一种高性能沥青混合料的制备方法及应用方法 |
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申请号 | CN202311836384.6 | 申请日 | 2023-12-27 | 公开(公告)号 | CN117901294A | 公开(公告)日 | 2024-04-19 |
申请人 | 杭州湾绿色养护(嘉兴)股份有限公司; | 发明人 | 吕彬; 刘盖; 张帆; 吕惠成; 张德宇; 陈坤; 邢锋锋; 李云; 丁星辉; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种高性能 沥青 混合料的制备方法及应用方法,涉及材料科学领域,解决的问题是:现有高性能沥青混合料生产效率低、抗老化性不佳、易剥落、开裂的问题,首先准备所述高性能沥青混合料的制备原料,并构建高性能沥青混合料制备装置;然后通过所述原料预处理模 块 将所述制备原料进行 破碎 、筛分、除尘和干燥;通过所述储料配料模块计算预处理后的所述制备原料的最优配比,并按照最优配比进行称量配料;再进行所述沥青基质的改性处理和所述 骨料 的 表面处理 ,混合处理所述制备原料,并回收排放物质,同时通过中央控制莫跨骑对制备过程进行控制,本发明能够提高生产效率、保证产品 质量 和降低能耗排放。 | ||||||
权利要求 | 1.一种高性能沥青混合料的制备方法,其特征在于:所述制备方法包括: |
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说明书全文 | 一种高性能沥青混合料的制备方法及应用方法技术领域[0001] 本发明涉及材料科学领域,且更具体地涉及一种高性能沥青混合料的制备方法及应用方法。 背景技术[0002] 道路材料是公路、城市道路、机场、码头等交通工程中的重要材料之一。沥青混合料是道路材料中应用最广泛的一种,用于修建和维护道路,随着经济的发展和人民生活质量的提高,交通量不断增加,人们对道路的要求越来越高,如平稳、舒适、安全、环保等方面的性能。然而,市场上已有的传统沥青混合料在性能方面存在着不足,如抗老化性不佳,易剥落、开裂等。同时,在随着道路交通量的不断增加,交通噪音污染问题也愈发突出。传统的沥青混合料在一定程度上已经不能满足这些要求,高性能沥青混合料具有优异的耐久性、稳定性和抗裂性能。因此研究高性能沥青混合料的制备方法及应用方法具有重要的现实意义。 [0003] 但是,目前高性能沥青混合料的制备方法,生产效率较低,无法满足大规模工程的需求;现有技术中,对原材料的预处理和配料过程不够严格,容易受到环境和操作人员的影响,导致原料质量不稳定;现有技术采用简单的配料方式,例如体积计量等,难以保证沥青、骨料、石料等原材料的比例和质量满足工程要求,且容易出现误差;现有技术采用传统混合方式,混合过程不够均匀,容易出现混合料内部质量差异的问题,影响沥青混合料的整体性能;现有技术中,对制备过程的控制不够精确,无法有效地避免人为因素和误差的影响,影响沥青混合料的品质和性能。现有的高性能沥青混合料制备方法可能需要使用较多的化学添加剂,这些添加剂可能会对环境产生一定的影响。 [0004] 因此,本发明公开了一种高性能沥青混合料的制备方法及应用方法,通过构建高性能沥青混合料制备装置,对原料进行准备、预处理、配料、初步加工、混合处理多个环节进行优化和改进,从而提高生产效率、保证产品质量和降低能耗排放。 发明内容[0005] 针对现有技术的不足,本发明公开了一种高性能沥青混合料的制备方法及应用方法,能够提高生产效率、保证产品质量和降低能耗排放;采用移动模块和中央控制模块对生产过程进行快速转移和调控,可以大大提高生产效率和施工效果;通过模拟寻优算法模型计算所述制备原料的最优配比,并采用计量罐和负荷传感器进行配料称重,从而保证了制备过程中的配比准确性;通过初步加工模块对沥青基质进行改性处理和骨料表面处理,以增强沥青与骨料之间的黏着力和稳定性;采用混合机进行加热、搅拌和混合制备,并通过热交换器回收和利用排放废气中的热量,从而提高了生产效率并降低了能源消耗和环境污染;通过中央控制模块对制备过程进行调控,采用可编程逻辑控制器和模糊混合逻辑控制模型来保证生产过程的稳定性和一致性;高品质、高效率、环保。 [0006] 本发明采用以下技术方案: [0007] 一种高性能沥青混合料的制备方法,所述制备方法包括: [0008] 步骤一、准备所述高性能沥青混合料的制备原料,并构建高性能沥青混合料制备装置; [0009] 所述制备原料包括沥青基质、骨料、石料、表面处理剂、沥青稀释剂和沥青改性剂,所述高性能沥青混合料制备装置包括储料配料模块、原料预处理模块、初步加工模块、混合料制备模块、中央控制模块、移动模块和排放回收模块,所述移动模块采用轮式底盘和拖挂式结构快速转移至施工地点进行生产; [0010] 步骤二、预处理所述制备原料; [0011] 