基于温度-频率等效模型的沥青混合料质量评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于温度‑频率等效模型的沥青混合料质量评价方法，其步骤包括：备样，介电常数测定，建立介电理论模型，建立温度‑频率转换模型，验证温度‑频率转换模型以及质量评价；建立温度‑频率转换模型步骤具体包括：基于介电理论模型建立关于温度、频率之间的量化关系，得到温度‑频率转换模型；质量评价步骤具体包括：根据介电理论模型和温度‑频率转换模型，计算电导活化能值，用于评价沥青混合料的质量。本发明专利技术通过构建温度‑频率等效转换模型，实现了无损检测设备在不同温度、频率条件下检测结果的统一，为无损检测设备的应用推广奠定了基础，并提高了对沥青混合料质量评价的准确度。

【技术实现步骤摘要】
基于温度-频率等效模型的沥青混合料质量评价方法
本专利技术涉及道路工程领域，特别是一种基于温度-频率等效模型的沥青混合料质量评价方法。
技术介绍
采用探地雷达等无损检测设备对沥青路面进行无损检测时，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诊断。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特性的研究主要集中在复合材料介电模型及其应用方面，未充分考虑外界因素对沥青混合料介电特性的影响。从实际检测过程中可知，现有对无损检测设备检测精度造成干扰的主要因素为检测频率和温度。不同的无损检测设备由于在检测过程中对检测深度的要求不同，需要采用不同的检测频率，而沥青混合料在不同频率下的介电特性存在差异，使得众多无损检测设备的检测结果缺乏统一性，无法形成有效的参照。除此之外，由于沥青路面的温度动态变化，并不是恒定的值，而沥青混合料的介电特性在不同温度下存在较大差异，检测结果也无法形成统一。综上所述，如何明确频率、温度因素对于沥青混合料介电特性的影响，使得不同频率和温度条件下的无损检测数据能够形成统一，这是提升无损检测设备检测精度、形成无损检测设备结果统一性的关键。故需要提出一种新的沥青混合料质量评价方案用于解决上述现有技术中所存在的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种基于温度-频率等效模型的沥青混合料质量评价方法，用于解决现有技术中无损检测设备在不同频率、不同温度下检测结果难以统一的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于温度-频率等效模型的沥青混合料质量评价方法，其步骤包括：备样，介电常数测定，建立介电理论模型，建立温度-频率转换模型，验证温度-频率转换模型以及质量评价；建立温度-频率转换模型步骤具体包括：基于介电理论模型建立关于温度、频率之间的量化关系，得到温度-频率转换模型；质量评价步骤具体包括：根据介电理论模型和温度-频率转换模型，计算电导活化能值，用于评价沥青混合料的质量。其中，建立介电理论模型的步骤具体包括：量化温度、频率影响因素，并建立介电理论模型；介电理论模型的表达式为：该式中，ε为沥青混合料的介电常数，ε0为真空介电常数，d为测试样品厚度，tanδ为损耗角正切值，Ei为沥青混合料中某一组分的电导活化能，Ai'为沥青混合料中某一电导率比例系数与电导常数的乘积，n为沥青混合料的中单一组分的总数，f为测试频率，r为测试样品的半径，K为Boltzmann常数，T为开尔文温度差；Ai'＝γi·Ai，且γi为混合料中某一组分的电导率比例系数。其中，建立温度-频率转换模型步骤具体包括：基于介电理论模型，令温度为定值，频率为变量，得到关于介电常数的第一变化值Δε1；基于介电理论模型，令频率为定值，温度为变量，得到关于介电常数的第二变化值Δε2；匹配第一变化值Δε1和第二变化值Δε2，满足Δε1＝Δε2，得到关于沥青混合料介电常数的温度-频率转换模型；温度-频率转换模型的表达式为：该式中，E为电导活化能，K为Boltzmann常数，T0为初始时刻的开尔文温度，T1为某时刻的开尔文温度，f0为初始时刻的检测频率，f1为某时刻的检测频率。其中，第一变化值的表达式为：该式中，f0为初始时刻的频率，f1为某时刻的频率，tanδ0为初始的损耗角正切值，tanδ1为某一时刻的损耗角正切值，ε0为真空介电常数，d为测试样品厚度，E为沥青混合料的电导活化能，A为沥青混合料的电导率比例系数，r为测试样品的半径，K为Boltzmann常数，T0为开尔文温度差。其中，第二变化值的表达式为：该式中，T0为初始时刻的开尔文温度，T1为某时刻的开尔文温度，tanδ0为初始的损耗角正切值，tanδ1为某一时刻的损耗角正切值，ε0为真空介电常数，d为测试样品厚度，E为沥青混合料的电导活化能，A为沥青混合料的电导率比例系数，r为测试样品的半径，K为Boltzmann常数，f0为初始时刻的频率。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5个平行试样；备样步骤中沥青选自70#基质沥青和SBS改性沥青中的任意一种，集料选自石灰岩；试样为具有中间开孔的薄片。其中，介电常数测定步骤具体包括：测定试样在不同温度和频率下的介电常数与损耗角正切值。其中，介电常数测定步骤中测试平台为介电常数测试平台，介电常数测试的参数为：升温速率0.4K/min，温度实际偏差为±273.45K，温度范围为30～60℃，测试电压设定值为2V，测试频率范围为1～500KHz。其中，验证温度-频率转换模型步骤具体包括：基于介电常数测定步骤中实测的不同温度和频率条件下介电常数与损耗角正切值，绘制关于温度-介电常数的实测曲线；基于温度-频率等效转换模型，绘制转换关于温度-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，则判定温度-频率等效转换方法有效。本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术提供了一种基于温度-频率等效模型的沥青混合料质量评价方法，通过构建温度-频率等效转换模型，实现了无损检测设备在不同温度、频率条件下检测结果的统一，为无损检测设备的应用推广奠定了基础，并提高了对沥青混合料质量评价的准确度。附图说明图1是本专利技术中基于温度-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是本专利技术实施例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是本专利技术实施例1中两组沥青混合料关于介电常数的拟合度对比图：a为70#基质沥青+石灰岩样品关于介电常数的拟合度对比图，b为SBS改性沥青+石灰岩样品关于介电常数的拟合度对比图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，均属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，图1是本专利技术中基于温度-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。本专利技术中基于温度-频率等效模型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5个平行试样；本实施方式中，沥青选自70#基质沥青和SBS改性沥青中的任意一种，集料选自石灰岩，试样为具有中间开孔的薄片；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，介电常数测定。本步骤中，具体地，测定试样在不同温度和频率下的介电常数与损耗角正切值，并计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于温度-频率等效模型的沥青混合料质量评价方法，其特征在于，其步骤包括：备样，介电常数测定，建立介电理论模型，建立温度-频率转换模型，验证温度-频率转换模型以及质量评价；/n所述建立温度-频率转换模型步骤具体包括：基于介电理论模型建立关于温度、频率之间的量化关系，得到温度-频率转换模型；/n所述质量评价步骤具体包括：根据所述介电理论模型和温度-频率转换模型，计算电导活化能值，用于评价沥青混合料的质量。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于温度-频率等效模型的沥青混合料质量评价方法，其特征在于，其步骤包括：备样，介电常数测定，建立介电理论模型，建立温度-频率转换模型，验证温度-频率转换模型以及质量评价；
所述建立温度-频率转换模型步骤具体包括：基于介电理论模型建立关于温度、频率之间的量化关系，得到温度-频率转换模型；
所述质量评价步骤具体包括：根据所述介电理论模型和温度-频率转换模型，计算电导活化能值，用于评价沥青混合料的质量。


