【技术实现步骤摘要】
本申请涉及借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料，特别涉及一种考虑组成和冻融条件的水稳基层收缩性能预测方法和系统。
技术介绍
1、水泥稳定碎石是一种常用的道路基层材料，它由少量水泥与碎石集料混合而成。由于水泥稳定碎石具有强度高、刚性大、稳定性好和来源广泛等特点，因此在高速公路的基层建设中得到了广泛应用。然而，大量的研究和工程实践表明，水泥稳定碎石在摊铺、碾压成型后，会产生一定的收缩变形。
2、如果收缩变形过大，将导致路面出现裂缝甚至坑洞，不仅影响行车舒适性，还会降低路面结构的承载能力和使用寿命。为了解决收缩变形的挑战，一些工程技术人员提出了一种大粒径水泥稳定碎石设计方法。该方法采用更大粒径(如53mm)的集料来生产水泥稳定碎石，以获得更好的嵌挤骨架和更低的水泥剂量。通过增加粒径，水泥稳定碎石的内部结构变得更加紧密，能够有效降低干缩和温缩带来的收缩变形，从而提高水泥稳定碎石基层的抗裂性，提升路面的承载能力和使用寿命。
3、目前，水泥稳定碎石的配合比设计主要依据经验和规范推荐级配。特别地，针对大粒径水泥稳定碎石，缺乏对水泥掺量和冻融环境对其收缩性能影响的定量分析。过高的水泥掺量会导致收缩变形过大，而北方地区的寒冷环境也会加剧水泥稳定碎石的开裂问题。然而，现有的经验法难以准确评价和控制不同使用条件下水泥稳定碎石的收缩变形。
4、因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种考虑组成和冻融条件的
2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
3、本申请提供了一种考虑组成和冻融条件的水稳基层收缩性能预测方法，包括：
4、对水泥稳定碎石进行冻融循环试验，以获取不同水泥掺量和细集料含量下的水泥稳定碎石的冻融循环试验结果，所述冻融循环试验结果至少包括不同水泥掺量和细集料含量下相对湿度和收缩应变随冻融循环次数的变化结果；
5、根据不同水泥掺量和细集料含量下相对湿度随冻融循环次数的变化结果，构建相对湿度变化模型，所述相对湿度变化模型用于表征相对湿度随水泥掺量和细集料含量变化的非线性函数关系；
6、基于所述相对湿度变化模型，结合预设的温缩修正函数，构建水泥稳定碎石的收缩性能预测模型；
7、所述水泥稳定碎石的收缩性能预测模型的表达式如下：
8、
9、式中，εtc表示冻融循环后的收缩应变峰值，单位为με；h为对应冻融循环次数的相对湿度，单位为％；f(cc,t)表示温缩修正函数，与水泥掺量cc、冻融循环次数t相关；α和β是收缩性能预测模型的拟合参数，由冻融循环试验结果进行非线性拟合得到。
10、优选地，所述温缩修正函数的表达式如下：
11、
12、式中，f(cc,t)表示温缩修正函数；cc表示水泥掺量，t表示冻融循环次数。
13、优选地，所述相对湿度变化模型的表达式如下：
14、h(t,cf,cc)＝h(t，20，1.5)+k·cf0.7，
15、
16、
17、式中，h(t,cf,cc)表示相对湿度的变化函数，与冻融循环次数t、细集料含量cf和水泥掺量cc有关，单位为％；h(t,20,1.5)表示细集料含量为20％和水泥掺量为1.5％的水泥稳定碎石的相对湿度变化情况，k为相对湿度的增益系数，也可表示为k(cc,t)，与水泥掺量和冻融次数有关；k1、k2、k3、a和b为相对湿度变化模型的拟合参数，由冻融循环试验结果进行非线性拟合得到。
18、优选地，所述对水泥稳定碎石进行冻融循环试验，包括如下步骤：
19、根据目标研究区的气象数据，确定所述冻融循环试验的试验条件；
20、以细颗粒含量、最大粒径尺寸和水泥掺量作为设计参数，对水泥稳定碎石材料进行配合比设计，从而确定冻融循环试验的材料方案；
21、依据所述材料方案，采用垂直振动成型方法，制备水泥稳定碎石的冻融试件，并在标准养护后在所述冻融试件上布置湿度和位移传感器；
22、基于所述冻融循环试验的试验条件，对所述冻融试件进行冻融循环试验。
23、优选地，所述试验条件至少包括冻融循环次数和冻融循环温度范围。
24、优选地，所述冻融循环次数是通过统计所述目标研究区在寒冷季节内平均气温在0摄氏度以上的天数来确定。
25、优选地，所述冻融循环次数按如下步骤确定：
26、根据当地寒冷季节的平均气温划分不同的气温区，并建立气温区与冻融循环次数的映射关系；
27、根据所述目标研究区在寒冷季节内的平均气温确定所述目标研究区所属的气温区，基于所述映射关系确定所述冻融循环次数。
28、优选地，所述气温区包括如下一种或多种：寒冷地区、温带地区、热带地区；
29、所述寒冷地区为：平均气温低于0摄氏度的地区；