通过所述原料预处理模块将所述制备原料进行破碎、筛分、除尘和干燥,所述原料预处理模块通过石料破碎机将所述石料粉碎成不同粒径的石料颗粒,并通过振动筛对所述石料颗粒进行粒径筛分,所述石料颗粒的粒径包括5mm、10mm和15mm,所述原料预处理模块采用压滤机分离所述沥青基质、骨料和石料颗粒中的杂质,并采用干燥机对所述骨料和石料颗粒进行干燥处理,干燥温度为120‑180℃,干燥时间为20‑30s,所述原料预处理模块通过输送管道将预处理后的所述制备原料传输至所述储料配料模块进行储存和称量; [0012] 步骤三、按照配比称量所述制备原料; [0013] 通过所述储料配料模块计算预处理后的所述制备原料的最优配比,并按照最优配比进行称量配料,所述储料配料模块采用储料仓储存预处理后的所述制备原料,并采用计量罐和负荷传感器进行配料称重,所述储料配料模块通过模拟寻优算法模型计算所述制备原料的最优配比,并通过下料开关阀控制所述制备原料的下料量; [0014] 步骤四、初步加工所述制备原料; [0015] 通过所述初步加工模块进行所述沥青基质的改性处理和所述骨料的表面处理; [0016] 步骤五、混合处理所述制备原料,并回收排放物质; [0017] 初步加工后的所述制备原料通过所述输送管道传输至所述混合料制备模块,所述混合料制备模块通过混合机进行加热、搅拌和混合制备,所述混合机的预热温度为70℃‑120℃,所述混合机的混合温度为150‑180℃,所述混合机的搅拌时间为45‑60s,所述排放回收模块采用热交换器将排放废气中的热量传递给热媒介,所述热媒介通过吸收废气中的热量对所述混合机进行加热; [0018] 步骤六、对制备过程进行控制; [0019] 通过中央控制模块对所述高性能沥青混合料的制备过程进行调控,所述中央控制模块通过可编程逻辑控制器和模糊混合逻辑控制模型控制所述高性能沥青混合料的制备过程。 [0020] 作为本发明进一步的技术方案,所述模拟寻优算法模型基于所述制备原料的比例样本与所述高性能沥青混合料的性能指标数据建立关联数据集,所述制备原料的比例样本集合为D={d1,...,di,...,dn},1≤i≤n,第i个所述制备原料的比例样本di的经验熵为: [0021] [0022] 在公式(1)中,pi为第i个所述制备原料的比例样本为的最优配比概率,H(Di)为第i个所述制备原料的比例样本成为最优配比需要的经验熵,n为所述制备原料的比例样本的总数,i为所述制备原料的比例样本的序数; [0023] 不同所述制备原料的比例产生的性能效果集合为A={a1,a2,...,av},所述性能效果的类别包括耐久性、稳定性、粘附性和抗剪强度,采用所述性能效果将所述制备原料的比例样本集合D划分为(D1,D2,...,DJ,...,Dv),将D划分为子集的经验熵输出函数公式为: [0024] [0025] 在公式(2)中,H(D)为将D划分为子集的经验熵,SiJ为子集DJ的类别样本,V为D划分为子集的数量, 为第i个所述制备原料的比例样本成为最优配比需要的经验熵的均值,J为D划分为子集的序数; [0026] 所述模拟寻优算法模型根据适应度函数计算当前所述制备原料的比例适应度,并更新基于适应度更新经验熵,适应度函数公式为: [0027] [0028] 在公式(3)中,f(D)为适应度函数,c1和c2为加速系数,用于控制全局最优解和个体历史经验对经验熵调整的影响程度,0<c1≠c2<2,g为惯性系数,用于控制搜索空间的利用程度,r1和r2为随机数,用于增加搜索空间的多样性,通过迭代计算搜索所述制备原料的最优配比。 [0029] 根作为本发明进一步的技术方案,所述高性能沥青混合料的组分占比包括所述沥青基质70‑85%、所述骨料10‑20%、所述石料10‑15%、所述表面处理剂0.5‑2%、所述沥青稀释剂0.5‑5%、所述沥青改性剂1‑5%。 [0030] 作为本发明进一步的技术方案,所述初步加工模块包括加热反应罐、搅拌机和涡流床,所述沥青基质通过所述输送管道加入所述加热反应罐中,所述加热反应罐通过电加热方式将所述沥青基质加热至160‑180℃,所述初步加工模块通过所述输送管道将所述沥青稀释剂加至所述沥青基质中进行稀释,并通过所述搅拌机进行搅拌,搅拌时间为5‑10分钟,所述沥青基质稀释后浓度为35%‑50%,所述初步加工模块通过所述输送管道将所述沥青改性剂缓慢加至稀释后的所述沥青基质中,并通过所述搅拌机搅拌至充分分散,搅拌时间为5‑15分钟,完成所述沥青基质的改性处理;所述涡流床采用高速旋转圆锥形容器将所述表面处理剂均匀喷涂至所述骨料的表面,所述高速旋转圆锥形容器的转速为2000‑3000rpm,喷涂时间为5‑10s,重复喷涂2‑3次。 [0031] 作为本发明进一步的技术方案,所述沥青稀释剂的组分质量占比包括石油醚15‑45%、石油醚烃15‑45%和溶剂油10‑70%,所述沥青改性剂的组分质量占比包括丁苯橡胶 15‑30%、苯丙橡胶5‑15%份和乙丙橡胶5‑15%,所述丁苯橡胶与所述沥青基质发生改性反应的化学反应式为: [0032] C4H6+nC10H16→[‑OCOC6H4COOCH2CH2‑]n+nH2O (4) [0033] 在公式(4)中,n表示反应物的摩尔数,m表示生成物的聚合度,(C11H14)n表示改性沥青分子式,C4H6表示丁苯橡胶,C10H16表示沥青基质,H20表示水,[‑OCOC6H4COOCH2CH2‑]n表示生成改性沥青; [0034] 所述苯丙橡胶与所述沥青基质发生改性反应的化学反应式为: [0035] C6H5‑CH=CH2+nC10H16→[‑OCOC6H4COOCH2CH2‑]n+nH2O (5) [0036] 在公式(5)中,C6H5‑CH=CH2表示苯丙橡胶,n表示反应物的摩尔数,m表示生成物的聚合度,C10H16表示沥青基质,H2O表示水,[‑OCOC6H4COOCH2CH2‑]n表示生成改性沥青; [0037] 所述乙丙橡胶与所述沥青基质发生改性反应的化学反应式: [0038] CH2=CH‑CH=CH2+nC10H16→[‑OCOC6H4COOCH2CH2‑]n+nH2O(6) [0039] 在公式(6)中,CH2=CH‑CH=CH2代表乙丙橡胶,n表示反应物的摩尔数,m表示生成物的聚合度,C10H16表示沥青基质,H2O表示水,[‑OCOC6H4COOCH2CH2‑]n表示生成改性沥青,在所述沥青基质发生改性反应的过程中,反应生成的水通过蒸发产热进行循环利用。 [0040] 作为本发明进一步的技术方案,所述骨料的组分质量占比包括粗骨料50‑75%、细骨料15‑49%和填充料0.1‑10%,所述表面处理剂的组分质量占比包括树脂1‑5%、酚醛树脂2‑5%和羟基乙基纤维素0.1‑2%。 [0042] S1、接收控制变量的输入,通过所述输入层接收运行参数的输入,并将所述运行参数定量化为模糊变量或模糊集合; [0043] S2、确定控制的目标和参数,通过所述数据层从输入参数中获取计算参数和限制条件,控制目标包括所述储料配料模块、原料预处理模块、初步加工模块、混合料制备模块、移动模块和排放回收模块; [0044] S3、数据模糊化处理,所述模糊化层通过模糊处理将输入的数据转换为模糊值,所述模糊值包括所述高性能沥青混合料制备装置的质量、温度和压力特征; [0045] S4、建立模糊规则,采用所述模糊规则层建立输入变量和输出变量之间的映射关系,所述模糊规则层通过描述不同输入变量对输出变量的影响关系控制制备过程中的各项参数和指标; [0046] S5、确定需要调整的控制变量的大小和方向,所述模糊推理层基于模糊规则进行推理,所述模糊推理层通过推理引擎确定需要调整的控制变量的大小和方向; [0047] S6、建立全局的控制机制,通过所述调节控制层实现对不同参数关注程度的调整,所述调节控制层通过自适应参数选择方式保持控制变量与期望值的一致性; [0048] S7、结果输出,通过输出层对控制决策结果进行输出。 [0049] 作为本发明进一步的技术方案,一种高性能沥青混合料的应用方法,所述一种高性能沥青混合料的应用方法包括以下步骤: [0050] 步骤1、制备所述高性能沥青混合料,基于所述制备方法和施工场地面积制备所述高性能沥青混合料; [0051] 步骤2、清理路面,采用扫地机清除路面上的灰尘、碎石和泥土杂质,并采用高压水枪对路面进行冲洗; [0053] 步骤4、碾压和成型,通过动压式压路机对铺设好的所述高性能沥青混合料进行压实处理,所述动压式压路机通过振动或轴向的压力进行压实; [0055] 积极有益效果: [0056] 本发明公开了一种高性能沥青混合料的制备方法及应用方法,能够提高生产效率、保证产品质量和降低能耗排放;采用移动模块和中央控制模块对生产过程进行快速转移和调控,可以大大提高生产效率和施工效果;通过模拟寻优算法模型计算所述制备原料的最优配比,并采用计量罐和负荷传感器进行配料称重,从而保证了制备过程中的配比准确性;通过初步加工模块对沥青基质进行改性处理和骨料表面处理,以增强沥青与骨料之间的黏着力和稳定性;采用混合机进行加热、搅拌和混合制备,并通过热交换器回收和利用排放废气中的热量,从而提高了生产效率并降低了能源消耗和环境污染;通过中央控制模块对制备过程进行调控,采用可编程逻辑控制器和模糊混合逻辑控制模型来保证生产过程的稳定性和一致性;高品质、高效率、环保。附图说明 [0057] 图1为本发明一种高性能沥青混合料的制备方法的流程架构图; [0058] 图2为本发明一种高性能沥青混合料的制备方法中聚氨酯原液制备的整体架构图; [0059] 图3为本发明一种高性能沥青混合料的制备方法中高性能沥青混合料的含量占比示意图; [0060] 图4本发明一种高性能沥青混合料的制备方法中模糊混合逻辑控制模型的流程架构图; [0061] 图5本发明一种高性能沥青混合料的应用方法的流程架构图。 具体实施方式[0062] 下面将结合本发明实施例中的附图,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,都属于本发明保护的范围。 [0063] 实施例1 [0064] 一种高性能沥青混合料的制备方法,所述制备方法包括: [0065] 步骤一、准备所述高性能沥青混合料的制备原料,并构建高性能沥青混合料制备装置; [0066] 所述制备原料包括沥青基质、骨料、石料、表面处理剂、沥青稀释剂和沥青改性剂,所述高性能沥青混合料制备装置包括储料配料模块、原料预处理模块、初步加工模块、混合料制备模块、中央控制模块、移动模块和排放回收模块,所述移动模块采用轮式底盘和拖挂式结构快速转移至施工地点进行生产; [0067] 步骤二、预处理所述制备原料; [0068] 通过所述原料预处理模块将所述制备原料进行破碎、筛分、除尘和干燥,所述原料预处理模块通过石料破碎机将所述石料粉碎成不同粒径的石料颗粒,并通过振动筛对所述石料颗粒进行粒径筛分,所述石料颗粒的粒径包括5mm、10mm和15mm,所述原料预处理模块采用压滤机分离所述沥青基质、骨料和石料颗粒中的杂质,并采用干燥机对所述骨料和石料颗粒进行干燥处理,干燥温度为120,干燥时间为20,所述原料预处理模块通过输送管道将预处理后的所述制备原料传输至所述储料配料模块进行储存和称量; [0069] 步骤三、按照配比称量所述制备原料; [0070] 通过所述储料配料模块计算预处理后的所述制备原料的最优配比,并按照最优配比进行称量配料,所述储料配料模块采用储料仓储存预处理后的所述制备原料,并采用计量罐和负荷传感器进行配料称重,所述储料配料模块通过模拟寻优算法模型计算所述制备原料的最优配比,并通过下料开关阀控制所述制备原料的下料量; [0071] 步骤四、初步加工所述制备原料; [0072] 通过所述初步加工模块进行所述沥青基质的改性处理和所述骨料的表面处理; [0073] 步骤五、混合处理所述制备原料,并回收排放物质; [0074] 初步加工后的所述制备原料通过所述输送管道传输至所述混合料制备模块,所述混合料制备模块通过混合机进行加热、搅拌和混合制备,所述混合机的预热温度为70℃,所述混合机的混合温度为150℃,所述混合机的搅拌时间为45s,所述排放回收模块采用热交换器将排放废气中的热量传递给热媒介,所述热媒介通过吸收废气中的热量对所述混合机进行加热; [0075] 步骤六、对制备过程进行控制; [0076] 通过中央控制模块对所述高性能沥青混合料的制备过程进行调控,所述中央控制模块通过可编程逻辑控制器和模糊混合逻辑控制模型控制所述高性能沥青混合料的制备过程。 [0077] 本实施例以本方法制备的高性能沥青混合料(A组)和传统方法制作的高性能沥青混合料(B组)作为研究对象,将两种沥青混合料铺设在相同的路面上,并按照相同的工艺要求进行施工,分别铺设3组10m×10m本方法制备的高性能沥青混合料(A组)和传统方法制作的高性能沥青混合料(B组)进行耐久性实验,通过人工加重车轮自动模拟车辆行驶,在不同时间段内检测路面平整度、裂缝、波浪形变形等指标,计算出不同时间段内路面质量损失率,求三组的平均值,记录在表1中。 [0078] 表1对比统计表 [0079] [0080] [0081] 从表1中可以看出,采用本方法制备的高性能沥青混合料(A组)在耐久性实验中表现出更好的性能,相对于传统方法制作的高性能沥青混合料(B组),A组在6个月内的路面质量损失率约比B组减少50%左右。这表明,本方法制备的高性能沥青混合料具有更为稳定的路面性能,能够延长道路的使用寿命,提高道路的耐久性和维修性。 [0082] 实施例2 [0083] 一种高性能沥青混合料的制备方法,所述制备方法包括: [0084] 步骤一、准备所述高性能沥青混合料的制备原料,并构建高性能沥青混合料制备装置; [0085] 所述制备原料包括沥青基质、骨料、石料、表面处理剂、沥青稀释剂和沥青改性剂,所述高性能沥青混合料制备装置包括储料配料模块、原料预处理模块、初步加工模块、混合料制备模块、中央控制模块、移动模块和排放回收模块,所述移动模块采用轮式底盘和拖挂式结构快速转移至施工地点进行生产; [0086] 步骤二、预处理所述制备原料; [0087] 通过所述原料预处理模块将所述制备原料进行破碎、筛分、除尘和干燥,所述原料预处理模块通过石料破碎机将所述石料粉碎成不同粒径的石料颗粒,并通过振动筛对所述石料颗粒进行粒径筛分,所述石料颗粒的粒径包括5mm、10mm和15mm,所述原料预处理模块采用压滤机分离所述沥青基质、骨料和石料颗粒中的杂质,并采用干燥机对所述骨料和石料颗粒进行干燥处理,干燥温度为180℃,干燥时间为30s,所述原料预处理模块通过输送管道将预处理后的所述制备原料传输至所述储料配料模块进行储存和称量; [0088] 步骤三、按照配比称量所述制备原料; [0089] 通过所述储料配料模块计算预处理后的所述制备原料的最优配比,并按照最优配比进行称量配料,所述储料配料模块采用储料仓储存预处理后的所述制备原料,并采用计量罐和负荷传感器进行配料称重,所述储料配料模块通过模拟寻优算法模型计算所述制备原料的最优配比,并通过下料开关阀控制所述制备原料的下料量; [0090] 步骤四、初步加工所述制备原料; [0091] 通过所述初步加工模块进行所述沥青基质的改性处理和所述骨料的表面处理; [0092] 步骤五、混合处理所述制备原料,并回收排放物质; [0093] 初步加工后的所述制备原料通过所述输送管道传输至所述混合料制备模块,所述混合料制备模块通过混合机进行加热、搅拌和混合制备,所述混合机的预热温度为120℃,所述混合机的混合温度为180℃,所述混合机的搅拌时间为60s,所述排放回收模块采用热交换器将排放废气中的热量传递给热媒介,所述热媒介通过吸收废气中的热量对所述混合机进行加热; [0094] 步骤六、对制备过程进行控制; [0095] 通过中央控制模块对所述高性能沥青混合料的制备过程进行调控,所述中央控制模块通过可编程逻辑控制器和模糊混合逻辑控制模型控制所述高性能沥青混合料的制备过程。 [0096] 本实施例以本方法制备的高性能沥青混合料(A组)和传统方法制作的高性能沥青混合料(B组)作为研究对象,将两种沥青混合料铺设在相同的路面上,并按照相同的工艺要求进行施工,分别铺设3组10m×10m本方法制备的高性能沥青混合料(A组)和传统方法制作的高性能沥青混合料(B组)进行耐久性实验,通过人工加重车轮自动模拟车辆行驶,在不同时间段内检测路面平整度、裂缝、波浪形变形等指标,计算出不同时间段内路面质量损失率,求三组的平均值,记录在表2中。 [0097] 表2对比统计表 [0098] [0099] [0100] 从表2中可以看出,采用本方法制备的高性能沥青混合料(A组)在耐久性实验中表现出更好的性能,相对于传统方法制作的高性能沥青混合料(B组),A组在6个月内的路面质量损失率约比B组减少50%左右。这表明,本方法制备的高性能沥青混合料具有更为稳定的路面性能,能够延长道路的使用寿命,提高道路的耐久性和维修性。 [0101] 实施例3 [0102] 在上述实施例中,所述模拟寻优算法模型基于所述制备原料的比例样本与所述高性能沥青混合料的性能指标数据建立关联数据集,所述制备原料的比例样本集合为D={d1,...,di,...,dn},1≤i≤n,第i个所述制备原料的比例样本di的经验熵为: [0103] [0104] 在公式(1)中,pi为第i个所述制备原料的比例样本为的最优配比概率,H(Di)为第i个所述制备原料的比例样本成为最优配比需要的经验熵,n为所述制备原料的比例样本的总数,i为所述制备原料的比例样本的序数; [0105] 不同所述制备原料的比例产生的性能效果集合为A={a1,a2,...,av},所述性能效果的类别包括耐久性、稳定性、粘附性和抗剪强度,采用所述性能效果将所述制备原料的比例样本集合D划分为(D1,D2,...,DJ,...,DV),将D划分为子集的经验熵输出函数公式为: [0106] [0107] 在公式(2)中,H(D)为将D划分为子集的经验熵,SiJ为子集DJ的类别样本,V为D划分为子集的数量, 为第i个所述制备原料的比例样本成为最优配比需要的经验熵的均值,J为D划分为子集的序数; [0108] 所述模拟寻优算法模型根据适应度函数计算当前所述制备原料的比例适应度,并更新基于适应度更新经验熵,适应度函数公式为: [0109] [0110] 在公式(3)中,f(D)为适应度函数,c1和c2为加速系数,用于控制全局最优解和个体历史经验对经验熵调整的影响程度,0<c1≠c2<2,g为惯性系数,用于控制搜索空间的利用程度,r1和r2为随机数,用于增加搜索空间的多样性,通过迭代计算搜索所述制备原料的最优配比。 [0111] 在具体实施例中,所述储料配料模块通过模拟寻优算法模型计算预处理后的所述制备原料的最优配比,并按照最优配比进行称量配料。该模块采用储料仓储存预处理后的所述制备原料,并采用计量罐和负荷传感器进行配料称重。通过下料开关阀控制所述制备原料的下料量。所述模拟寻优算法模型可以采用多种方法,例如线性规划、非线性规划、遗传算法、粒子群优化算法等。该模型根据预处理后的制备原料的性质和需求,以及工程实践中的约束条件,如成本、环境、制备工艺等,计算出最优的原料配比。这种方法可以提高制备原料的利用效率,降低生产成本,同时保证制备出的高性能沥青混合料的质量和性能。模拟寻优算法模型的工作硬件环境可以包括以下几种: [0112] 计算机:模拟寻优算法模型通常需要在计算机上进行运算和优化,因此需要一台或多台计算机作为硬件环境。 [0113] 处理器:计算机的处理器是进行算法计算和优化的核心组件,需要选择性能较高的处理器来提高计算速度和效率。 [0114] 内存:模拟寻优算法模型需要存储大量的数据和计算结果,因此需要足够的内存来存储和处理这些数据。 [0115] 存储设备:模拟寻优算法模型需要读取和存储大量的数据,因此需要选择高速的存储设备,如固态硬盘(SSD)或者高速硬盘阵列(RAID)。 [0116] 显卡:如果模拟寻优算法模型需要进行图形化展示或者并行计算,可以选择性能较高的显卡来提高计算速度和效率。 [0117] 网络设备:如果模拟寻优算法模型需要与其他设备进行通信或者远程访问,需要选择合适的网络设备来实现数据传输和通信。 [0118] 以上是模拟寻优算法模型的一般工作硬件环境,具体的硬件配置可以根据实际需求和算法模型的复杂程度进行选择和调整。 [0119] 通过上述配方,本实施例采用模拟寻优算法模型(A组)和随机搜索算法(B组)计算所述制备原料的最优配比,并进行基于计算结果制备A、B两种沥青混合料,将两种沥青混合料铺设在相同的路面上,并按照相同的工艺要求进行施工,分别铺设3组10m×10mA、B两种沥青混合料进行性能测试,记录与表3。 [0120] 表3对比统计表 [0121] [0122] 从表3中可以看出,从表3中可以看出,采用本方法制备的高性能沥青混合料(A组)在耐久性实验中表现出更好的性能,相对于传统方法制作的高性能沥青混合料(B组),A组在6个月内的路面质量损失率约比B组减少50%左右。