WO2022110910A1 - 一种量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法 - Google Patents
一种量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2022110910A1 WO2022110910A1 PCT/CN2021/112716 CN2021112716W WO2022110910A1 WO 2022110910 A1 WO2022110910 A1 WO 2022110910A1 CN 2021112716 W CN2021112716 W CN 2021112716W WO 2022110910 A1 WO2022110910 A1 WO 2022110910A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- relative humidity
- dielectric
- dielectric constant
- asphalt
- asphalt mixture
- Prior art date
Links
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 title claims abstract description 86
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000013441 quality evaluation Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 60
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 17
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 7
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 5
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 abstract description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000036541 health Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005464 sample preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000008678 sanqi Substances 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
- G01N27/221—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance by investigating the dielectric properties
Definitions
- Road non-destructive testing technology has the characteristics of high efficiency, rapidity and non-destructiveness, and is an important trend of future development in the field of road testing.
- non-destructive testing equipment performs quality evaluation based on the difference in the dielectric constant value of asphalt pavement materials at different positions on a certain road section.
- the dielectric constant value of asphalt pavement materials is usually related to engineering indicators such as density and compaction. Pavement diseases can also be judged based on the difference in dielectric constant values at different locations. Therefore, it is very important to realize the accurate determination of the dielectric constant of asphalt pavement materials for the evaluation of asphalt pavement quality.
- the present invention provides a method for evaluating the quality of asphalt mixtures by quantifying relative humidity factors.
- the step of establishing a dielectric theoretical model specifically includes: based on the data obtained in the dielectric constant measurement step, establishing a quantitative relationship between relative humidity and dielectric constant to obtain a dielectric theoretical model; the quality evaluation step specifically includes: according to the dielectric theory
- the model calculates the conductance activation energy value, which is used to evaluate the quality of the asphalt mixture.
- the curing step specifically includes: placing the samples in several constant temperature and humidity boxes with different humidity indicators for curing.
- the step of verifying the theoretical model specifically includes: drawing a measured curve about relative humidity-dielectric constant based on the dielectric constant measured in the step of determining the dielectric constant under different humidity conditions; The model curve of the electrical constant; when the fitting degree between the comparison model curve and the measured curve is greater than the preset value, the dielectric theory model is judged to be valid.
- the preset value for comparing the fitting degree between the model curve and the measured curve is 0.95.
- S1 prepare samples.
- asphalt and aggregate are selected and mixed to make a mixture, which is compacted, cut, and processed to make samples, and each group of mixtures has at least 3 parallel samples; in this embodiment, the asphalt is selected from SBS modified Asphalt and aggregate are selected from limestone, and the samples are thin slices with holes in the middle; in other embodiments, the material and slices of the samples can be adaptively selected according to actual needs, which is not limited here.
- dielectric constant test step the dielectric constants of the samples subjected to the curing treatment under different humidity conditions are respectively measured, and the conductance activation energy is calculated.
- a dielectric constant test platform is used for testing, and the parameters of the dielectric constant test are: the test temperature is 30 to 60° C., the test voltage is set to 2V, and the test frequency is 1KHz to 1MHz. , the specific test frequency is 1KHz, 10KHz, 100KHz, 1MHz.
- P is the electric polarization intensity
- ⁇ ' is the surface density of polarization charge.
- the preset value of the comparison reference required for the degree of fit R 2 is set to 0.95. In other embodiments, the preset value of the reference can be adaptively adjusted according to actual needs, which is not limited here.
- the conductivity activation energy value is calculated, which is used to evaluate the quality of the asphalt mixture. Since the existing quality evaluation method does not consider the influencing factor of relative humidity, and the influencing factors are not considered comprehensively, it will inevitably have a greater impact on the final quality evaluation result.
- the relative humidity is quantified, and the relative humidity is Incorporating the expression of the dielectric constant theoretical model, the dielectric constant theoretical model formula about relative humidity is established, which can reduce the influence of relative humidity on the quality evaluation of asphalt mixture and improve the detection accuracy of non-destructive testing equipment.
