一种基于多变量回归分析的橡胶沥青配伍性评价方法技术

本发明专利技术提供一种基于多变量回归分析的橡胶沥青配伍性评价方法，包括如下步骤：测定影响橡胶沥青的基本因素沥青四组分含量和判断橡胶沥青常规性能检测指标和流变性能指标；利用多变量回归分析确定所述各橡胶沥青性能的影响因素对所述橡胶沥青常规性能检测指标和流变性能指标的影响程度进行排序；并采用灰关联分析验证多变量回归分析方法所得结论，确定基质沥青化学成分组成对橡胶沥青性能指标的影响，根据影响程度的差异对基质沥青进行配伍性选择；本发明专利技术提供的多变量回归分析和灰关联相结合的验证方法对基质沥青四组分分析橡胶沥青性能检测指标的影响进行系统分析，所得结论能够较好为橡胶沥青改性机理研究和相态结构性能优劣判断提供科学依据。构性能优劣判断提供科学依据。构性能优劣判断提供科学依据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多变量回归分析的橡胶沥青配伍性评价方法


[0001]本专利技术属于沥青材料
，具体涉及一种基于多变量回归分析的橡胶沥青配伍性评价方法。

技术介绍

[0002]橡胶沥青作为一种混合体系，是聚合物溶胀于沥青当中，从而将聚合物的性能传递到沥青上去，通过研究聚合物在沥青中的分布形态、结构和相态，可以有效地评价改性沥青的力学性能。早期橡胶沥青的试验应用阶段较为粗放，工程技术人员尝试将基质沥青与橡胶屑简单拌和以期得到性能优良的橡胶沥青产品，结果出现离析、储存稳定性差、难以压实等技术难题。随着进一步研究发现有许多因素直接制约着橡胶沥青的性能指标，最为显著的是基质沥青与橡胶屑的成分，二者之间的相容性和相对比例、增加的添加剂以及反应的温度和时间等等。橡胶屑与基质沥青之间可以有许多种配伍材料的组合处于配方比例内，但并不能简单地提供一种恰当或者可用的橡胶沥青。基质沥青的饱和芬、芳香芬、胶质和沥青质等四组分含量对橡胶沥青的常规性能检测指标针入度、软化点、延度、布氏粘度等优劣影响显著。而随着橡胶沥青复合改性等产品迭代升级都与基质沥青配伍性的选择有直接关系，所添加的改性剂、活化剂等均参考基质沥青四组分含量进行调整和配比。可见常规性能检测指标已经不能满足复合改性橡胶沥青对基质沥青配伍性选择研究，引入高端化学微观表征手段如红外光谱、凝胶色谱、元素分析和流变学理论等研究橡胶沥青配伍性是当前主要研究方法。
[0003]CN112755578A一种基于超临界流体萃取的沥青胶结料分离方法，该专利利用超临界流体萃取提取工艺，有效解决传统沥青三组分或四组分分离方法繁琐及单次样本收集少等问题，将沥青胶结料分离成数目较多的窄馏分，进而通过试验确定其流变学性能和化学组成。
[0004]CN104713960A一种基于熵最小分析沥青成分的方法，该专利用气质连用(GC/MS)测定沥青四组分的谱图，基于熵最小原理分析沥青组分的谱图，得到谱图中每个峰的组成物质，进而实现各种天然沥青如石油沥青、煤沥青、岩沥青等的组成成分的鉴定。
[0005]CN112415180A一种基于灰关联分析的橡胶沥青基质沥青的选择方法，该专利利用灰关联分析方法确定橡胶沥青性能检测指标影响因素对基质沥青性能优劣的性能指标影响程度进行排序，进而确定基质沥青的化学组分构成对橡胶沥青性能指标的影响，进而优选基质沥青。
[0006]CN112098581A一种橡胶粉对沥青组分及分子团选择性吸附的评价方法，该专利利用棒状薄层色谱
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氢火焰离子方法将沥青分离为沥青质、饱和芬、芳香芬、胶质等四组分，结合凝胶渗透色谱技术辨别沥青分子量，根据四组分和分子量变化幅度进而定量判断橡胶粉对四组分的吸附程度。
[0007]橡胶粉结构组成复杂，主要由天然橡胶或人工合成橡胶等弹性体、硫化剂、充填物、炭黑增固剂、油分、抗氧化剂等添加剂构成。基质沥青主要由碳氢化合物及其衍生物组
成。传统橡胶沥青或复合改性橡胶沥青的改性机理主要是由橡胶颗粒在基质沥青当中的溶胀作用并对沥青或改性剂轻质组分进行吸附，从而达到胶粉颗粒与基质沥青的相容性，进而改善橡胶沥青的储存稳定性。可见，基质沥青的配伍性选择对橡胶沥青相容性和相态结构影响重大，寻找一种可以量化分析基质沥青与橡胶粉配伍性的评价方法，建立四组分与常规检测指标或流变学性能检测指标如60℃抗车辙因子、复数弹性模量和零剪切黏度等多变量因素指标之间相关关系，并作为沥青微观结构的宏观表现性能指标建立微观结构与宏观力学性能指标之间的相关性，从而科学解释不同橡胶沥青性能差异的原因，实时地评估复合改性橡胶沥青的综合使用性能。
