CN116013444B - 环氧沥青混合料施工温度计算方法、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明属于计算材料学领域,更具体地,涉及一种环氧沥青混合料施工温度计算方法、电子设备及存储介质。
背景技术
环氧沥青混合料具有良好的高低温性能、抗腐蚀性能及抗疲劳性能,在国内沥青路面铺装中得到广泛的应用。但在实际工程应用中,环氧沥青混合料的施工条件要求较高,温度对环氧沥青固化速度影响较大,过快的固化速度会缩短施工窗口期,过慢的固化速度又会延缓交通开放时间,环氧沥青的温度会严重影响环氧沥青混合料的施工和易性及路面最终压实度,因此需要对环氧沥青材料的温度进行严格控制。
在不同的应用需求和施工环境下,环氧沥青中环氧树脂的种类和组分配比不同、沥青胶结料的种类不同、环氧树脂和沥青胶结料的复配比例不同,并且在实际施工拌合时环氧树脂和沥青胶结料各自的温度不同,这些可变因素的存在使实际操作时环氧沥青的黏度难以确定,导致环氧沥青的适宜施工温度范围无法确定,往往只能凭借经验来粗略调控变量,这极易导致最终施工质量低、环氧沥青混合料路用性能差、环氧沥青路面病害频发、路面服役寿命大幅度降低等技术,造成巨大的资源浪费。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种环氧沥青混合料施工温度计算方法、电子设备及存储介质,其目的在于通过准确的计算特定保温温度下的原料混合后得到的环氧沥青的混合料的黏度,精确的将环氧沥青混合料的黏度控制在恰当的施工范围黏度内,保障环氧沥青施工质量的同时减小黏度测试时间成本、节约原料保温能耗,由此解决现有的环氧沥青保温温度靠经验控制,造成资源浪费的技术问题。
为实现上所述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种环氧沥青混合料保温温度计算方法,其包括以下步骤:
(2)选择备选的环氧树脂和沥青胶结料的保温温度和/>,根据能量守恒计算环氧树脂和沥青胶结料混合后的混合温度/>,以混合温度/>下环氧树脂的黏度占比与沥青胶结料的黏度占比之积作为待施工环氧沥青的估计黏度/>;
当所述待施工环氧沥青的估计黏度处于步骤(1)获取的环氧沥青工作黏度范围/>之内时,将所述备选的环氧树脂和沥青胶结料的保温温度,作为所述待施工环氧沥青的环氧树脂保温温度和沥青胶结料的保温温度;否则,进入步骤(3);
(3)当所述待施工环氧沥青的估计黏度高于所述环氧沥青工作黏度范围上限时,提高并更新所述备选的环氧树脂和/或沥青胶结料的保温温度/>和/>,进入步骤(2);否则,即当所述待施工环氧沥青的估计黏度/>低于所述环氧沥青工作黏度范围下限/>时,降低并更新所述备选的环氧树脂和/或沥青胶结料的保温温度/>和/>。
优选地,所述环氧沥青混合料保温温度计算方法,其所述环氧树脂可以为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、环氧化烯烃化合物、杂环型和混合型环氧树脂。
优选地,所述环氧沥青混合料保温温度计算方法,其所述沥青胶结料可以为70#基质沥青、90#基质沥青、110#基质沥青、橡胶沥青以及SBS改性沥青中的任一种或多种的组合。
优选地,所述环氧沥青混合料保温温度计算方法,其所述环氧沥青混合料类型可以为AC型混合料、SMA型混合料、OGFC型混合料、EA型混合料中的任一种或多种的组合。
优选地,所述环氧沥青混合料保温温度计算方法,其所述混合温度下环氧树脂的黏度占比的值为以所述混合温度/>下所述环氧树脂的黏度为底数且以所述环氧树脂的质量占比/>为指数的幂,所述混合温度/>下沥青胶结料的黏度占比的值为以所述混合温度/>下所述沥青胶结料的黏度为底数且以所述沥青胶结料的质量占比/>为指数的幂。
优选地,所述环氧沥青混合料保温温度计算方法,其所述待施工环氧沥青的环氧树脂的保温温度在50℃至80℃之间,所述待施工环氧沥青的沥青胶结料的保温温度在140℃至170℃之间。
优选地,所述环氧沥青混合料保温温度计算方法,其所述环氧树脂和沥青胶结料的保温处理方式分别为:50~80℃烘箱中保温4~5h和140~170℃烘箱中保温4~5h;所述环氧沥青的制备条件为:将保温处理后的环氧树脂和沥青胶结料混合并在2000~4000r/min的高速剪切速率下剪切5~20min。
按照本发明的另一个方面,提供了一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现所述环氧沥青混合料保温温度计算方法的步骤。
按照本发明的另一个方面,提供了一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现所述环氧沥青混合料保温温度计算方法的步骤。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,能够取得下列有益效果:
本发明提供的环氧沥青混合料施工温度计算方法、电子设备及存储介质,精确的确定在不同原料保温温度下,环氧沥青混合料的黏度,从而有效的进行原料保温温度控制,保证环氧沥青混合料的施工温度,从而保障环氧沥青的施工质量,减小黏度测试时间成本、节约原料保温能耗。
本发明综合分析了影响环氧沥青混合料拌合和压实温度的多种变量因素,构建了环氧沥青中环氧树脂和沥青胶结料两组分的种类、配比及温度与环氧沥青黏度之间的关系。不仅能根据给定种类、复配比例以及保温温度的环氧树脂和沥青胶结料来确定环氧沥青的最终黏度,还能根据环氧沥青的目标黏度来反算出环氧树脂和沥青胶结料各自的保温温度。
本发明能够根据不同的施工需求、施工工况,确定最适宜的环氧沥青混合料拌合和压实的施工温度范围,明确最佳原材料保温处理温度,提高环氧沥青混合料施工效果和路面平整度,提升环氧沥青路面服役寿命。
附图说明
图1是本发明提供的环氧沥青混合料保温温度计算方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描所述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描所述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
我们提出一种基于环氧沥青黏度特性的环氧沥青混合料保温温度计算方法。分析构建了环氧树脂和沥青胶结料的种类、配比、保温温度与环氧沥青的黏度之间的关系。由于本发明的一种基于环氧沥青黏度特性的环氧沥青混合料施工温度的计算方法,填补了不同环氧树脂和沥青胶结料种类、配比、保温温度下环氧沥青黏度计算方法的空缺,准确有效地计算出了环氧沥青的黏度与环氧树脂和沥青胶结料种类、配比、保温温度之间的关系,为实际环氧沥青混合料拌合和压实温度范围的确定和调控提供了有力参考。
如图1所示,本发明提供的环氧沥青混合料保温温度计算方法包括以下步骤:
所述环氧树脂可以为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、环氧化烯烃化合物、杂环型和混合型环氧树脂的任一种或多种的组合;
所述沥青胶结料可以为70#基质沥青、90#基质沥青、110#基质沥青、橡胶沥青以及SBS改性沥青中的任一种或多种的组合。
所述环氧沥青混合料类型可以为AC型混合料、SMA型混合料、OGFC型混合料、EA型混合料中的任一种或多种的组合,所述环氧沥青技术性能指标满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-201X)中相关规定要求。
(2)选择备选的环氧树脂和沥青胶结料的保温温度和/>,根据能量守恒计算环氧树脂和沥青胶结料混合后的混合温度/>,以混合温度/>下环氧树脂的黏度占比与沥青胶结料的黏度占比之积作为待施工环氧沥青的估计黏度/>;所述混合温度/>下环氧树脂的黏度占比的值为以所述混合温度/>下所述环氧树脂的黏度为底数且以所述环氧树脂的质量占比/>为指数的幂,所述混合温度/>下沥青胶结料的黏度占比的值为以所述混合温度/>下所述沥青胶结料的黏度为底数且以所述沥青胶结料的质量占比为指数的幂;
当所述待施工环氧沥青的估计黏度处于步骤(1)获取的环氧沥青工作黏度范围/>之内时,将所述备选的环氧树脂和沥青胶结料的保温温度,作为所述待施工环氧沥青的环氧树脂保温温度和沥青胶结料的保温温度;否则,进入步骤(3);所述待施工环氧沥青的环氧树脂的保温温度,优选在50℃至80℃之间,所述待施工环氧沥青的沥青胶结料的保温温度在140℃至170℃之间;
所述环氧树脂和沥青胶结料的保温处理方式分别为:50~80℃烘箱中保温4~5h和140~170℃烘箱中保温4~5h;所述环氧沥青的制备条件为:将保温处理后的环氧树脂和沥青胶结料混合并在2000~4000r/min的高速剪切速率下剪切5~20min。
假设环氧树脂和沥青胶结料混合时与外界无能量交换,则有:
由此可求解混合温度可知:环氧沥青的温度与环氧树脂、沥青胶结料各自的比热容、掺量及温度有关。故环氧沥青的黏度在环氧树脂、沥青胶结料的种类、掺量确定时,仅与混合温度/>有关,且此时混合温度/>仅与环氧树脂和沥青胶结料的温度有关,因此待施工环氧沥青的黏度可由环氧树脂、沥青胶结料的种类、掺量、各自的保温温度确定。
3)当所述待施工环氧沥青的估计黏度高于所述环氧沥青工作黏度范围上限/>时,提高并更新所述备选的环氧树脂和/或沥青胶结料的保温温度/>和/>,进入步骤(2);否则,即当所述待施工环氧沥青的估计黏度/>低于所述环氧沥青工作黏度范围下限时,降低并更新所述备选的环氧树脂和/或沥青胶结料的保温温度/>和/>。
本发明同时提供给了执行所述环氧沥青混合料保温温度计算方法步骤的计算机程序,以及运行所述程序的电子设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序。
同时提供了一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有执行所述环氧沥青混合料保温温度计算方法步骤的计算机程序。
以下为实施例:
实施例
本实施例提供一种基于环氧沥青黏度特性的环氧沥青混合料施工温度的计算方法,包括以下原材料:33.3 wt%的70#基质沥青,66.7 wt%不同比热容的环氧树脂,沥青胶接料比热容为1340 J/(kg·℃),三种环氧树脂的比热容分别为590、550、510 J/(kg·℃)。
本实施例还提供上所述环氧沥青的制备方法,通过以下方法制得:
2)将保温处理后的环氧树脂和沥青胶结料混合并在3000r/min的高速剪切速率下剪切15min,得到环氧沥青。
具体计算步骤如下:
表1 不同环氧沥青黏度的计算值和实测值(环氧树脂种类不同)
由表1可知,本实施例采取的一种基于环氧沥青黏度特性的环氧沥青混合料施工温度的计算方法计算得到的环氧沥青黏度值与实际的试验测试值非常接近,所有结果相对误差均不超过3%,计算方法可靠性高。
当所述待施工环氧沥青的估计黏度高于所述环氧沥青工作黏度范围上限/>,提高并更新所述备选的环氧树脂和/或沥青胶结料的保温温度/>和/>,进入步骤(2);否则,即当所述待施工环氧沥青的估计黏度/>低于所述环氧沥青工作黏度范围下限/>时,降低并更新所述备选的环氧树脂和/或沥青胶结料的保温温度/>和/>。
实施例2
本实施例提供一种基于环氧沥青黏度特性的环氧沥青混合料施工温度的计算方法,包括以下原材料:33.3 wt%的70#基质沥青,66.7 wt%的环氧树脂,沥青胶接料比热容为1340 J/(kg·℃),环氧树脂的比热容为550 J/(kg·℃)。
本实施例还提供上所述环氧沥青的制备方法,通过以下方法制得:
2)将保温处理后的环氧树脂和沥青胶结料混合并在3000r/min的高速剪切速率下剪切15min,得到7组环氧沥青。
具体计算步骤如下:
表2 不同环氧沥青黏度的计算值和实测值(环氧树脂保温温度不同)
由表2可知,本实施例采取的一种基于环氧沥青黏度特性的环氧沥青混合料施工温度的计算方法计算得到的环氧沥青黏度值与实际的试验测试值非常接近,所有结果相对误差均不超过3%,计算方法可靠性高。
实施例3
本实施例提供一种基于环氧沥青黏度特性的环氧沥青混合料施工温度的计算方法,包括以下原材料:33.3 wt%的70#基质沥青,66.7 wt%的环氧树脂,沥青胶接料比热容为1340 J/(kg·℃),环氧树脂的比热容为550 J/(kg·℃)。
本实施例还提供上所述环氧沥青的制备方法,通过以下方法制得:
1)将环氧树脂置于70℃烘箱中保温4h,将7组沥青胶接料分别置于135、140、145、150、155、160、165℃烘箱中保温4h。即=70℃,/>=135、140、145、150、155、160、165℃。
2)将保温处理后的环氧树脂和沥青胶结料混合并在3000r/min的高速剪切速率下剪切15min,得到7组环氧沥青。
具体计算步骤如下:
表3 不同环氧沥青黏度的计算值和实测值(沥青胶接料保温温度不同)
由表3可知,本实施例采取的一种基于环氧沥青黏度特性的环氧沥青混合料施工温度的计算方法计算得到的环氧沥青黏度值与实际的试验测试值非常接近,所有结果相对误差均不超过3%,计算方法可靠性高。
实施例4
本实施例提供一种基于环氧沥青黏度特性的环氧沥青混合料拌合温度计算的模拟迭代过程,包括以下原材料:50 wt%的70#基质沥青,50 wt%的环氧树脂,沥青胶接料比热容为1340 J/(kg·℃),环氧树脂的比热容为550 J/(kg·℃)。
本实施例还提供上所述环氧沥青的制备方法,通过以下方法制得:
2)将保温处理后的环氧树脂和沥青胶结料混合并在3000r/min的高速剪切速率下剪切15min,得到环氧沥青。
具体计算步骤如下:
表4 不同环氧沥青黏度的计算值和实测值(沥青胶接料保温温度不同)
由表4可知,本实施例采取的一种基于环氧沥青黏度特性的环氧沥青混合料拌合温度的计算方法计算得到的环氧沥青黏度值与实际的试验测试值非常接近,所有结果相对误差均不超过3%,计算方法可靠性高。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种环氧沥青混合料保温温度计算方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)根据工况确定待施工环氧沥青工作黏度范围μmin~μmax;
所述待施工环氧沥青,由环氧树脂和沥青胶结料组成,其中环氧树脂质量占比为ae,沥青胶结料占比为aa,应有:
ae+aa=1
式中,0<ae<1,0<aa<1;
(2)选择备选的环氧树脂和沥青胶结料的保温温度Tei和Taj,根据能量守恒计算环氧树脂和沥青胶结料混合后的混合温度Tij,以混合温度Tij下环氧树脂的黏度占比与沥青胶结料的黏度占比之积作为待施工环氧沥青的估计黏度ηij;
当所述待施工环氧沥青的估计黏度ηij处于步骤(1)获取的环氧沥青工作黏度范围μmin~μmax之内时,将所述备选的环氧树脂和沥青胶结料的保温温度,作为所述待施工环氧沥青的环氧树脂保温温度和沥青胶结料的保温温度;否则,进入步骤(3);
(3)当所述待施工环氧沥青的估计黏度ηij高于所述环氧沥青工作黏度范围上限μmax时,提高并更新所述备选的环氧树脂的保温温度Tei和/或备选的沥青胶结料的保温温度Taj,进入步骤(2);否则,即当所述待施工环氧沥青的估计黏度ηij低于所述环氧沥青工作黏度范围下限μmin时,降低并更新所述备选的环氧树脂的保温温度Tei和/或备选的沥青胶结料的保温温度Taj。
2.如权利要求1所述的环氧沥青混合料保温温度计算方法,其特征在于,所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、环氧化烯烃化合物、杂环型和混合型环氧树脂。
3.如权利要求1所述的环氧沥青混合料保温温度计算方法,其特征在于,所述沥青胶结料为70#基质沥青、90#基质沥青、110#基质沥青、橡胶沥青以及SBS改性沥青中的任一种或多种的组合。
4.如权利要求1所述的环氧沥青混合料保温温度计算方法,其特征在于,所述环氧沥青混合料类型为AC型混合料、SMA型混合料、OGFC型混合料、EA型混合料中的任一种或多种的组合。
5.如权利要求1所述的环氧沥青混合料保温温度计算方法,其特征在于,所述混合温度Tij下环氧树脂的黏度占比的值为以所述混合温度Tij下所述环氧树脂的黏度为底数且以所述环氧树脂的质量占比ae为指数的幂,所述混合温度Tij下沥青胶结料的黏度占比的值为以所述混合温度Tij下所述沥青胶结料的黏度为底数且以所述沥青胶结料的质量占比aa为指数的幂。
6.如权利要求1所述的环氧沥青混合料保温温度计算方法,其特征在于,所述待施工环氧沥青的环氧树脂的保温温度在50℃至80℃之间,所述待施工环氧沥青的沥青胶结料的保温温度在140℃至170℃之间。
7.如权利要求1所述的环氧沥青混合料保温温度计算方法,其特征在于,所述根据能量守恒计算环氧树脂和沥青胶结料混合后的混合温度Tij具体为:
其中,ce为所述环氧树脂的比热容,ae为所述环氧树脂的质量占比,Tei为备选的环氧树脂保温温度,ca为所述沥青胶结料的比热容,aa为所述沥青胶结料的质量占比,Tai为备选的沥青胶结料保温温度;
在混合温度Tij下环氧树脂的黏度占比ηe为:
其中,ηeij为在混合温度Tij下环氧树脂的黏度,ae为所述环氧树脂的质量占比;
在混合温度Tij下沥青胶结料的黏度占比ηa为:
其中,ηaij为在混合温度Tij下沥青胶结料的黏度,aa为所述沥青胶结料的质量占比;
所述待施工环氧沥青的估计黏度ηij,按照如下方法计算:
ηij=ηe·ηa。
8.如权利要求1所述的环氧沥青混合料保温温度计算方法,其特征在于,所述环氧树脂和沥青胶结料的保温处理方式分别为:50~80℃烘箱中保温4~5h和140~170℃烘箱中保温4~5h;所述环氧沥青的制备条件为:将保温处理后的环氧树脂和沥青胶结料混合并在2000~4000r/min的高速剪切速率下剪切5~20min。
9.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任一项所述环氧沥青混合料保温温度计算方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述环氧沥青混合料保温温度计算方法的步骤。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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