- the high-temperature test platform used in this embodiment is HTMS10Y1110 produced by Changsha Sanqi Electronic Technology Co., Ltd.
- the obtained standard test piece is processed into a thin sheet with a thickness of about 10mm , as shown in Figure 2(c), and then drill the core from the sheet to obtain a suitable dielectric constant high temperature test platform as shown in Figure 2(d), as shown in Figure 2(e), the diameter is about 26mm and
- the equipment used for health preservation is mainly a constant temperature and humidity box, and the set health preservation humidity conditions are 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, and 100%, respectively.
- the equipment used in this embodiment is a high temperature test platform for dielectric constant, which is usually used to test the dielectric constant of the object to be measured. After the asphalt mixture sample reaches the constant temperature and humidity state, the dielectric constant test platform of the asphalt mixture is used to test the dielectric constant of the asphalt mixture.
- the asphalt mixture specimens cured under six relative humidity conditions of 50%, 60%, 70%, 80%, 90% and 100% were subjected to dielectric tests at four frequencies of 1KHz, 10KHz, 100KHz and 1MHz in sequence. Constant measurement test, the test voltage is 2V.
- the dielectric constant of asphalt mixture decreases with the increase of frequency, indicating that frequency is the main factor affecting the dielectric constant of asphalt mixture.
- the decrease of the dielectric constant value increases with the increase of relative humidity.
- the difference in the dielectric constant of the asphalt mixture at 100% relative humidity is at most 0.6292, and the asphalt mixture at 50% relative humidity
- the minimum difference in the dielectric constant of the material is 0.2942. It can be seen that the relative humidity does have a great influence on the dielectric constant.
- the dielectric constant of asphalt mixture increases with the increase of relative humidity, indicating that relative humidity is the dielectric constant that affects asphalt mixture. main factor.
- the increase of the dielectric constant value decreases with the increase of frequency.
- the maximum value of the dielectric constant difference measured at 1KHz is 0.2942, and the minimum value of the dielectric constant difference at 1MHz is 0.1007.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