30、所述温带地区为：平均气温介于0摄氏度和20摄氏度之间的地区；
31、所述热带地区为：平均气温高于20摄氏度的地区。
32、优选地，所述气温区与冻融循环次数的映射关系包括：
33、对于所述寒冷地区，所述冻融循环次数的取值范围为25～50次；
34、对于所述温带地区，所述冻融循环次数的取值范围10～25次；
35、对于所述热带地区，所述冻融循环次数的取值范围5～10次。
36、本申请实施例提供一种考虑组成和冻融条件的水稳基层收缩性能预测系统，包括：
37、试验单元，配置为对水泥稳定碎石进行冻融循环试验，以获取不同水泥掺量和细集料含量下的水泥稳定碎石的冻融循环试验结果，所述冻融循环试验结果至少包括不同水泥掺量和细集料含量下相对湿度和收缩应变随冻融循环次数的变化结果；
38、第一模型构建单元，配置为根据不同水泥掺量和细集料含量下相对湿度随冻融循环次数的变化结果，构建相对湿度变化模型，所述相对湿度变化模型用于表征相对湿度随水泥掺量和细集料含量变化的非线性函数关系；
39、第二模型构建单元，配置为基于所述相对湿度变化模型，结合预设的温缩修正函数，构建水泥稳定碎石的收缩性能预测模型；
40、所述水泥稳定碎石的收缩性能预测模型的表达式如下：
41、
42、式中，εtc表示冻融循环后的收缩应变峰值，单位为με；h为对应冻融循环次数的相对湿度，单位为％；f(cc,t)表示温缩修正函数，与水泥掺量cc、冻融循环次数t相关；α和β是收缩性能预测模型的拟合参数，由冻融循环试验结果进行非线性拟合得到。
43、本申请实施例的技术方案具有如下有益效果：
44、本申请提供的考虑组成和冻融条件的水稳基层收缩性能预测方法，通过对水泥稳定碎石进行冻融循环试验，以获取不本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑组成和冻融条件的水稳基层收缩性能预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温缩修正函数的表达式如下：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相对湿度变化模型的表达式如下：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对水泥稳定碎石进行冻融循环试验，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述试验条件至少包括冻融循环次数和冻融循环温度范围。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述冻融循环次数是通过统计所述目标研究区在寒冷季节内平均气温在0摄氏度以上的天数来确定。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述冻融循环次数按如下步骤确定：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述气温区包括如下一种或多种：寒冷地区、温带地区、热带地区；
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述气温区与冻融循环次数的映射关系包括：
10.一种考虑组成和冻融条件的水稳基层收缩性能预测系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种考虑组成和冻融条件的水稳基层收缩性能预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温缩修正函数的表达式如下：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相对湿度变化模型的表达式如下：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对水泥稳定碎石进行冻融循环试验，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述试验条件至少包括冻融循环次数和冻融循环温度范围。
6.根据权利要求5所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜付林，姜涛，金胜利，黄宇，陆文龙，刘奇征，张笑宁，倪圣博，唐洪岩，
申请(专利权)人：中铁九局集团第四工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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