2.根据权利要求1中所述的基于温度-频率等效模型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的步骤具体包括：量化温度、频率影响因素，并建立介电理论模型；
所述介电理论模型的表达式为：



该式中，ε为沥青混合料的介电常数，ε0为真空介电常数，d为测试样品厚度，tanδ为损耗角正切值，Ei为沥青混合料中某一组分的电导活化能，Ai'为沥青混合料中某一电导率比例系数与电导常数的乘积，n为沥青混合料的中单一组分的总数，f为测试频率，r为测试样品的半径，K为Boltzmann常数，T为开尔文温度差；Ai'＝γi·Ai，且γi为混合料中某一组分的电导率比例系数。


3.根据权利要求2中所述的基于温度-频率等效模型的沥青混合料质量评价方法，其特征在于，所述建立温度-频率转换模型步骤具体包括：
基于所述介电理论模型，令温度为定值，频率为变量，得到关于介电常数的第一变化值Δε1；
基于所述介电理论模型，令频率为定值，温度为变量，得到关于介电常数的第二变化值Δε2；
匹配所述第一变化值Δε1和第二变化值Δε2，满足Δε1＝Δε2，得到关于沥青混合料介电常数的温度-频率转换模型；
所述温度-频率转换模型的表达式为：



该式中，E为电导活化能，K为Boltzmann常数，T0为初始时刻的开尔文温度，T1为某时刻的开尔文温度，f0为初始时刻的检测频率，f1为某时刻的检测频率。


4.根据权利要求3中所述的基于温度-频率等效模型的沥青混合料质量评价方法，其特征在于，所述第一变化值的表达式为：



该式中，f0为初始时刻的频率，f1为某时刻的频率，tanδ0为初始的损耗...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗蓉，于晓贺，王锦腾，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42