一种量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法，其步骤包括：备样（S1）、养生（S2）、介电常数测定（S3）、建立介电理论模型（S4）、验证理论模型（S5）以及质量评价（S6）；建立介电理论模型步骤具体包括：基于介电常数测定步骤中获取的数据，建立相对湿度与介电常数之间的量化关系，得到介电理论模型；质量评价步骤具体包括：根据介电理论模型计算电导活化能值，用于评价沥青混合料的质量。通过量化相对湿度，构建关于相对湿度的介电常数理论模型，由此能够减少相对湿度对沥青混合料质量评价的影响，实现无损检测设备检测精度的提升。
Description
本发明涉及道路工程领域，特别是一种量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法。
道路无损检测技术具有高效、快速、无损的特点，是道路检测领域未来发展的重要趋势。就沥青路面而言，无损检测设备是基于某一路段不同位置处沥青路面材料的介电常数值差异来进行质量评价的。沥青路面材料的介电常数值通常与密度、压实度等工程指标相关，也可依据不同位置处介电常数值的差异对路面病害进行判断。因此，实现沥青路面材料的介电常数的准确测定对沥青路面质量评价而言至关重要。
目前对于沥青混合料介电常数的相关研究主要集中于各组分介电常数和组分的比例关系，包括常见的Brown模型、CRIM模型、Rayleigh模型等，在多个的研究领域已经取得了一定的应用。这些模型仅仅考虑了组分间的比例关系，缺乏对环境因素等可能影响无损检测精度的因素进行考量。在此基础之上，也有一部分专家考虑了无损检测设备的频率因素和外界环境中的温度因素对检测精度的影响，建立了基于温度、频率的复合材料介电模型，但是这些理论模型对无损检测设备的精度提升较为有限，并未将相对湿度这一重要环境因素纳入到影响因素之中。在实际环境中，除了存在动态变化的温度影响，相对湿度的变化也会实时地影响无损检测设备对介电常数的测定。因此，提出一种量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法尤为必要。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法，用于解决现有技术中在对沥青混合料介电特性的影响因素评价时未考虑湿度因素的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法，其步骤包括：备样、养生、介电常数测定、建立介电理论模型、验证理论模型以及质量评价；建立介电理论模型步骤具体包括：基于介电常数测定步骤中获取的数据，建立相对湿度与介电常数之间的量化关系，得到介电理论模型；质量评价步骤具体包括：根据介电理论模型计算电导活化能值，用于评价沥青混合料的质量。
其中，建立介电理论模型步骤中介电理论模型的表达式为：
式中，ε为介电常数，ε
b为沥青的介电常数，ε
s为集料的介电常数，d为测试样品厚度，K
H为每单位湿度引入的单位体积内的偶极子数、极化率和局部电场的乘积，H为相对湿度，U为电压值，v
H为空气的体积比例，v
b为沥青的体积比例，v
s为集料的体积比例。
其中，介电理论模型的表达式中K
H＝N
Hα
HE'；其中，N
H为每单位湿度引入的单位体积内的偶极子数，α
H为每单位湿度引入的极化率，E'为电介质中的局部电场。
其中，备样步骤具体包括：选取沥青和集料混合制成混合料，经压实、切割、加工后制成试样，每组混合料至少3个平行试样。
优选的，备样步骤中的沥青选自SBS改性沥青，集料选自石灰岩；试样均为中间开有孔的薄片。
其中，养生步骤具体包括：将试样分别放在若干个湿度指标相异的恒温恒湿箱中进行养生。
其中，介电常数测试步骤具体包括：分别测定经过不同湿度条件养生处理 后的试样的介电常数。
其中，介电常数测试步骤中采用介电常数测试平台进行测试，测试温度为30～60℃，测试电压设定值为2V，测试频率为1KHz～1MHz。
其中，验证理论模型步骤具体包括：基于介电常数测定步骤中实测的不同湿度条件下介电常数，绘制关于相对湿度-介电常数的实测曲线；基于介电理论模型，绘制关于相对湿度-介电常数的模型曲线；对比模型曲线与实测曲线的拟合度大于预设值时，则判定介电理论模型有效。
优选的，同模型曲线与实测曲线的拟合度进行对比的预设值为0.95。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供了一种量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法，通过量化相对湿度，构建关于相对湿度的介电常数理论模型，由此能够减少相对湿度对沥青混合料质量评价的影响，实现无损检测设备检测精度的提升。
图1是本发明中基于温度-频率等效模型的沥青混合料质量评价方法一实施方式的流程图；
图2是本发明实施例1中备样步骤的流程图：a为旋转压实试件，b为标准试件，c为薄切片，d为测试试件，e为试件直径测量，f为试件厚度测试；
图3是本发明实施例1中沥青混合料在不同测试频率下相对湿度-介电常数曲线的对比图。
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1是本发明中基于温度-频率等效模型的沥青混合料质量评 价方法一实施方式的流程图。本发明中量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法，其步骤包括：
S1，备样。本步骤中，选取沥青和集料混合制成混合料，经压实、切割、加工后制成试样，每组混合料至少3个平行试样；本实施方式中，沥青选自SBS改性沥青，集料选自石灰岩，试样均为中间开有孔的薄片；在其他实施方式中，可根据实际需求对试样的材料和制片进行适应性选择，在此不做限定。
S2，养生。本步骤中，将试样分别放在若干个湿度指标相异的恒温恒湿箱中进行养生，本实施方式设定的养生湿度条件分别为50％、60％、70％、80％、90％、100％，在其他实施方式中，可根据实际情况进行湿度条件的设置，在此不作限定。
S3，介电常数测定。本步骤中，分别测定经过不同湿度条件养生处理后的试样的介电常数，并计算得到电导活化能。本实施方式中，介电常数测试步骤中采用介电常数测试平台进行测试，介电常数测试的参数为：测试温度为30～60℃，测试电压设定值为2V，测试频率为1KHz～1MHz，具体测试频率为1KHz、10KHz、100KHz、1MHz。