[0008]本专利技术研究基于多变量回归分析方法对橡胶沥青配伍性，通过对不同基质沥青四组分进行提炼，以多变量回归分析方法和灰色关联度分析方法相互验证、系统地研究基质沥青四组分引起橡胶沥青基本性能指标及流变性能指标的变化；本专利技术为橡胶沥青进一步升级优化、橡胶沥青改性机理研究以及不同路面结构橡胶沥青的合理选择与功能化产品研究提供参考依据。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种基于多变量回归分析的橡胶沥青配伍性评价方法，选取基质沥青四组分如芳香芬、饱和芬、胶质、沥青质等的含量与橡胶沥青的常规检测指标如针入度、软化点、延度、布氏粘度等及流变学性能指标如抗车辙因子、复数模量等的相关性进行分析，使基质沥青四组分含量的微观组成对橡胶沥青宏观性能影响和基质沥青配伍性合理选择更加精准，解决常规分析方法单一、不系统等技术问题，为橡胶沥青复合改性提供科学依据。
[0010]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0011]本专利技术提供了一种基于多变量回归分析的橡胶沥青配伍性评价方法，包括如下步骤：
[0012]步骤1：测定影响橡胶沥青性能检测的因素：依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE
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20
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2011)，采用SARA分析方法对基质沥青样品进行四组分分析，测定基质沥青当中的饱和芬质量含量、芳香芬质量含量、胶质质量含量和沥青质质量含量；
[0013]步骤2：室内制备橡胶沥青试验样品：将一定质量的基质沥青加热并保持至170℃
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180℃，加入橡胶颗粒掺量为沥青质量的20％，开启剪切机在5000r/min的速度下将剪切30min，后将准备好的基质沥青缓慢加入剪切机腔体内，剪切1h
‑
1.5h；剪切工艺完成后，再采用搅拌机在搅拌速度600r/min下搅拌30min
‑
40min，发育1.5h得到橡胶沥青试验样品。
[0014]步骤3：测定橡胶沥青性能的常规性能检测指标：依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE
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20
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2011)，依次测定橡胶沥青试验样品常规性能检测指标如针入度、软化点、布氏粘度、延度、弹性恢复等；
[0015]步骤4：测定橡胶沥青性能的流变性能检测指标：室内成型25mm的圆形橡胶沥青试样，在定值应力
‑
应变水平下，固定频率，对浇制的一组25mm橡胶沥青试样进行温度扫描流变试验，获得流变性能测试数据包括：车辙因子G
*
/sinδ、复数模量G
*
等；
[0016]步骤5：利用Matlab数值分析软件中多变量回归演算方法确定基质沥青四组分含量对橡胶沥青常规性能检测指标的影响程度指标相关系数进行排序；其中多元性回归模型
的参数估计是在要求误差平方和为最小的前提下，用最小二乘法法求解参数；
[0017]步骤6：利用Matlab数值分析软件中多变量回归演算方法确定基质沥青四组分含量对橡胶沥青流变学性能检测指标的影响程度指标相关系数进行排序；其中多元性回归模型的参数估计是在要求误差平方和为最小的前提下，用最小二乘法法求解参数；
