)的影響越大。根據(jù)表8，即可得到四個影響因素對擺值的排序，對擺值初值、穩(wěn)定值的影響程度排序相同，均為：vma>vv>vcamix>vfa，而各指標對衰減幅度影響程度為：vfa>vv>vcamix>vma。將不同指標的關聯(lián)度取平均值再次排序以分析其對抗滑性能的整體影響，得出：vv>vma>vfa>vcamix。而且需要指出的是：vv的平均關聯(lián)度為0.5786，而vma的平均關聯(lián)度是0.5783，兩者非常接近，換而言之，vma在抗滑性能的評價中，應被重視。3)、根據(jù)四個影響因素排序對待評價的瀝青混合料的抗滑性能做出比較。3.1)選取5組ac級配的待評價的瀝青混合料，分別命名為1#試件、2#試件、3#試件、4#試件、5#試件。3.2)測量5組瀝青混合料試件的vv、vma、vfa、vcamix值，結果如下表9所示：表9編號vv/％vma/％vfa/％vcamix/％13.914.472.942.123.613.974.141.733.713.873.241.744.315.271.942.654.313.468.241.33.3)利用以上得出的vv>vma>vfa>vcamix影響因素排序的結果判斷5組瀝青混合料試件的抗滑性能的優(yōu)劣。優(yōu)先考慮vv對抗滑性能的影響，通?？够阅茈Svv的增大而增大。從空隙率角度，4#試件和5#試件的vv值相同，而2#和3#的vv值相近，因而總體上抗滑性能(4#和5#)>1#>(2#和3#)。其次考慮vma的影響：瀝青混合料骨架程度越好抗滑性能也更優(yōu)，即vma越大抗滑性越好。4#試件的vma明顯比5#試件更大，而2#和3#試件的vma相近故難以比較，因此抗滑性能4#>5#。再其次考慮vfa的影響，有效瀝青飽和度反映了集料和瀝青的粘結情況，飽和度越低的瀝青混合料中，集料表面覆蓋的瀝青層越薄，抗滑性能也相對更好。3#試件的vfa比2#試件更低，抗滑性能3#>2#。由于vcamix對抗滑性能的影響最不明顯且從前面比選已評價出5組試件的抗滑性能優(yōu)劣，故不再贅述vcamix指標評價。綜上，結合不同指標對抗滑性能的影響排序分析了5組試件的抗滑性能優(yōu)劣，5組試件抗滑性能比選結果：4#>5#>1#>3#>2#。3.4)試驗上對5組試件優(yōu)選結果進行驗證。將5組試件采用擺式儀分別測量試件的擺值。1#試件、2#試件、3#試件、4#試件、5#試件的擺值分別對應為：66.5bpn、65.0bpn、65.5bpn、68.0bpn和67.5bpn?？梢妼崪y結果與比選排序相同，上述抗滑性能比選結果基本正確。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的一種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。當前第1頁12