S4，建立介电理论模型。空气中极性气体占据绝大多数，水气作为典型的极性气体，其含量的增加会大大增加极化强度。理论上来说，相对湿度对沥青混合料介电常数的影响从本质上来说即是对沥青混合料电极化强度的影响。
由电极化强度的定义可知，电极化强度的大小等于电极化产生的极化电荷面密度，即：
P＝σ′ (1)
式(1)中：P为电极化强度；σ'为极化电荷面密度。
自由电荷和极化电荷产生的电场强度大小分别如式(2)和(3)所示：
式(2)和(3)中：为E
0自由电荷产生的电场强度；E'为极化电荷产生的电场强 度；σ为自由电荷面密度；σ'为极化电荷面密度；ε
0为真空的介电常数。
则介质中的电场强度可表示为：
由于电场强度存在如下关系：
则自由电荷面密度与极化电荷面密度的关系可表示为：
故可进一步得到电介质中电极化强度与电场强度的关系为：
可以得到介质介电常数与电极化强度的关系为：
对于匀强电场而言，电场强度可以表示为：
则介质介电常数与电极化强度的关系可以表示为：
由于CRIM模型的拟合优度相对较好，采用CRIM模型作为沥青混合料介电模型的表达式如下公式(11)所示：
通常情况下，空气组分的介电常数常当作1处理，但如考虑空气中的水气和相对湿度，则不能忽略空气组分的介电常数变化。在电介质物理学中，电极化强度可以表示为单位体积内电介质的总偶极矩，即：
P＝NαE′ (12)
式(12)中：N为单位体积内的偶极子数；α为每单位的极化率；E'为电介质中的局部电场。
则水气对电极化强度的影响可以表示为：
P
H＝HN
Hα
HE′ (13)
式(13)中：H为相对湿度；N
H为每单位湿度引入的单位体积内的偶极子数；α
H为每单位湿度引入的极化率。
假设在试验条件下，局部电场不随相对湿度变化，则可以将N
Hα
HE'用常数K
H表示，得到表达式为：
P
H＝HK
H (14)
联立公式可得：
将公式(15)化简为介电常数与相对湿度的关系式为下式(16)所示：
由于各组分体积和集料、沥青组分的介电常数均为已知量，真空中介电常数为1，电场强度可设定，则上式(16)中未知的变量仅有相对湿度，故可得到相对湿度与沥青混合料介电常数之间的理论联系。
S5，验证理论模型。本步骤中，基于介电常数测定步骤中实测的不同湿度条件下介电常数，绘制关于相对湿度-介电常数的实测曲线；基于介电理论模型，绘制关于相对湿度-介电常数的模型曲线；对比模型曲线与实测曲线的拟合度，当拟合度大于预设值时，则判定上述介电理论模型对沥青混合料具有较好的评价适用性。本实施方式中，将拟合度R
2所需对比参考的预设值设为0.95，在其他实施方式中可根据实际需求，对参考的预设值进行适应性调整，在此不作限定。
S6，质量评价。本步骤中，根据上述介电理论模型以及测得的相对湿度等参数，计算出电导活化能值，用于评价沥青混合料的质量。由于现有的质量评价方式并未考虑相对湿度这一影响因素，而影响因素考虑不全面，势必会对最终的质量评价结果产生较大的影响，而本发明中量化相对湿度，并把相对湿度融入介电常数理论模型的表达式中，建立了关于相对湿度的介电常数理论模型 式，由此能够减少相对湿度对沥青混合料质量评价的影响，实现无损检测设备检测精度的提升。
下面通过具体实施例对上述量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法的应用效果进行阐述。
实施例1
(1)试验样品备样。
选用AC-20C石灰岩沥青混合料试件作为研究对象，集料为来自中国湖北省的石灰岩和玄武岩，沥青为SBS改性沥青，各项指标均满足规范要求，最佳油石比为4.3％，试件空隙率应保证控制在4％左右，其配合比如下表1所示。
表1石灰岩AC-20C沥青混合料级配组成表
请参阅图2，具体备样的方法如下：
(a)准备初始样品。采用来自中国湖北省的SBS改性沥青，同时采用来自中国湖北省的石灰岩集料。将沥青和集料组合制作沥青混合料旋转压实试件。
(b)切割标准试件。由于得到的沥青混合料旋转压实试件直径为150mm、高度为170mm的试件，如图2(a)，再利用钻芯机和切割机将试件加工成直径为100mm、高度为170mm的标准试件，如图2(b)所示。控制所得标准试件空隙率在4±0.5％范围内。
(c)切割测量样品。根据介电常数高温测试平台对于被测物体的尺寸要求，将所得标准试件加工成厚度为10mm左右的薄片，如图2(c)所示，再从薄片上进行钻芯，得到如图2(d)所示的适合介电常数高温测试平台适用的如图2(e)所示直径为26mm左右和如图2(f)所示厚度为10mm左右的沥青混合料测试试件， 每种类型的集料与沥青的组合的至少准备5个完好无损的平行试验样品。
(2)养生。
本实施例中所用的高温测试平台为长沙三琦电子科技有限公司生产的HTMS10Y1110型，根据介电常数高温测试平台对于被测物体的尺寸要求，将所得标准试件加工成厚度为10mm左右的薄片，如图2(c)所示，再从薄片上进行钻芯，得到如图2(d)所示的适合介电常数高温测试平台适用的如图2(e)所示直径为26mm左右和如图2(f)所示厚度为10mm左右的沥青混合料测试试件，每种类型的集料与沥青的组合的至少准备5个完好无损的平行试验样品。本实施例中养生所采用的设备主要是恒温恒湿箱，设定养生湿度条件分别为50％、60％、70％、80％、90％、100％。
(3)介电常数测试。
本实施例中所采用的设备是介电常数高温测试平台，通常用来测试被测物体的介电常数，设备主要由固定装置、隔离层、测量装置、环境箱、加热装置五个部分组成。待沥青混合料试件达到恒温恒湿状态后，采用介电常数测试平台进行沥青混合料的介电常数测试试验。按照次序先后将50％、60％、70％、80％、90％、100％六种相对湿度条件下养生的沥青混合料试件在1KHz、10KHz、100KHz、1MHz四个频率条件下进行介电常数测量试验，测试电压为2V。
由于3个平行试验样品可能存在一定的变异性，为保证试验数据的可靠性和真实性，若在某一频率、某一温度下平时试验样品介电常数的变异系数超过1％，则证明该试件均匀性较差，需重新选择一批样品进行试验。
