沥青力学指标与沥青常规指标的灰色关联度分析

沥青力学指标与沥青常规指标的灰色关联度分析

1常规试验项目本研究共有13种沥青路，其中一种是基本沥青路，三种是sd改性沥青，其他三种是树脂改性沥青。力学试验项目为:沥青在60℃下的旋转粘度和10℃下的拉伸韧度。常规试验项目为:针入度、软化点和延度,测试结果见表1。表1中的针入度温度敏感性系数A是将针入度测试值(Pi)与测试温度(T)按式(1)进行回归所得。当量软化点T800和当量脆点T1.2是与针入度800和1.2所对应的温度,按式(1)进行计算。2对沥青路组日常测试指标与机械性能指标的相关性分析2.1各因素关联度法在沥青性能研究中,灰色系统关联度分析法的应用已有报道[1.2]。关联度分析法是根据因素之间发展态势的相似或相异程度,来衡量因素间关联程度的方法。通过计算目标值(参考数列)与影响因素(比较数列)的关联度,及关联度的排序,寻求影响目标值的主要因素。首先对表1中数列进行均值化处理,然后计算各比较数列与参考数列的关联系数及关联度。关联度的计算方法在有关文献中已详细推导,此处不在赘述。(1)针入度温度敏感性系数对除试样9以外的12组数据进行关联度分析。以沥青60℃粘度η60为参考数列X0,以针入度P25和P30为比较数列x1和x2,软化点TR&B为比较数列x3,当量软化点T800为比较数列x4,针入度温度敏感性系数A为比较数列x5。各比较数列与参考数列的关联系数见表2,相应的关联度分别为:γ1=0.666(P25与60℃粘度的关联度);γ2=0.663(P30与60℃粘度的关联度);上述关联序表明:对目标值60℃粘度影响最大的是沥青的当量软化点T800和软化点TR&B,其次为针入度温度敏感性系数A。而25℃和30℃针入度P的影响最小。沥青是复杂的感温性材料,其性能受温度影响较大,25℃或30℃下的针入度难以反映沥青的高温粘度。而软化点为等粘温度,历来被认为是评价沥青高温性能的指标,所以与沥青的高温粘度有着较好的关联程度。(2)与10韧度关联序以沥青的10℃韧度为参考数列,以沥青的当量脆点T1.2针入度P5和P15、延度D10和D15及针入度温度敏感性系数A为比较数列。仅对表1中的9组有效数据进行分析,各比较数列与参考数列的关联系数见表3,相应的关联度分别为:γ1=0.630(5℃针入度P5与10℃韧度的关联度);γ2=0.594(15℃针入度P15与10℃韧度的关联度);γ3=0.766(10℃延度D10与10℃韧度的关联度);γ4=0.649(15℃延度D15与10℃韧度的关联度);γ5=0.683(当量脆点T1.2与10℃韧度的关联度);γ6=0.569(针入度敏感性系数A与10℃韧度的关联度)。关联序:γ3>γ5>γ4>γ1>γ2>γ6。与沥青10℃韧度关联程度最好的是10℃延度D10,其次为当量脆点T1.2、15℃延度D15和5℃针入度P5,最差的为15℃针入度P15和温度敏感性系数A。本文所指韧度为拉力延度试验曲线所包围的面积,低温韧度在一定程度上反映了沥青的抗裂能力。低温延度及当量脆点是反映沥青低温塑性的指标,可以较好地反映沥青的抗裂性,也可以较好地反映沥青的韧性。2.2影响因素与目标值相关性分析采用线形模型逐一对影响因素与目标值进行回归分析,并对回归模型进行检验。在95%的置信水平上,相关性显著的只有Z60~TR&B和Teu~D10,用式(2)和式(3)表示,相关系数分别为:0.8883和0.7256。结果表明:只有主要影响因素与目标值间存在着显著的线形相关性,其它指标与目标值间均无显著的相关性。在灰色关联分析中,为第一主要因素的T800与粘度Z60之间没有显著的相关性,说明关联度分析与回归分析得到的结论并不完全一致。3优化试验个数中的初始化化在进行灰色关联分析时,需对参考数列和比较数列进行无量纲化处理,常用的方法为初值化和均值化。初值化是用数列的第一个数据去除数列中的每一个数据后得到的新数列,经初值化的参考数列和比较数列具有同一起点。均值化是用数列的平均值去除数列中的每一个数据后得到的新数列。在笔者所进行的有关分析工作中发现,若采用初值化的方法对数列进行无量纲处理,则关联度的排序在很大程度上取决于所分析数列中的初值。表4中为某种混合料的强度与材料组成的测试数据。对表中数列进行均值化处理后,不论以哪一组试样为初值,得到的关联序(见表5)是相同的,X3是主要因素。而用初值化方法对数列进行无量纲处理时,若以试样2的测试数据作为初值,所得关联序与均值化处理略有不同,但主要因素还是一致的。而以试样1的测试数据作为初值时,关联度排序(见表5)发生了明显的变化。原本排在最后的X2成了首要因素,其它两个因素的影响程度几乎相同。由此可见,调整试验数列中的初值,可能会得出不同的判断结果,这说明在初值化过程中存在着不合理因素。一般来说,初值化具有增值性,经初值化处理后,初值小的数列发展态势相对增加,而初值大的数列发展态势变慢了。在初值化时,以哪一个数据作为初值,对于初值化后的数列发展势态具有不同的影响。这种影响将导致参考数列与比较数列对应数据差值的变化,而关联系数是随着该差值的增加而减小的。在进行试验数据整理时,常根据某种特征排列数据,任一组数据均可能成为初值为了保证分析结果的一致性,对试验数据进行灰色关联度分析时,不宜采用初值法,而应采用均值法对数列进行无量纲处理。4影响因素的均值化沥青高温粘度与软化点,低温韧度与低温延度之间存在着较好相关性,这种关系不论采用灰色系统分析还是线形回归分析均得到了证明。在关联度分析中,沥青的当量软化点是沥青高温粘度的主要影响因素,但两者之间并不存在显著的回归关系。在采用灰色关联分析进行试验因素分析时,应采用均值