CN109325669B - 一种电气石改性沥青综合性能评价及配比优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电气石改性沥青综合性能评价及配比优化方法，选取针入度指数、针入度、当量软化点、延度(10℃)、当量脆点、针入度老化比率、软化点增量、延度老化比率、粘附等级、减排率、氧指数、NOX净化率、HC净化率、CO2净化率、CO净化率、材料成本等16项技术指标作为评价指标，将多因素试验与功效系数结合，系统分析低碳改性沥青材料基本性能、环境功效、经济效益及综合性能，实际操作性、可靠性强，避免片面性评价，为电气石改性沥青材料综合性能评价提供了一条新思路。

Description

一种电气石改性沥青综合性能评价及配比优化方法
技术领域
本发明属于道路工程的改性沥青性能评价技术领域，具体涉及一种电气石改性沥青综合性能评价及配比优化方法。
背景技术
当前，发展低碳经济、建设低碳社会己经成为中国乃至世界的战略重点。随着人们环保意识的增加，开始对路面材料的功能提出更多要求，道路材料亦不仅仅局限于路用性能良好及耐久长寿的目标，新型低碳路面材料己成为道路研究者的主要研究方向之一。低碳环保型路面材料具体是指具有低污染、低能耗等特点的环境友好型路面材料，即该材料在保证基本性能良好的同时。还具有多重环境功效。
近年来，许多学者致力于低碳环保型路面材料的研发和性能改善，尤其是在无机微粉改性沥青方面做了大量研究，但是前期研究较多集中在无机微粉对电气石改性沥青材料相关性能的改善方面，对电气石改性沥青材料综合性能的系统评价及如何确定电气石改性沥青材料中无机微粉的最佳含量等问题的研究不够深入全面，限制了电气石改性沥青材料的发展及应用。在对电气石改性沥青材料综合性能进行评价的过程中，要综合考虑其基本性能、环境功效和经济效益等评价指标。这些评价指标通常是相互矛盾的，这为电气石改性沥青材料综合性能评价带来了困难。
因此，亟需提出一种电气石改性沥青综合性能评价方法，从而运用科学的理论与方法，协调相互矛盾的评价指标，对电气石改性沥青材料性能进行系统的综合评价。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种电气石改性沥青综合性能评价及配比优化方法，克服单一指标作为评价标准的片面性，能够为电气石改性沥青综合性能提供更加准确的评价方法。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，一种电气石改性沥青综合性能评价及配比优化方法，包括以下步骤：
步骤1、分别对电气石改性沥青材料的基本性能和环境功效进行评价，得到电气石改性沥青材料的基本性能总功效系数和环境功效总功效系数；其中，电气石改性沥青材料的基本性能包括感温性能、高温性能、低温性能、老化性能和粘附性能，环境功效包括减排性能、阻燃性能和净化废气性能；基本性能和环境功效评价过程相同，均包括以下步骤：
步骤1.1、收集基本性能或环境功效的评价指标；
步骤1.2、对步骤1.1收集到的评价指标进行数据标准化处理，得到不同方案中各评价指标的满意值Xhi、不允许值Xsi和平均值
Figure BDA0001788949430000021
步骤1.3、根据各评价指标的满意值Xhi、不允许值Xsi计算其单项功效系数di；根据不同方案中同一评价指标的平均值
Figure BDA0001788949430000022
各项评价指标的权重ωi；
步骤1.4、根据各评价指标的单项功效系数di和权重ωi计算基本性能总功效系数和环境功效总功效系数；
步骤2、将基本性能总功效系数、环境功效总功效系数以及电气石改性沥青材料的经济效益评价作为基本数据，计算电气石改性沥青材料的综合性能进行总功效系数，经济效益包括材料成本，包括以下步骤：
步骤2.1、将步骤1得到的基本性能总功效系数、环境功效总功效系数和材料成本作为综合性能评价指标，对上述三个综合性能评价指标进行数据标准化处理，得到三个综合性能评价指标的满意值Xzhi、不允许值Xzsi和平均值
Figure BDA0001788949430000023
步骤2.2、根据满意值Xzhi和不允许值Xzsi计算三个综合性评价能指标的单项功效系数dzi；