(4)建立介电理论模型，介电理论模型的表达式为：
其中，ε为介电常数，ε
b为沥青的介电常数，ε
s为集料的介电常数，d为测试样品厚度，K
H为每单位湿度引入的单位体积内的偶极子数、极化率和局部电场的乘积，H为相对湿度，U为电压值，v
H为空气的体积比例，v
b为沥青的体 积比例，v
s为集料的体积比例。介电理论模型的表达式中K
H＝N
Hα
HE'，N
H为每单位湿度引入的单位体积内的偶极子数，α
H为每单位湿度引入的极化率，E'为电介质中的局部电场。
(5)验证介电理论模型。
测量沥青混合料试件在50％、60％、70％、80％、90％、100％六种相对湿度条件、1KHz、10KHz、100KHz、1MHz四个频率条件下的介电常数，绘制关系图如下图3所示，其中所表述的拟合值数据均为通过前述介电理论模型拟合得到，相关拟合参数的结果如下表2所示。
表2模型参数拟合结果
| 频率(Hz) | v H | v b | v s | U | d | K H | R 2 |
| 1K | 0.04 | 0.396 | 0.9204 | 2 | 0.01 | 65.60 | 0.9519 |
| 10K | 0.04 | 0.396 | 0.9204 | 2 | 0.01 | 37.32 | 0.9593 |
| 100K | 0.04 | 0.396 | 0.9204 | 2 | 0.01 | 16.93 | 0.9525 |
| 1M | 0.04 | 0.396 | 0.9204 | 2 | 0.01 | 4.49 | 0.9547 |
从图3所得沥青混合料在四种频率、六种相对湿度条件下的介电常数测试结果来看，本实施例得到的基于相对湿度的沥青混合料介电模型R
2的拟合优度较好，四种不同频率条件下R
2的拟合优度均在0.95以上，该模型对于沥青混合料的介电常数测定是切实有效的，可以作为量化相对湿度对沥青混合料介电特性影响的理论基础。
基于上述测试数据，下面将分别就频率和相对湿度两个因素的影响进行分析。
a.从频率角度而言，在1KHz～1MHz频率范围内，沥青混合料的介电常数随着频率的增大而减小，说明频率是影响沥青混合料的介电常数的主要因素。与此同时，介电常数值的减小幅度随着相对湿度的增加而增大，在100％相对湿度时的沥青混合料介电常数差值最大为0.6292，在50％相对湿度时的沥青混合料介电常数差值最小为0.2942，可看出相对湿度这一影响因素确实会对介电 常数产生较大的影响。
b.从相对湿度角度而言，在50％～100％相对湿度范围内，沥青混合料的介电常数随着相对湿度的增大而增大，说明相对湿度是影响沥青混合料的介电常数的主要因素。与此同时，介电常数值的增大幅度随着频率的增大而减小，测量在1KHz时的介电常数差值最大为0.2942，在1MHz时的介电常数差值最小为0.1007。
上述基于量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法所进行的分析，能够有效应用于无损检测过程中，提升无损检测设备的检测精度，为无损检测设备的应用推广奠定了基础。
区别于现有技术的情况，本发明提供了一种量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法，通过量化相对湿度，构建关于相对湿度的介电常数理论模型，由此能够减少相对湿度对沥青混合料质量评价的影响，实现无损检测设备检测精度的提升。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
- 一种量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法，其特征在于，其步骤包括：备样、养生、介电常数测定、建立介电理论模型、验证理论模型以及质量评价；所述建立介电理论模型步骤具体包括：基于所述介电常数测定步骤中获取的数据，建立相对湿度与介电常数之间的量化关系，得到介电理论模型；所述质量评价步骤具体包括：根据所述介电理论模型计算电导活化能值，用于评价沥青混合料的质量。
- 根据权利要求1中所述量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法，其特征在于，所述建立介电理论模型步骤中介电理论模型的表达式为：
式中，ε为介电常数，ε b为沥青的介电常数，ε s为集料的介电常数，d为测试样品厚度，K H为每单位湿度引入的单位体积内的偶极子数、极化率和局部电场的乘积，H为相对湿度，U为电压值，v H为空气的体积比例，v b为沥青的体积比例，v s为集料的体积比例。 - 根据权利要求1中所述量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法，其特征在于，所述介电理论模型的表达式中K H＝N Hα HE′；其中，N H为每单位湿度引入的单位体积内的偶极子数，α H为每单位湿度引入的极化率，E′为电介质中的局部电场。
- 根据权利要求1中所述量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法，其特征在于，所述备样步骤具体包括：选取沥青和集料混合制成混合料，经压实、切割、加工后制成试样，每组混合料至少3个平行试样。
- 根据权利要求4中所述量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法，其特征在于，所述备样步骤中的沥青选自SBS改性沥青，集料选自石灰岩；所述试样均为中间开有孔的薄片。
- 根据权利要求5中所述量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法，其特征在于，所述养生步骤具体包括：将试样分别放在若干个湿度指标相异的恒温恒湿箱中进行养生。
- 根据权利要求6中所述量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法，其特征在于，所述介电常数测试步骤具体包括：分别测定经过不同湿度条件养生处理后的试样的介电常数。