[0018]步骤7：利用灰关联分析方法确定基质沥青四组分含量对橡胶沥青常规性能检测指标和流变学性能指标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多变量回归分析的橡胶沥青配伍性评价方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：测定影响橡胶沥青性能的因素：采用SARA分析方法对基质沥青样品进行四组分分析，测定基质沥青当中的饱和芬质量含量、芳香芬质量含量、胶质质量含量和沥青质质量含量；步骤2：室内制备橡胶沥青试验样品：将一定质量的基质沥青加热并保持至170℃
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180℃，加入橡胶颗粒掺量为沥青质量的20％，开启剪切机在5000r/min的速度下将剪切30min，后将准备好的基质沥青缓慢加入剪切机腔体内，剪切1h
‑
1.5h；剪切工艺完成后，再采用搅拌机在搅拌速度600r/min下搅拌30min
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40min，发育1.5h得到橡胶沥青试验样品；步骤3：测定橡胶沥青性能的常规性能检测指标：依次测定橡胶沥青试验样品常规性能检测指标，包括：针入度、软化点、布氏粘度、延度和弹性恢复；步骤4：测定橡胶沥青性能的流变性能检测指标：室内成型25mm的圆形橡胶沥青试样，在定值应力
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应变水平下，固定频率，对浇制的一组25mm橡胶沥青试样进行温度扫描流变试验，获得流变性能测试数据包括：车辙因子G
*
/sinδ、复数模量G
*
；步骤5：利用多变量回归演算方法对基质沥青四组分含量对橡胶沥青常规性能检测指标的影响程度指标相关系数进行排序；其中多元性回归模型的参数估计是在要求误差平方和为最小的前提下，用最小二乘法法求解参数；步骤6：利用多变量回归演算方法对基质沥青四组分含量对橡胶沥青流变学性能检测指标的影响程度指标相关系数进行排序；其中多元性回归模型的参数估计是在要求误差平方和为最小的前提下，用最小二乘法法求解参数；步骤7：利用灰关联分析方法确定基质沥青四组分含量对橡胶沥青常规性能检测指标和流变学性能指标的影响程度指标相关系数进行排序；步骤8：根据步骤5至6中所述的多变量回归演算方法所获得的排序确定基质沥青四组分化学组成对橡胶沥青性能的影响因素，采用步骤7中采用灰关联分析方法进一步验证多变量回归分析方法所得结论，确定基质沥青四组分化学成分组成对橡胶沥青性能指标的影响因素，进而优选一种基质沥青进行橡胶粉配伍性试验。2.如权利要求1所述的基于多变量回归分析的橡胶沥青配伍性评价方法，其特征在于：所述步骤4中沥青加热的温度不超过160℃，浇制25mm扁平圆形试样前，将待测的融化沥青充分搅拌均匀，将气泡赶出。3.如权利要求1所述的基于多变量回归分析的橡胶沥青配伍性评价方法，其特征在于：所述步骤4中温度扫描试验是使用动态剪切流变仪对橡胶沥青进行分析试验；动态剪切流变仪的转子选用25mm，间隙1mm，采用应变控制模式，进行温度扫描试验；试验参数设置如下：固定加载频率为1.59Hz，温度区间为58
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80℃。4.如权利要求1所述的基于多变量回归分析的橡胶沥青配伍性评价方法，其特征在于：步骤5和步骤6中所述的多元线性回归模型如下式：Y
i
＝a+i1X
1i
+i2X
2i
+
…
+i
k
X
ki
,i＝1,2,
…
,n，R2；式中k为解释变量的数目，i
k
称为回归系数，R2称为相关系数。5.如权利要求1所述的基于多变量回归分析的橡胶沥青配伍性评价方法，其特征在于：步骤5和步骤6中所述的最小二乘法法求解参数的表达式为：
其中X
i
代表自变量的值，Y
i
为代表因变量的值。6.如权利要求1所述的基于多变量回归...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡松山，张红波，熊剑平，谭华，刘肖华，刘亮，徐国栋，吕新潮，吕大春，
申请(专利权)人：广西交科集团有限公司，
类型：发明
国别省市：