步骤2.3、确定三个综合性能评价能指标的权重；
步骤2.4、根据综合性能评价指标的单项功效系数dzi和权重ωzi，计算每个方案的综合性能总功效系数Dzj；
步骤3、对不同方案下的综合性能总功效系数进行比较，综合性能总功效系数越大，则该方案的电气石改性沥青材料综合性能越优。
进一步的，步骤1中，感温性能的评价指标为针入度指数，高温性能的评价指标包括针入度和当量软化点，低温性能包括当量脆点和10℃下的延度，老化性能包括针入度老化比率、软化点增量和延度老化比率，粘附性能包括粘附等级，环境功效包括减排性能、阻燃性能和净化废气性能，减排性能的评价指标为减排率，阻燃性能的评价指标为氧指数，净化废气性能的评价指标包括NOX净化率、HC净化率、CO2净化率和CO净化率；经济效益的评价指标为材料成本。
进一步的，步骤1.2中，满意值Xhi选择所有方案中该项评价指标的最优值；不允许值Xsi选择所有方案中评价指标的最不利值。
进一步的，步骤1.3中，计算各项评价指标的单项功效系数的具体过程如下：
1)极大型变量，即评价指标的功效系数值随评价指标值的增大而增大，其单项功效系数d1i的确定方法见式(1)，
Figure BDA0001788949430000031
上式中，d1i为第i个极大型评价指标的单项功效系数值；Xi为第i个评价指标的实际值；Xhi为第i个评价指标的满意值；Xsi为第i个评价指标的不允许值；
2)极小型变量，即评价指标的功效系数值随评价指标值的增大而减小，其单项功效系数d2i的确定方法见式(2)，
Figure BDA0001788949430000032
式中，d2i为第i个极小型评价指标的单项功效系数值；
3)稳定型变量，即评价指标的功效系数最大值出现在某一点，其单项功效系数d3i的确定方法见式(3)，
d3i＝(1-|Xi-Xhi|/|Xsi-Xhi|)×0.4+0.6 (3)
式中，d3i为第i个稳定型评价指标的单项功效系数值。
进一步的，步骤1.3中，各项评价指标权重计算过程如下：
先根据式(4)计算第i项评价指标的变异系数νi，
Figure BDA0001788949430000041
式中，νi为第i项评价指标的变异系数；σi为第i项评价指标的标准差；
Figure BDA0001788949430000046
为第i项评价指标的平均值；
再根据式(5)计算出第i项评价指标的权重ωi，
Figure BDA0001788949430000042
式中，ωi为第i项评价指标的权重；
Figure BDA0001788949430000043
为i项评价指标的变异系数之和，n为每个方案中评价指标总个数。
进一步的，步骤1.4和步骤2.4中，总功效系数Dj根据式(6)计算，总功效系数Dj包括基本性能总功效系数和环境功效总功效系数，综合性能总功效系数Dzj根据式(7)计算，
Figure BDA0001788949430000044
Figure BDA0001788949430000045
式(6)和式(7)中，Dj为第j个方案的总功效系数；m为方案总个数，n为每个方案中评价指标的总个数。
进一步的，步骤2.4中，基本性能总功效系数的取值范围为[0.4，0.5]、环境功效总功效系数取值范围为[0.3，0.4]，材料成本的权重取值范围为[0.15，0.2]。
一种电气石改性沥青配比优化方法，根据上述方法计算不同配比下改性沥青的总功效系数，然后比较不同方案的总功效系数，总功效系数最大的配比方案即为最优方案，其材料配比为最优配比。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：
(1)本发明提供了一种电气石改性沥青综合性能评价及配比优化方法，针对目前电气石改性沥青材料综合性能评价难以系统化、科学化的问题，选取多项技术指标作为评价指标，将功效系数引入到电气石改性沥青材料综合性能的评价中，将多因素试验与功效系数结合，在线性相关条件下对评价指标进行无量纲化处理，使每个评价指标对总功效系数的贡献被充分利用，为电气石改性沥青材料性能评价提供了一个多指标的综合评价方法，克服了单一指标作为评价标准的片面性，实际操作性、可靠性强，为电气石改性沥青材料的性能评价、原材料掺量优选、性能调控提供了可靠的评价方法。另外，在对电气石改性沥青材料进行综合性能评价的同时，也能够确定低碳改性沥青材料中原材料的最佳含量。