这表明,本方法制备的高性能沥青混合料具有更为稳定的路面性能,能够延长道路的使用寿命,提高道路的耐久性和维修性,相对随机搜索算法(B组)制备的沥青混合料平均稳定度提高约20%左右,平均流值减少约6%左右,平均空隙率减少约14%左右。采用模拟寻优算法模型(A组)制备的沥青混合料在紧实度指标上表现稍好,相对随机搜索算法(B组)制备的沥青混合料平均紧实度提高约1.4%左右。因此,模拟寻优算法模型在沥青混合料的配比优化中具有一定的优势,并且可以制备出性能更优的沥青混合料。 [0123] 实施例4 [0124] 在上述实施例中,所述高性能沥青混合料的组分占比包括所述沥青基质70%、所述骨料10%、所述石料10%、所述表面处理剂0.5%、所述沥青稀释剂0.5%、所述沥青改性剂1%。 [0125] 通过上述配方,本实施例以本方法制备的高性能沥青混合料(A组)和传统方法制作的高性能沥青混合料(B组)作为研究对象,将两种沥青混合料铺设在相同的路面上,并按照相同的工艺要求进行施工,分别选取直径5个300mm和厚度100mm本方法制备的高性能沥青混合料(A组)和传统方法制作的高性能沥青混合料(B组)样本进行稳定性实验,将样本放置在动态稳定性测试仪上,按照标准要求施加荷载,在施加荷载后,记录每个试件的残余变形值,并计算出平均值。比较A组和B组样本的平均残余变形值,从而评估两种沥青混合料的动态稳定性大小,记录在表4中。 [0126] 表4对比统计表 [0127] 样本 A组残余变形值(%) B组残余变形值(%)1 1.9 3.1 2 2.0 3.4 3 2.2 3.6 4 2.1 3.7 5 2.3 3.2 平均 2.1 3.4 [0128] 从表4中可以看出,采用本方法制备的高性能沥青混合料(A组)在动态稳定性实验中表现出更好的性能,相对于传统方法制作的高性能沥青混合料(B组),A组的平均残余变形值约比B组减少40%左右。这表明,本方法制备的高性能沥青混合料具有更好的动态稳定性能,能够抵御车辆的载荷,减少路面沉陷,从而延长道路寿命。 [0129] 实施例5 [0130] 在上述实施例中,所述高性能沥青混合料的组分占比包括所述沥青基质85%、所述骨料20%、所述石料15%、所述表面处理剂2%、所述沥青稀释剂5%、所述沥青改性剂5%。 [0131] 通过上述配方,本实施例以本方法制备的高性能沥青混合料(A组)和传统方法制作的高性能沥青混合料(B组)作为研究对象,将两种沥青混合料铺设在相同的路面上,并按照相同的工艺要求进行施工,分别选取直径5个300mm和厚度100mm本方法制备的高性能沥青混合料(A组)和传统方法制作的高性能沥青混合料(B组)样本进行稳定性实验,将样本放置在动态稳定性测试仪上,按照标准要求施加荷载,在施加荷载后,记录每个试件的残余变形值,并计算出平均值。比较A组和B组样本的平均残余变形值,从而评估两种沥青混合料的动态稳定性大小,记录在表5中。 [0132] 表5对比统计表 [0133]样本 A组残余变形值(%) B组残余变形值(%) 1 1.8 3.1 2 2.1 3.4 3 2.0 3.6 4 2.1 3.7 5 2.3 3.2 平均 2.1 3.4 [0134] 从表5中可以看出,采用本方法制备的高性能沥青混合料(A组)在动态稳定性实验中表现出更好的性能,相对于传统方法制作的高性能沥青混合料(B组),A组的平均残余变形值约比B组减少40%左右。这表明,本方法制备的高性能沥青混合料具有更好的动态稳定性能,能够抵御车辆的载荷,减少路面沉陷,从而延长道路寿命。 [0135] 实施例6 [0136] 在上述实施例中,所述初步加工模块包括加热反应罐、搅拌机和涡流床,所述沥青基质通过所述输送管道加入所述加热反应罐中,所述加热反应罐通过电加热方式将所述沥青基质加热至160℃,所述初步加工模块通过所述输送管道将所述沥青稀释剂加至所述沥青基质中进行稀释,并通过所述搅拌机进行搅拌,搅拌时间为5分钟,所述沥青基质稀释后浓度为35%,所述初步加工模块通过所述输送管道将所述沥青改性剂缓慢加至稀释后的所述沥青基质中,并通过所述搅拌机搅拌至充分分散,搅拌时间为5分钟,完成所述沥青基质的改性处理;所述涡流床采用高速旋转圆锥形容器将所述表面处理剂均匀喷涂至所述骨料的表面,所述高速旋转圆锥形容器的转速为2000rpm,喷涂时间为5s,重复喷涂2次。 [0137] 在上述实施例中,所述沥青稀释剂的组分质量占比包括石油醚15%、石油醚烃15%和溶剂油10%,所述沥青改性剂的组分质量占比包括丁苯橡胶15%、苯丙橡胶5%份和乙丙橡胶5%,所述丁苯橡胶与所述沥青基质发生改性反应的化学反应式为: [0138] C4H6+nC10H16→[‑OCOC6H4COOCH2CH2‑]n+nH2O(4) [0139] 在公式(4)中,n表示反应物的摩尔数,m表示生成物的聚合度,(C11H14)n表示改性沥青分子式,C4H6表示丁苯橡胶,C10H16表示沥青基质,H2O表示水,[‑OCOC6H4COOCH2CH2‑]n表示生成改性沥青; [0140] 所述苯丙橡胶与所述沥青基质发生改性反应的化学反应式为: [0141] C6H5‑CH=CH2+nC10H16→[‑OCOC6H4COOCH2CH2‑]n+nH2O (5) [0142] 在公式(5)中,C6H5‑CH=CH2表示苯丙橡胶,n表示反应物的摩尔数,m表示生成物的聚合度,C10H16表示沥青基质,H2O表示水,[‑OCOC6H4COOCH2CH2‑]n表示生成改性沥青; [0143] 所述乙丙橡胶与所述沥青基质发生改性反应的化学反应式: [0144] CH2=CH‑CH=CH2+nC10H16→[‑OCOC6H4COOCH2CH2‑]n+nH2O (6)[0146] 在公式(6)中,CH2=CH‑CH=CH2代表乙丙橡胶,n表示反应物的摩尔数,m表示生成物的聚合度,C10H16表示沥青基质,H2O表示水,[‑OCOC6H4COOCH2CH2‑]n表示生成改性沥青,在所述沥青基质发生改性反应的过程中,反应生成的水通过蒸发产热进行循环利用。 [0147] 本实施例以本方法制备的高性能沥青混合料(A组)和传统方法制作的高性能沥青混合料(B组)作为研究对象进行粘附性实验,将分别将1m×1m处理过的骨料和改性沥青分别铺设在两个相对的试验架上,将两个试验架贴合压紧粘接60分钟,保证粘附力充分达到,然后将试验架缓慢地拉开,直到两组骨料的粘附力被分离,重复5次,将分离拉力记录在表6中。 [0148] 表6对比统计表 [0149] [0150] [0151] 因此,可以得出结论:在相同的条件下,采用本方法制备的高性能沥青混合料(A组)的表面处理剂与骨料的粘附力更强,相对传统方法制作的高性能沥青混合料(B组),A组的平均粘附力约增加26%。 [0152] 实施例7 [0153] 在上述实施例中,所述初步加工模块包括加热反应罐、搅拌机和涡流床,所述沥青基质通过所述输送管道加入所述加热反应罐中,所述加热反应罐通过电加热方式将所述沥青基质加热至180℃,所述初步加工模块通过所述输送管道将所述沥青稀释剂加至所述沥青基质中进行稀释,并通过所述搅拌机进行搅拌,搅拌时间为10分钟,所述沥青基质稀释后浓度为50%,所述初步加工模块通过所述输送管道将所述沥青改性剂缓慢加至稀释后的所述沥青基质中,并通过所述搅拌机搅拌至充分分散,搅拌时间为15分钟,完成所述沥青基质的改性处理;所述涡流床采用高速旋转圆锥形容器将所述表面处理剂均匀喷涂至所述骨料的表面,所述高速旋转圆锥形容器的转速为3000rpm,喷涂时间为10s,重复喷涂3次。 [0154] 在上述实施例中,所述沥青稀释剂的组分质量占比包括石油醚45%、石油醚烃45%和溶剂油70%,所述沥青改性剂的组分质量占比包括丁苯橡胶30%、苯丙橡胶15%份和乙丙橡胶15%,所述丁苯橡胶与所述沥青基质发生改性反应的化学反应式为: [0155] C4H6+nC10H16→[‑OCOC6H4COOCH2CH2‑]n+nH2O (4) [0156] 在公式(4)中,n表示反应物的摩尔数,m表示生成物的聚合度,(C11H14)n表示改性沥青分子式,C4H6表示丁苯橡胶,C10H16表示沥青基质,H2O表示水,[‑OCOC6H4COOCH2CH2‑]n表示生成改性沥青; [0157] 所述苯丙橡胶与所述沥青基质发生改性反应的化学反应式为: [0158] C6H5‑CH=CH2+nC10H16→[‑OCOC6H4COOCH2CH2‑]n+nH2O (5) [0159] 在公式(5)中,C6H5‑CH=CH2表示苯丙橡胶,n表示反应物的摩尔数,m表示生成物的聚合度,C10H16表示沥青基质,H2O表示水,[‑OCOC6H4COOCH2CH2‑]n表示生成改性沥青; [0160] 所述乙丙橡胶与所述沥青基质发生改性反应的化学反应式: [0161] CH2=CH‑CH=CH2+nC10H16→[‑OCOC6H4COOCH2CH2‑]n+nH2O(6) [0162] 在公式(6)中,CH2=CH‑CH=CH2代表乙丙橡胶,n表示反应物的摩尔数,m表示生成物的聚合度,C10H16表示沥青基质,H2O表示水,[‑OCOC6H4COOCH2CH2‑]n表示生成改性沥青,在所述沥青基质发生改性反应的过程中,反应生成的水通过蒸发产热进行循环利用。 [0163] 本实施例以本方法制备的高性能沥青混合料(A组)和传统方法制作的高性能沥青混合料(B组)作为研究对象进行粘附性实验,将分别将1m×1m处理过的骨料和改性沥青分别铺设在两个相对的试验架上,将两个试验架贴合压紧粘接60分钟,保证粘附力充分达到,然后将试验架缓慢地拉开,直到两组骨料的粘附力被分离,重复5次,将分离拉力记录在表7中。 [0164] 表7对比统计表 [0165]次数 A组粘附力(N) B组粘附力(N) 1 8.4 6.2 2 8.0 6.8 3 8.3 6.1 4 8.5 6.6 5 8.2 6.4 平均 8.2 6.5 [0166] 因此,可以得出结论:在相同的条件下,采用本方法制备的高性能沥青混合料(A组)的表面处理剂与骨料的粘附力更强,相对传统方法制作的高性能沥青混合料(B组),A组的平均粘附力约增加26%。 [0167] 实施例8 [0169] 本实施例以本方法制备的高性能沥青混合料(A组)和传统方法制作的高性能沥青混合料(B组)作为研究对象,将两种沥青混合料铺设在相同的路面上,并按照相同的工艺要求进行施工,分别选取直径5个300mm和厚度100mm本方法制备的高性能沥青混合料(A组)和传统方法制作的高性能沥青混合料(B组)样本进行抗剪强度实验,将样品固定在剪切试验机上,然后施加剪切力来测试沥青混合料与路面的抗剪强度值。测试时可以记录下剪切力与位移之间的关系曲线,以及最大剪切力和剪切位移,记录在表8中。 [0170] 表8对比统计表 [0171] [0172] 从表8中可以看出,采用本方法制备的高性能沥青混合料(A组)在抗剪强度实验中表现出更好的性能,相对于传统方法制作的高性能沥青混合料(B组),A组的最大剪切力约比B组增加25%左右,剪切位移也比B组小。这表明,本方法制备的高性能沥青混合料具有更强的抗剪强度,能够承受更大的剪切力,从而提高道路的承载能力和使用寿命。 [0173] 实施例9 [0174] 在上述实施例中,所述骨料的组分质量占比包括粗骨料75%、细骨料49%和填充料10%,所述表面处理剂的组分质量占比包括树脂5%、酚醛树脂5%和羟基乙基纤维素2%。 [0175] 本实施例以本方法制备的高性能沥青混合料(A组)和传统方法制作的高性能沥青混合料(B组)作为研究对象,将两种沥青混合料铺设在相同的路面上,并按照相同的工艺要求进行施工,分别选取直径5个300mm和厚度100mm本方法制备的高性能沥青混合料(A组)和传统方法制作的高性能沥青混合料(B组)样本进行抗剪强度实验,将样品固定在剪切试验机上,然后施加剪切力来测试沥青混合料与路面的抗剪强度值。测试时可以记录下剪切力与位移之间的关系曲线,以及最大剪切力和剪切位移,记录在表9中。 [0176] 表9对比统计表 [0177] [0178] 从表9中可以看出,采用本方法制备的高性能沥青混合料(A组)在抗剪强度实验中表现出更好的性能,相对于传统方法制作的高性能沥青混合料(B组),A组的最大剪切力约比B组增加25%左右,剪切位移也比B组小。这表明,本方法制备的高性能沥青混合料具有更强的抗剪强度,能够承受更大的剪切力,从而提高道路的承载能力和使用寿命。 [0179] 在上述实施例中,所述模糊混合逻辑控制模型包括输入层、数据层、模糊化层、模糊规则层、模糊推理层、调节控制层和输出层,所述模糊混合逻辑控制模型的工作方法包括以下步骤: [0180] S1、接收控制变量的输入,通过所述输入层接收运行参数的输入,并将所述运行参数定量化为模糊变量或模糊集合; [0181] S2、确定控制的目标和参数,通过所述数据层从输入参数中获取计算参数和限制条件,控制目标包括所述储料配料模块、原料预处理模块、初步加工模块、混合料制备模块、移动模块和排放回收模块; [0182] S3、数据模糊化处理,所述模糊化层通过模糊处理将输入的数据转换为模糊值,所述模糊值包括所述高性能沥青混合料制备装置的质量、温度和压力特征; [0183] S4、建立模糊规则,采用所述模糊规则层建立输入变量和输出变量之间的映射关系,所述模糊规则层通过描述不同输入变量对输出变量的影响关系控制制备过程中的各项参数和指标; [0184] S5、确定需要调整的控制变量的大小和方向,所述模糊推理层基于模糊规则进行推理,所述模糊推理层通过推理引擎确定需要调整的控制变量的大小和方向; [0185] S6、建立全局的控制机制,通过所述调节控制层实现对不同参数关注程度的调整,所述调节控制层通过自适应参数选择方式保持控制变量与期望值的一致性; [0186] S7、结果输出,通过输出层对控制决策结果进行输出。 [0187] 在上述实施例中,一种高性能沥青混合料的应用方法,所述一种高性能沥青混合料的应用方法包括以下步骤: [0188] 步骤1、制备所述高性能沥青混合料,基于所述制备方法和施工场地面积制备所述高性能沥青混合料; [0189] 步骤2、清理路面,采用扫地机清除路面上的灰尘、碎石和泥土杂质,并采用高压水枪对路面进行冲洗; [0190] 步骤3、铺设混合料,通过摊铺机将所述高性能沥青混合料铺设在路面上,所述摊铺机通过控制器和微处理器控制摊铺速度、摊铺宽度和松铺高度; [0191] 步骤4、碾压和成型,通过动压式压路机对铺设好的所述高性能沥青混合料进行压实处理,所述动压式压路机通过振动或轴向的压力进行压实; [0192] 步骤5、接缝处理和养护,通过热焊机对接缝进行处理,并通过在新铺设的高性能沥青混合料表面喷洒封闭剂和覆盖防潮膜防止水分渗透和氧化损伤。 [0193] 虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这些具体实施方式仅是举例说明,本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下,可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如,合并上述方法步骤,从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此,本发明的范围仅由所附权利要求书限定。 |