- 根据权利要求7中所述量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法，其特征在于，所述介电常数测试步骤中采用介电常数测试平台进行测试，测试温度为30～60℃，测试电压设定值为2V，测试频率为1KHz～1MHz。
- 根据权利要求6中所述量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法，其特征在于，所述验证理论模型步骤具体包括：基于所述介电常数测定步骤中实测的不同湿度条件下介电常数，绘制关于相对湿度-介电常数的实测曲线；基于所述介电理论模型，绘制关于相对湿度-介电常数的模型曲线；对比所述模型曲线与实测曲线的拟合度大于预设值时，则判定介电理论模型有效。
- 根据权利要求9中所述量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法，其特征在于，同所述模型曲线与实测曲线的拟合度进行对比的预设值为0.95。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011336862.3 | 2020-11-25 | ||
| CN202011336862.3A CN112578005A (zh) | 2020-11-25 | 2020-11-25 | 一种量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2022110910A1 true WO2022110910A1 (zh) | 2022-06-02 |
Family
ID=75123381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/CN2021/112716 WO2022110910A1 (zh) | 2020-11-25 | 2021-08-16 | 一种量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112578005A (zh) |
| WO (1) | WO2022110910A1 (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116577160A (zh) * | 2023-02-20 | 2023-08-11 | 山东省交通科学研究院 | 一种单组分聚氨酯混合料的室内成型方法 |
| CN117606987A (zh) * | 2024-01-22 | 2024-02-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种沥青再生剂渗透扩散性能测试装置与测试方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112578005A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-03-30 | 武汉理工大学 | 一种量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法 |
| CN113626988A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-11-09 | 武汉理工大学 | 沥青混合料含水率预测方法、系统、设备及存储介质 |
| CN113567753B (zh) * | 2021-07-22 | 2022-04-19 | 武汉理工大学 | 沥青混合料的介电等效转换方法、系统、设备及介质 |
| CN114034740A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-02-11 | 武汉理工大学 | 基于介电特性的基层新拌混合料含水率检测方法及系统 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0480654A (ja) * | 1990-07-24 | 1992-03-13 | Kawasaki Steel Corp | 炭素繊維紡糸用ピッチの品質評価法 |
| CN104931331A (zh) * | 2015-04-29 | 2015-09-23 | 长安大学 | 一种沥青路面施工质量检测与评价方法 |
| CN106990143A (zh) * | 2017-02-16 | 2017-07-28 | 北京市道路工程质量监督站 | 一种沥青混合料介电常数的测量方法及系统 |
| US20180024084A1 (en) * | 2016-07-22 | 2018-01-25 | The Texas A&M University System | Method and system for stability determination of asphaltenes utilizing dielectric constant measurements |
| CN109187668A (zh) * | 2018-08-24 | 2019-01-11 | 武汉理工大学 | 基于沥青混合料介电特性的压实度无损检测方法 |
| CN110927222A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-03-27 | 武汉理工大学 | 一种量化温度、频率影响因素的沥青混合料质量评价方法 |
| CN112578005A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-03-30 | 武汉理工大学 | 一种量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140247062A1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-09-04 | Boehringer Ingelheim International Gmbh | Device and method to measure the permeation rate of a packaging |
