基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)路用聚合物纖維瀝青混凝土性能

首先探討了纖維加入瀝青混凝土的方法,其次分別對(duì)普通瀝青混凝土、不同類(lèi)型的聚合物纖維瀝青混凝土進(jìn)行了高溫穩(wěn)定性試驗(yàn),對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,并分析了纖維作用機(jī)理。

第25卷　第12期 2003年12月 武　漢　理　工　大　學(xué)　學(xué)　報(bào) journalofwuhanuniversityoftechnology vol.25　no.12 　dec.2003 聚合物纖維改性瀝青混凝土的研究 吳少鵬,薛永杰,張登峰 (武漢理工大學(xué)硅酸鹽材料工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,武漢430070) 摘　要:　路用纖維作為瀝青混凝土的添加材料,近年來(lái)在我國(guó)的高級(jí)瀝青路面得到了廣泛應(yīng)用。通過(guò)添加聚合物纖維 來(lái)對(duì)普通瀝青混凝土進(jìn)行改性,研究了混合料摻纖維后的馬歇爾穩(wěn)定度、水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及耐疲勞性 能,并與普通密集配瀝青混凝土進(jìn)行了路用性能的對(duì)比分析。依據(jù)分析的結(jié)果,簡(jiǎn)述了纖維改善瀝青混凝土的強(qiáng)度形成 機(jī)理。 關(guān)鍵詞:　纖維;　瀝青混合料;　改性;　路用性能 中圖分類(lèi)號(hào):　tu528

加入不同類(lèi)型的聚合物纖維后,瀝青混凝土的瀝青膜增厚,混合料的粘聚力得到了提高,從而不同程度提高瀝青混凝土水穩(wěn)定性能。

瀝青混凝土中摻加聚合物纖維能顯著提高瀝青混合料的路用性能、路面的抗水侵害能力、路面的高溫穩(wěn)定性,減少路面的反射裂縫。試驗(yàn)結(jié)果表明,摻加纖維后,瀝青混合料的穩(wěn)定度約提高20%左右,動(dòng)穩(wěn)定度提高170%左右。而摻加聚丙烯腈纖維的性能又略?xún)?yōu)于摻加聚酯纖維,是提高瀝青混凝土路面性能比較有效的措施。

瀝青混凝土中摻加聚合物纖維能顯著提高瀝青混合料的路用性能，提高路面的抗水侵害能力和路面的高溫穩(wěn)定性。

將工程案例、工程實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)理論相結(jié)合,對(duì)聚合物纖維瀝青混凝土在公路路面工程中的設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行了論述。

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸事業(yè)的迅速發(fā)展,行車(chē)荷載的作用次數(shù)及軸載大大增加,部分新建道路在開(kāi)放交通一、二年內(nèi)就出現(xiàn)了坑槽、開(kāi)裂、車(chē)轍等病害,壽命較短、修復(fù)次數(shù)多,不僅會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失,而且還會(huì)產(chǎn)生不良的社會(huì)影響。因此,改善瀝青路面的使用品質(zhì),提高瀝青路面耐久性、強(qiáng)度、高溫、及水低溫穩(wěn)定性,延長(zhǎng)路面使用壽命是當(dāng)前我國(guó)道路工作者面臨的重要課題。

瀝青混凝土加筋技術(shù)是一項(xiàng)能較好改善瀝青混凝土路面質(zhì)量縣經(jīng)濟(jì)實(shí)用的高新技術(shù)。文章從中山市小欖鎮(zhèn)民安路改造工程實(shí)例出發(fā),結(jié)合工程實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)理論研究結(jié)果對(duì)聚合物纖維瀝青混凝土在市政道路工程中的設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行了論述。在此項(xiàng)工程中特別運(yùn)用了德蘭尼特瀝青道路專(zhuān)用纖維作為穩(wěn)定、增強(qiáng)添加劑用于瀝青路面,取得了很好的效果。

聚合物纖維混凝土試驗(yàn)

使用偏高嶺土、硅粉和堿激發(fā)劑制備土壤聚合物混凝土,研究其物理力學(xué)性能、干縮和耐久性能。結(jié)果表明,土壤聚合物混凝土具有比普通混凝土更高的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和極限拉伸值;土壤聚合物砂漿的干縮顯著小于普通水泥砂漿;3%硫酸鈉溶液中的土壤聚合物砂漿沒(méi)有產(chǎn)生任何膨脹,具有優(yōu)良的抗硫酸鹽侵蝕性能。含堿量即使高達(dá)12.1%,土壤聚合物也不會(huì)產(chǎn)生危害性的堿-硅酸反應(yīng);土壤聚合物混凝土的氯離子有效擴(kuò)散系數(shù)為1.03×10-12m2/s,抗氯離子侵蝕性能優(yōu)良。

研究了聚合物對(duì)輕集料混凝土性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)eva乳液摻量5%￣15%時(shí),輕集料水泥混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度有較大的提高,當(dāng)摻量為10%時(shí),抗壓強(qiáng)度達(dá)到28.87mpa,比空白樣提高了70.83%;當(dāng)摻量為15%時(shí),抗折強(qiáng)度達(dá)到6.33mpa,比空白樣提高了79.32%。在輕集料水泥混凝土中摻入聚合物,大大提高了輕集料混凝土的折壓比,脆性減小,改善了輕集料混凝土的韌性。聚合物輕集料水泥混凝土的抗?jié)B性、抗凍性顯著提高。

超吸水聚合物混凝土具有高吸水性和保濕性,在水資源短缺的干旱地區(qū),對(duì)提高混凝土的抗凍性和抗?jié)B透性有很大作用。通過(guò)調(diào)整高吸水聚合物、粉煤灰、煤矸石等材料的摻量,對(duì)混凝土的物理力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn),配置出高性能的超吸水聚合物混凝土,并對(duì)超吸水聚合物混凝土的抗凍性和抗?jié)B透性進(jìn)行研究,得出提高其抗凍性能和抗?jié)B透性能的配合比方法,對(duì)改善混凝土耐久性有一定的實(shí)際意義。

分析了纖維在瀝青混凝土中的吸附、穩(wěn)定和阻滯作用,并指出纖維瀝青混凝土對(duì)裂縫擴(kuò)展的影響,闡述了其抗疲勞性能、高溫穩(wěn)定性能和低溫抗裂性能方面的作用,以延長(zhǎng)瀝青路面的使用壽命。

影響混凝土結(jié)構(gòu)抗裂性能的一重要因素是原材料,本文基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和matlab軟件,建立了原材料對(duì)混凝土抗裂性能影響的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型,結(jié)果表明bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能很好地預(yù)測(cè)混凝土抗裂性能,模型預(yù)測(cè)精度高達(dá)99.95%.

針對(duì)水利工程的特點(diǎn),采用摻入不同品種和不同摻量聚合物纖維試驗(yàn)方案,采用自行設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方法(約束法)測(cè)定混凝土抗裂性能,對(duì)聚合物纖維混凝土的配合比和性能進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明,聚合物纖維混凝土的抗裂性能、抗?jié)B性能、變形性能和力學(xué)性能等比普通混凝土顯著提高。

以dolanitas(德蘭尼特)聚丙烯腈纖維為例,通過(guò)對(duì)瀝青混合料中摻加聚合物纖維后的路用性能試驗(yàn),分析了聚合物纖維在瀝青膠漿中的作用機(jī)理和聚合物纖維對(duì)瀝青混合料路用性能的影響。

在mts上采用應(yīng)變控制模式和中點(diǎn)加載方式的小梁彎曲疲勞試驗(yàn)方法,研究了不同瀝青用量、纖維摻量和應(yīng)變水平條件下聚合物纖維加筋瀝青混合料的彎曲疲勞特性及其變化規(guī)律;根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果提出了基于疲勞壽命下的最佳聚合物纖維摻量,建立了以拉應(yīng)變、混合料的初始勁度、體積參數(shù)vfa和纖維摻量為參數(shù)的聚合物纖維加筋瀝青混合料疲勞性能模型。結(jié)果表明,瀝青混合料的疲勞壽命隨著聚合物纖維摻量的增加而延長(zhǎng),但當(dāng)摻量過(guò)大時(shí)疲勞壽命反而可能有所下降。通過(guò)多元線性回歸分析表明,含纖維摻量參數(shù)的新模型的精度比其他疲勞模型得到了明顯提高。

聚合物纖維加筋瀝青砼是一種新型的高等級(jí)公路道面材料.本文從理論和實(shí)踐出發(fā),論述了聚合物加筋材料的作用機(jī)理,聚合物加筋瀝青砼的配合比設(shè)計(jì)及施工工藝等相關(guān)技術(shù)問(wèn)題.

對(duì)在河南小劉橋橋面施工中應(yīng)用的纖維瀝青混凝土進(jìn)行了路用性能的試驗(yàn)分析研究,從而得到了聚酯纖維在不同纖維摻量條件下和在摻加混合纖維條件下的各項(xiàng)路用性能指標(biāo)的變化規(guī)律。研究表明,摻加上述纖維后瀝青混合料表現(xiàn)出優(yōu)良的路用性能。

通過(guò)研究普通及纖維瀝青混合料的各項(xiàng)路用性能及力學(xué)性能，表明添加纖維能明顯改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，低溫抗裂性及水穩(wěn)定性能，并且能有效增加混合料的整體性及柔韌性，適于作為特殊路段的鋪筑材料。同時(shí)針對(duì)109國(guó)道棋盤(pán)井-石嘴山段一級(jí)公路表面層瀝青混凝土鋪裝，詳細(xì)介紹了纖維瀝青混凝土在內(nèi)蒙古公路建設(shè)中的應(yīng)用。

采用定量體視學(xué)圖像分析法,測(cè)定摻有9種引氣劑的混凝土28d孔結(jié)構(gòu)參數(shù),運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論,建立由總孔隙率和6個(gè)不同孔徑范圍的分級(jí)孔隙率預(yù)測(cè)混凝土28d抗壓強(qiáng)度的bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,該模型預(yù)測(cè)的平均誤差只有6.7%。結(jié)果表明:混凝土28d抗壓強(qiáng)度的預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值符合良好,較傳統(tǒng)回歸分析,預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度有所提高,體現(xiàn)其優(yōu)越性。

為了預(yù)測(cè)混凝土的抗壓強(qiáng)度,在分析bp、rbf神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理的基礎(chǔ)上,提出用bp、rbf神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬混凝土抗壓強(qiáng)度與攪拌機(jī)各主要影響參數(shù)間關(guān)系的方法。根據(jù)攪拌機(jī)的實(shí)際工作狀況,分別建立了4維輸入向量、1維輸出向量的bp、rbf神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,通過(guò)19組試驗(yàn),驗(yàn)證了2種模型的可靠性。結(jié)果表明,實(shí)測(cè)結(jié)果與預(yù)測(cè)結(jié)果相接近,該2種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能較準(zhǔn)確地快速預(yù)測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度。