(2)若将多个评价指标直接进行处理计算的话，最终结果可能会因为某项评价指标数值的特殊性(偏大或偏小)，影响各项评价指标权重的分配，进而影响到综合性能的评价，甚至得到不符合实际的推荐方案。本发明将多项评价指标分为基本性能、环境功效及经济效益三个部分，分别进行计算，得到各自部分的总功效系数，再将这三个部分的总功效系数进行数据标准化处理，再进行一次迭代，得到最终的综合性能总功效系数。由一次迭代转变为三次迭代的好处是降低了个别数据对最终综合性能评价的片面影响，避免了由于数据偏差较大而引起推荐方案不合理的问题。
(3)将多项评价指标分为三个部分，能够系统分析低碳改性沥青材料基本性能、环境功效及经济效益这三个部分，可以根据实际情况的需要，单独针对基本性能或环境功效进行动态调整(即某一性能增强或减弱)，从而实时优化电气石改性沥青材料的配比。而若将所有评价指标直接进行处理计算、只进行一次迭代的话，是无法实效这一效果的。
附图说明
图1为电气石改性沥青材料综合性能评价体系示意图。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡是根据本发明技术实质对以下实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
遵从上述技术方案，如图1所示，本实施例给出一种电气石改性沥青综合性能评价及配比优化方法，包括以下步骤：
步骤1：确定电气石改性沥青材料综合性能评价体系
电气石改性沥青材料的评价指标较多，在综合分析各项评价指标的基础上，遵循整体性、可靠性和实际性原则，参考相关研究成果，将这些评价指标划分为基本性能、环境功效和经济效益三个方面，构建电气石改性沥青材料综合性能评价体系，见图1，其中，基本性能包括感温性能、高温性能、低温性能、老化性能和粘附性能；感温性能的评价指标为针入度指数，高温性能的评价指标包括针入度和当量软化点，低温性能包括延度(10℃)和当量脆点，老化性能包括针入度老化比率、软化点增量和延度老化比率，粘附性能包括粘附等级，基本性能共9项评价指标。
环境功效包括减排性能、阻燃性能和净化废气性能，减排性能的评价指标为减排率，阻燃性能的评价指标为氧指数，净化废气性能的评价指标包括NOX净化率、HC净化率、CO2净化率和CO净化率，环境功效共6项评价指标。
经济效益的评价指标为材料成本。
步骤2：数据标准化处理
评价指标体系构建完成后，确定评价指标的满意值Xhi、不允许值Xsi和平均值
Figure BDA0001788949430000071
满意值选择所有待评价的方案中评价标准的最优限值；不允许值选择所有待评价的方案中评价标准的最不利限值，
Figure BDA0001788949430000072
为所有待评价方案中第i项评价指标的平均值。
步骤3：单项功效系数计算
评价指标体系中存在3种变量，分别为极大型指变量、极小型变量和稳定型变量。根据式(1)-(3)，计算各项评价指标的单项功效系数。
①极大型变量，即评价指标的功效系数值随指标值增大而增大，其单项功效系数(d1i)的确定方法见式(1)。
Figure BDA0001788949430000073
式中，d1i，第i个极大型评价指标的单项功效系数值；Xi为第i个评价指标的实际值；Xhi，第i个评价指标的满意值；Xsi，第i个评价指标的不允许值。
②极小型变量，即评价指标的功效系数值随指标值增大而减小，其单项功效系数(d2i)的确定方法见式(2)。
Figure BDA0001788949430000074
式中，d2i，第i个极小型评价指标的单项功效系数值。
③稳定型变量，即评价指标的功效系数最大值出现在某一点，其单项功效系数(d3i)的确定方法见式(3)。
d3i＝(1-|Xi-Xhi|/|Xsi-Xhi|)×0.4+0.6 (3)
式中，d3i，第i个稳定型评价指标的单项功效系数值。
步骤4：各项指标权重确定
单项功效系数确定后，需要根据各评价指标的重要性对其赋权。采用一种客观赋权方法来计算各项指标权重。
先根据式(4)计算第i项评价指标的变异系数νi。
Figure BDA0001788949430000081
式中，νi为第i项评价指标的变异系数；σi为第i项评价指标的标准差；
Figure BDA0001788949430000082
为第i项评价指标的平均值。
再根据式(5)计算出第i项评价指标的权重ωi。
Figure BDA0001788949430000083
式中，ωi为第i项评价指标的权重；
Figure BDA0001788949430000084
为第1项至i项评价指标的变异系数之和，n为评价指标个数。
步骤5：总功效系数计算及对比
总功效系数Dj可根据式(6)计算。之后比较不同方案的总功效系数，总功效系数最大的即为最有推荐方案，其材料配比为最优配比。
Figure BDA0001788949430000085
式中，Dj为第j个方案的总功效系数；m为方案总个数。
实施例1
遵从上述技术方案，本实施例给出一种电气石改性沥青综合性能评价及配比优化方法，具体是以电气石无机微粉为例，进行电气石改性沥青的综合性能评价。调整电气石掺量为0％、5％、10％、15％和20％，分别制备不同类型的电气石低碳改性沥青，方案编号分别为C1、C2、C3、C4、C5。
具体方法是：分别对电气石改性沥青材料的基本性能、环境功效进行评价，得到电气石改性沥青材料的基本性能总功效系数和环境功效总功效系数，将其作为基本数据，再结合经济效益，对电气石改性沥青材料的综合性能进行系统评价。
(1)电气石改性沥青材料的基本性能综合评价
①基本性能评价指标确定
基本性能包括感温性能、高温性能、低温性能、老化性能和粘附性能，其评价指标包括针入度指数、针入度、当量软化点、延度(10℃)、当量脆点、针入度老化比率、软化点增量、延度老化比率、粘附等级等9项评价指标，C1-C5不同试验方案的具体数据见表1。
表1基本性能评价指标
Figure BDA0001788949430000091
②基本性能数据标准化处理
在对基本性能各项评价指标进行分析的基础上，确定基本性能各项评价指标的满意值和不允许值，见表2。以针入度指数为例说明确定评价指标的满意值Xhi、不允许值Xsi和平均值
Figure BDA0001788949430000093
的过程，针入度指数的满意值选择5个方案中，满意值选择评价标准的最优限值即方案C5中的针入度指数-0.875，不允许值选择评价标准的最不利限值，即方案C1中的针入度指数-1.892，平均值为方案C1～C5中针入度指数的平均值，平均值＝[(-1.892)+(-0.894)+(-1.024)+(-1.097)+(-0.875)]/5＝-1.1564。
表2基本性能数据标准化处理
Figure BDA0001788949430000092
Figure BDA0001788949430000101
③基本性能各项指标单项功效系数计算
基本性能评价指标体系中存在3种变量，分别为极大型指变量、极小型变量和稳定型变量。其中，针入度指数、当量软化点为极大型变量；针入度为极小型变量；延度(10℃)、当量脆点、针入度老化比率、软化点增量、延度老化比率、粘附等级为稳定型变量，根据式(1)-(3)，计算各项基本性能评价指标的单项功效系数，见表3。
表3基本性能单项功效系数
Figure BDA0001788949430000102
④基本性能各项指标权重确定
根据式(4)、(5)，计算各项基本性能评价指标的权重，见表4。
表4基本性能各项指标所占权重
Figure BDA0001788949430000111
⑤基本性能总功效系数计算及对比
根据式(6)，得到不同方案的基本性能总功效系数，见表5。
表5基本性能总功效系数
试验方案 C1 C2 C3 C4 C5
总功效系数 0.6838 0.8661 0.8785 0.8735 0.8759
表5为不同类型电气石低碳改性沥青基本性能的总功效系数，由此可看出电气石低碳改性沥青基本性能的变化情况。总功效系数的排序为C3>C5>C4>C2>C1，C3的总功效系数最高，说明C3试样的综合基本性能更优，性能更为稳定。在实际试验过程中，10％含量的电气石低碳改性沥青均具有优良的感温性能、高温性能，特别是耐老化性能尤为突出。因此，10％含量的电气石低碳改性沥青的综合基本性能更为出色，这一结果与评价体系得出的结论一致。
(2)电气石改性沥青材料的环境功效综合评价
①环境功效评价指标确定
环境功效包括减排性能、阻燃性能和净化废气性能，其评价指标包括减排率、氧指数、NOX净化率、HC净化率、CO2净化率和CO净化率6项评价指标。C1-C5不同试验方案的具体数据见表6。
表6环境功效评价指标
Figure BDA0001788949430000112
Figure BDA0001788949430000121
②环境功效数据标准化处理
在对环境功效各项评价指标进行分析的基础上，确定环境功效各项评价指标的满意值和不允许值，见表7。
表7环境功效数据标准化处理
No. 评价指标 满意值(X<sub>hi</sub>) 不允许值(X<sub>si</sub>) 平均值(X<sub>i</sub>)
1 减排率/％ 49.37 0 25.82
2 氧指数/％ 20.5 19.7 19.98
3 NO<sub>X</sub>净化率/％ 85.7 7.1 56.28
4 HC净化率/％ 16.0 4.4 9.26
5 CO<sub>2</sub>净化率/％ 14.3 0 6.78
6 CO净化率/％ 3.8 1.2 2.02
③环境功效各项指标单项功效系数计算
环境功效评价指标体系中只存在1种变量，均为极大型变量。根据式(1)，计算各项环境功效评价指标的单项功效系数，见表8。
表8环境功效单项功效系数
Figure BDA0001788949430000122
④环境功效各项指标权重确定
根据式(4)、(5)，计算各项环境功效评价指标的权重，见表9。
表9环境功效各项指标所占权重
评价指标 减排率/％ 氧指数/％ NO<sub>X</sub>净化率/％ HC净化率/％ CO<sub>2</sub>净化率/％ CO净化率/％
权重 0.2323 0.0051 0.1799 0.1582 0.2622 0.1623
⑤环境功效总功效系数计算及对比
根据式(6)，得到不同方案的环境功效总功效系数，见表10。
表10环境功效总功效系数
试验方案 C1 C2 C3 C4 C5
总功效系数 0.600 0.7064 0.7668 0.8820 1
表10为不同类型电气石低碳改性沥青环境功效的总功效系数，由此可看出电气石低碳改性沥青环境功效的变化情况。总功效系数的排序为C5>C4>C3>C2>C1，C5的总功效系数最高，说明C5试样的综合环境功效更优。在实际试验过程中可以发现，电气石含量越大，低碳改性沥青的环境功效就越优良，因此，在5种方案中，20％含量的电气石低碳改性沥青的综合环境功效最佳，与评价体系得出的结论一致。
(3)电气石改性沥青材料的综合性能评价
①综合性能评价指标确定
综合性能包括基本性能、环境功效和经济效益等3个方面，将上述计算得到的基本性能总功效系数、环境功效总功效系数和材料成本一同作为综合性能评价指标。C1-C5不同试验方案的具体数据见表11。
表11综合性能评价指标
Figure BDA0001788949430000131
备注：为方便计算，材料成本指标值将取其范围值的均值，材料成本指电气石成本。
②综合性能数据标准化处理
在对综合性能各项评价指标进行分析的基础上，确定综合性能各项评价指标的满意值和不允许值，见表12，基本性能总功效系数数据标准化处理过程和单项评价指标的过程相同。
表12综合性能数据标准化处理
Figure BDA0001788949430000142
(3)综合性能各项指标单项功效系数dzi计算
综合性能评价指标体系中只存在1种变量，均为极大型变量。根据式(1)，计算各项综合性能评价指标的单项功效系数，见表13。表中，将经过标准化处理的基本性能总功效系数、环境功效总功效系数分别命名为基本性能相对系数、环境功效相对系数。
表13综合性能单项功效系数
Figure BDA0001788949430000141
(4)综合性能各项指标权重确定
关于综合性能各项指标的权重，与上述基本性能、环境功效权重的计算方法不同，根据经验确定：基本性能总功效系数的权重取值范围为[0.4，0.5]，环境功效总功效系数的权重取值范围为[0.3，0.4]，材料成本的权重取值范围为[0.15，0.2]，本实施例中各项指标的权重取值见表14。
表14综合性能各项指标所占权重
评价指标 基本性能总功效系数 环境功效总功效系数 材料成本
权重ω<sub>zi</sub> 0.45 0.35 0.20
(5)综合性能总功效系数计算
根据公式
Figure BDA0001788949430000151
本步骤中，m＝5,n＝3,得到不同方案的综合性能总功效系数，见表15。
表15综合性能总功效系数
试验方案 C1 C2 C3 C4 C5
总功效系数 0.6800 0.8673 0.8794 0.8946 0.7976
表15为不同类型电气石低碳改性沥青综合性能的总功效系数，由此可看出电气石低碳改性沥青综合性能的变化情况。综合性能总功效系数的排序为C4>C3>C2>C5>C1，C4的总功效系数最高，说明C4试样的综合性能更优。在实际试验过程中，10％、15％和20％含量的电气石低碳改性沥青均具有优良的基本性能，且其相差不大。同时，15％和20％含量的电气石低碳改性沥青的环境功效均良好。结合经济效益，进行综合分析，15％含量的电气石低碳改性沥青具有良好的基本性能和环境功效，且经济效益较好，能够同时满足实际应用过程中对技术和经济的双重要求，其综合性能无疑最佳，这一结论与评价体系得出的结论一致，表明电气石低碳改性沥青材料综合性能预测结果较好地反映了实际情况，即电气石改性沥青材料综合性能评价体系具有较好的可靠性和实用性。
本发明选取针入度指数、针入度、当量软化点、延度(10℃)、当量脆点、针入度老化比率、软化点增量、延度老化比率、粘附等级、减排率、氧指数、NOX净化率、HC净化率、CO2净化率、CO净化率、材料成本等16项技术指标作为评价指标，将多因素试验与功效系数结合，系统分析低碳改性沥青材料基本性能、环境功效、经济效益及综合性能，实际操作性、可靠性强，避免片面性评价，为电气石改性沥青材料综合性能评价提供了一条新思路。
对比例1
与实施例1区别是，本对比例没有将整个评价体系划分为3个方面，而是直接采用16个指标进行综合评价，得到电气石改性沥青材料的单项功效系数，再根据计算得到的各指标所占权重，求得电气石改性沥青材料的总功效系数，并对其综合性能进行系统评价。
①综合性能评价指标确定
C1-C5不同试验方案的具体评价指标及数据见表16。
表16性能评价指标及数据
Figure BDA0001788949430000161
②数据标准化处理
确定各项评价指标的满意值和不允许值，见表17。
表17数据标准化处理
Figure BDA0001788949430000162
Figure BDA0001788949430000171
③各项指标单项功效系数计算
根据式(1)-(3)，计算各项性能评价指标的单项功效系数，见表18。
表18性能评价指标单项功效系数
Figure BDA0001788949430000172
Figure BDA0001788949430000181
④各项指标权重确定
根据式(4)、(5)，计算各项性能评价指标的权重，见表19。
表19各项指标所占权重
No. 评价指标 权重
1 针入度指数 0.0592
2 针入度/0.1mm 0.0288
3 当量软化点/℃ 0.0096
4 延度(10℃)/cm 0.0732
5 当量脆点/℃ 0.0178
6 针入度老化比率/％ 0.0171
7 软化点增量/℃ 0.0820
8 延度老化比率/％ 0.0294
9 粘附等级 0.0324
10 减排率/％ 0.1206
11 氧指数/％ 0.0027
12 NO<sub>X</sub>净化率/％ 0.0934
13 HC净化率/％ 0.0821
14 CO<sub>2</sub>净化率/％ 0.1362
15 CO净化率/％ 0.0843
16 材料成本/元 0.1312
⑤总功效系数计算及对比
根据式(6)，得到不同方案的综合性能总功效系数，见表20。
表20综合性能总功效系数
试验方案 C1 C2 C3 C4 C5
总功效系数 0.6661 0.7792 0.8026 0.8458 0.8883
分析：对比例计算出的C5方案总功效系数最大，即C5方案为最佳设计方案，但这与实际情况严重不符，C5方案虽然环境功效较优，但其成本较高，路用性能也较差，能够较直观看出其并非是最佳方案，但根据对比例提供的计算方法，仍将其择优选出，究其原因主要是将16个指标直接进行处理计算，太过注重数据本身的客观变化情况，而忽略了人为的调控，最终结果因为某项指标数值的特殊性(偏大或偏小)，影响各项指标权重的分配，进而影响到综合性能的评价，甚至得到不符合实际的推荐方案。此时，实施例1的优越性也突显了出来。

Claims (6)

1.一种电气石改性沥青综合性能评价方法，包括以下步骤：
步骤1、分别对电气石改性沥青材料的基本性能和环境功效进行评价，得到电气石改性沥青材料的基本性能总功效系数和环境功效总功效系数；其中，电气石改性沥青材料的基本性能包括感温性能、高温性能、低温性能、老化性能和粘附性能，环境功效包括减排性能、阻燃性能和净化废气性能；基本性能和环境功效评价过程相同，均包括以下步骤：
步骤1.1、收集基本性能或环境功效的评价指标；
步骤1.2、对步骤1.1收集到的评价指标进行数据标准化处理，得到不同方案中各评价指标的满意值Xhi、不允许值Xsi和平均值
Figure FDA0003322414370000011
步骤1.3、根据各评价指标的满意值Xhi、不允许值Xsi计算其单项功效系数di；根据不同方案中同一评价指标的平均值
Figure FDA0003322414370000012
各项评价指标的权重ωi；
步骤1.4、根据各评价指标的单项功效系数di和权重ωi计算基本性能总功效系数和环境功效总功效系数；
步骤2、将基本性能总功效系数、环境功效总功效系数以及电气石改性沥青材料的经济效益评价作为基本数据，计算电气石改性沥青材料的综合性能进行总功效系数，经济效益包括材料成本，包括以下步骤：
步骤2.1、将步骤1得到的基本性能总功效系数、环境功效总功效系数和材料成本作为综合性能评价指标，对上述三个综合性能评价指标进行数据标准化处理，得到三个综合性能评价指标的满意值Xzhi、不允许值Xzsi和平均值
Figure FDA0003322414370000013
步骤2.2、根据满意值Xzhi和不允许值Xzsi计算三个综合性评价能指标的单项功效系数dzi；
步骤2.3、确定三个综合性能评价能指标的权重；
步骤2.4、根据综合性能评价指标的单项功效系数dzi和权重ωzi，计算每个方案的综合性能总功效系数Dzj；
步骤3、对不同方案下的综合性能总功效系数进行比较，综合性能总功效系数越大，则该方案的电气石改性沥青材料综合性能越优；
步骤1中，感温性能的评价指标为针入度指数，高温性能的评价指标包括针入度和当量软化点，低温性能包括当量脆点和10℃下的延度，老化性能包括针入度老化比率、软化点增量和延度老化比率，粘附性能包括粘附等级；环境功效包括减排性能、阻燃性能和净化废气性能，减排性能的评价指标为减排率，阻燃性能的评价指标为氧指数，净化废气性能的评价指标包括NOX净化率、HC净化率、CO2净化率和CO净化率；经济效益的评价指标为材料成本；
步骤1.2中，满意值Xhi选择所有方案中该项评价指标的最优值；不允许值Xsi选择所有方案中评价指标的最不利值。
2.根据权利要求1所述的一种电气石改性沥青综合性能评价方法，其特征在于，步骤1.3中，计算各项评价指标的单项功效系数的具体过程如下：
1)极大型变量，即评价指标的单项功效系数随评价指标的实际值的增大而增大，其单项功效系数d1i的确定方法见式(1)，
Figure FDA0003322414370000021
上式中，d1i为第i个极大型评价指标的单项功效系数值；Xi为第i个评价指标的实际值；Xhi为第i个评价指标的满意值；Xsi为第i个评价指标的不允许值；
2)极小型变量，即评价指标的单项功效系数随评价指标的实际值的增大而减小，其单项功效系数d2i的确定方法见式(2)，
Figure FDA0003322414370000022
式中，d2i为第i个极小型评价指标的单项功效系数值；
3)稳定型变量，即评价指标的单项功效系数最大值出现在某一点，其单项功效系数d3i的确定方法见式(3)，
d3i＝(1-|Xi-Xhi|/|Xsi-Xhi|)×0.4+0.6 (3)
式中，d3i为第i个稳定型评价指标的单项功效系数值；
其中，各项评价指标包括基本性能和环境功效的评价指标，
所述基本性能的评价指标包括针入度指数、针入度、当量软化点、延度、当量脆点、针入度老化比率、软化点增量、延度老化比率和粘附等级；所述环境功效的评价指标包括减排率、氧指数、NOX净化率、HC净化率、CO2净化率和CO净化率。
3.根据权利要求1所述的一种电气石改性沥青综合性能评价方法，其特征在于，步骤1.3中，各项评价指标权重计算过程如下：
先根据式(4)计算第i项评价指标的变异系数νi，
Figure FDA0003322414370000031
式中，νi为第i项评价指标的变异系数；σi为第i项评价指标的标准差；
Figure FDA0003322414370000032
为第i项评价指标的平均值；
再根据式(5)计算出第i项评价指标的权重ωi，
Figure FDA0003322414370000033
式中，ωi为第i项评价指标的权重；
Figure FDA0003322414370000034
为i项评价指标的变异系数之和，n为每个方案中评价指标总个数。
4.根据权利要求1所述的一种电气石改性沥青综合性能评价方法，其特征在于，步骤1.4和步骤2.4中，总功效系数Dj根据式(6)计算，总功效系数Dj包括基本性能总功效系数和环境功效总功效系数以及综合性能总功效系数Dzj，综合性能总功效系数Dzj，根据式(7)计算，
Figure FDA0003322414370000035
Figure FDA0003322414370000041
式(6)和式(7)中，Dj为第j个方案的总功效系数；m为方案总个数，n为每个方案中评价指标的总个数。
5.根据权利要求1所述的一种电气石改性沥青综合性能评价方法，其特征在于，步骤2.4中，基本性能总功效系数的取值范围为[0.4，0.5]、环境功效总功效系数取值范围为[0.3，0.4]，材料成本的权重取值范围为[0.15，0.2]。
6.一种电气石改性沥青配比优化方法，其特征在于，根据权利要求1所述方法计算不同配比下改性沥青的总功效系数，然后比较不同方案的总功效系数，总功效系数最大的配比方案即为最优方案，其材料配比为最优配比。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111667156B (zh) * 2020-05-21 2023-04-28 云南中烟工业有限责任公司 一种多点生产的卷烟物理质量一致性评价的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106485350A (zh) * 2016-09-28 2017-03-08 长安大学 一种沥青面层施工能耗的评价方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105001661B (zh) * 2006-02-09 2018-04-20 瓦尔德瑞沃咨询集团公司 具有增强的粘弹性和热性能的金属聚合物复合材料
JP2013045171A (ja) * 2011-08-22 2013-03-04 Nikko Co Ltd アスファルト混合物の納品管理方法
WO2016033603A1 (en) * 2014-08-29 2016-03-03 Iowa State University Research Foundation, Inc. Improved asphalt products and materials and methods of producing them
CN104496284B (zh) * 2014-11-19 2016-08-17 武汉工程大学 基于灰色系统理论的废弃沥青混凝土级配优化方法
CN106372810A (zh) * 2016-09-18 2017-02-01 中铁隧道集团有限公司 一种利用功效系数法的tbm定量化选型方法
CN106651022B (zh) * 2016-12-16 2020-04-17 厦门华特公路沥青技术有限公司 一种冷补沥青混合料稀释剂最佳用量确定方法
CN107122591B (zh) * 2017-03-29 2019-10-15 长安大学 一种沥青面层施工碳排放评价方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106485350A (zh) * 2016-09-28 2017-03-08 长安大学 一种沥青面层施工能耗的评价方法

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