| US10648939B2 (en) * | 2016-07-22 | 2020-05-12 | The Texas A&M University System | Method and system for stability determination of asphaltenes utilizing dielectric constant measurements |
| CN110361427A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-10-22 | 武汉理工大学 | 一种基于介电特性的沥青混合料级配评价方法 |
-
2020
- 2020-11-25 CN CN202011336862.3A patent/CN112578005A/zh active Pending
-
2021
- 2021-08-16 WO PCT/CN2021/112716 patent/WO2022110910A1/zh active Application Filing
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0480654A (ja) * | 1990-07-24 | 1992-03-13 | Kawasaki Steel Corp | 炭素繊維紡糸用ピッチの品質評価法 |
| CN104931331A (zh) * | 2015-04-29 | 2015-09-23 | 长安大学 | 一种沥青路面施工质量检测与评价方法 |
| US20180024084A1 (en) * | 2016-07-22 | 2018-01-25 | The Texas A&M University System | Method and system for stability determination of asphaltenes utilizing dielectric constant measurements |
| CN106990143A (zh) * | 2017-02-16 | 2017-07-28 | 北京市道路工程质量监督站 | 一种沥青混合料介电常数的测量方法及系统 |
| CN109187668A (zh) * | 2018-08-24 | 2019-01-11 | 武汉理工大学 | 基于沥青混合料介电特性的压实度无损检测方法 |
| CN110927222A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-03-27 | 武汉理工大学 | 一种量化温度、频率影响因素的沥青混合料质量评价方法 |
| CN112578005A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-03-30 | 武汉理工大学 | 一种量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| YU XIAOHE , LUO RONG , WANG JINTENG , WANG BIAO: "Influence of Relative Humidity on the Dielectric Properties of Asphalt Mixture", JOURNAL OF HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE EDITION;), vol. 49, no. 1, 27 October 2020 (2020-10-27), pages 106 - 109, XP055933812, ISSN: 1671-4512, DOI: 10.13245/j.hust.210118 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116577160A (zh) * | 2023-02-20 | 2023-08-11 | 山东省交通科学研究院 | 一种单组分聚氨酯混合料的室内成型方法 |
| CN116577160B (zh) * | 2023-02-20 | 2024-03-19 | 山东省交通科学研究院 | 一种单组分聚氨酯混合料的室内成型方法 |
| CN117606987A (zh) * | 2024-01-22 | 2024-02-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种沥青再生剂渗透扩散性能测试装置与测试方法 |
| CN117606987B (zh) * | 2024-01-22 | 2024-04-19 | 哈尔滨工业大学 | 一种沥青再生剂渗透扩散性能测试装置与测试方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112578005A (zh) | 2021-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2022110910A1 (zh) | 一种量化相对湿度因素的沥青混合料质量评价方法 | |
| WO2022105321A1 (zh) | 基于温度-频率等效模型的沥青混合料质量评价方法 | |
| Zhang et al. | Insulation condition diagnosis of oil-immersed paper insulation based on non-linear frequency-domain dielectric response | |
| Woo et al. | Characterizing fiber dispersion in cement composites using AC-Impedance Spectroscopy | |
| Liu et al. | Quantitative evaluation for moisture content of cellulose insulation material in paper/oil system based on frequency dielectric modulus technique | |
| CN110705003B (zh) | 基于深度拟合建立频域介电响应特征指纹数据库的方法 | |
| CN110927222A (zh) | 一种量化温度、频率影响因素的沥青混合料质量评价方法 | |
| Jung et al. | New methodology for density and water content by time domain reflectometry | |
| CN108828413B (zh) | 基于介电响应特性的变压器绝缘纸板老化定量评估方法 | |
| Sánchez et al. | Moisture distribution in partially saturated concrete studied by impedance spectroscopy | |
| Villain et al. | Determination of concrete water content by coupling electromagnetic methods: Coaxial/cylindrical transition line with capacitive probes | |
| Zhang et al. | Improved method for measuring moisture content of mineral-oil-impregnated cellulose pressboard based on dielectric response | |
| Fan et al. | The effects of damage and self-healing on impedance spectroscopy of strain-hardening cementitious materials | |
| Xu et al. | Extracting frequency spectroscopy of oil-immersed paper based on Havriliak–Negami model without known insulation structure of transformer | |
| Gandía-Romero et al. | Influence of the area and distance between electrodes on resistivity measurements of concrete | |
| US10816535B2 (en) | Method of assessing drying depth of cementitious material | |
| US20050279178A1 (en) | Method, apparatus and system for monitoring hardening and forecasting strength of cementitious material | |
| Al-Mattarneh | Enhancement of parallel plate sensor for electromagnetic characterization of material | |
| Zhang et al. | A novel genetic algorithm based method for measuring complex permittivity of thin samples in the compact radar frequency band | |
| Villain et al. | Use of frequency power law to link the results of two EM testing methods for the characterization of humid concretes | |
| CN113792475A (zh) | 基于加权knn算法考虑变压器老化效应的水分含量评估方法 | |
| Bore et al. | On reconstructing the soil shrinkage characteristic curve by dielectric spectroscopy | |
| Kusak et al. | Monitoring of concrete hydration by electrical measurement methods | |
| Pluta et al. | Non-destructive impedance spectroscopy measurement for soil characteristics | |
| Schwing et al. | Experimental study on the relationship of mechanic and hydraulic state variables, and the dielectric properties of clays |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21896415 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21896415 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |