高强度沥青混凝土配比设计方法及沥青混凝土路

本发明涉及沥青混凝土，尤其涉及高强度沥青混凝土配比设计方法及沥青混凝土路面材料。背景技术：1、目前已建成的沥青路面中90％以上按密实级配原理设计而成，属设计空隙率较小的密集配沥青混凝土路面。但在现有技术中，高强度沥青混凝土路面材料的配比大都是从文献中获得的，在设计时没有进行清楚的认识和剖析，不合理的设计方案会导致材料性能上的缺陷，致使产品不能符合使用环境的实际需求。2、目前，高性能混凝土的配比设计主要采用半经验方法进行设计，通过拟合沥青混凝土抗压强度与油石比、组分掺量等因素之间的关系来获知优选的配合设计。但上述方法仍存在不完善之处，在于通过上述方法设计出的混凝土配比制成产品的实际强度与其理论强度往往存在较大的差异，导致实际产品的抗压强度不足以满足使用场景的需求。技术实现思路1、有鉴于此，本发明提出了高强度沥青混凝土配比设计方法及沥青混凝土路面材料，用于解决现有方法设计出的混凝土配比制成产品的实际强度与其理论强度往往存在较大的差异，导致实际产品的抗压强度不足以满足使用场景的需求的问题。2、本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种高强度沥青混凝土配比设计方法，包括以下步骤，s1以沥青、填料、细集料、粗集料、纤维稳定剂及钢纤维为组分制备若干个配比的样品并检测各样品的实际抗压强度数据；s2确定影响沥青混凝土抗压强度的各影响因素，并根据各样品实际抗压强度数据结合各影响因素数据建立沥青混凝土配比预测模型；s3预设有沥青混凝土需求抗压强度数据，根据沥青混凝土配比预测模型结合优化算法获得该沥青混凝土需求抗压强度下的沥青混凝土最优配比。3、在以上技术方案的基础上，优选的，步骤s2包括以下步骤，s21将获得的样品实际抗压强度数据作为因变量y1，获取至少一种沥青混凝土抗压强度影响因素的数据作为自变量x1、x2、x3……xn，其中n≥1；s22在相同制备条件下，以具有相同实际抗压强度的样品的沥青混凝土组分配比数据作为连续数据，将连续数据用于进行沥青混凝土配比需求预测；s23将样品实际抗压强度数据同各相关影响因素的连续数据结合为一个项集{抗压强度，影响参数1，影响参数2，影响参数3……影响参数n}，即{y1，x1，x2，x3……xn}，其中预设每个自变量对于因变量的影响均为线性；s24对样品组分配比的连续数据进行比例计算，并使因变量随着自变量的变化而变化，获得回归方程为，y1＝α0+α1x1+α2x2+α3x3+……+αnxn+β，其中，α0、α1、α2、α3……αn为回归参数，β为误差补偿参数；s25采用最小二乘法求出多元回归方程、回归系数，从而求出α0、α1、α2、α3……αn的值，从而获得回归方程y1作为沥青混凝土配比预测模型参考。4、更进一步优选的，步骤s3包括以下步骤，s31根据沥青混凝土使用场景预设沥青混凝土需求抗压强度数据，将该需求抗压强度数据作为y1代入步骤s25获得的回归方程中，换算出其中一种沥青混凝土组分配比数据；s32根据步骤s31获得的沥青混凝土配比数据制备样品并检测其实际抗压强度数据；s33将样品实际抗压强度数据与需求抗压强度数据进行对比并计算其相对误差值，相对误差值＝|实际抗压强度数据-需求抗压强度数据|/需求抗压强度数据，如果相对误差值小于5％，代表该沥青混凝土组分配比的设计精度满足需求。5、更进一步优选的，步骤s3还包括以下步骤，s34如果相对误差值不小于5％，代表该沥青混凝土组分配比的设计精度不满足需求，利用优化算法对沥青混凝土各组分配比数据进行优化，并重复步骤s32及s33进行迭代，直到沥青混凝土组分配比数据的设计精度满足需求。6、更进一步优选的，优化算法为遗传算法。7、更进一步优选的，步骤s21中沥青混凝土抗压强度影响因素为孔隙率、油石比、纤维稳定剂掺量及钢纤维掺量；将孔隙率、油石比、纤维稳定剂掺量及钢纤维掺量分别作为自变量x1、x2、x3及x4，获得回归方程为，y1＝α0+α1x1+α2x2+α3x3+α4x4+β；将该回归方程作为遗传算法的目标函数，并以孔隙率、油石比、纤维稳定剂掺量及钢纤维掺量作为约束范围参数，通过遗传算法获得能够设计精度满足需求的沥青混凝土组分配比的方法包括以下步骤，步骤一，基于目标函数及约束范围参数随机获取若干个混凝土配比作为初始化种群p0；步骤二，根据目标函数计算种群pn中每个配比的适应度，其中n为大于或者等于1的整数；步骤三，根据遗传算法对种群pn进行遗传操作，生成下一代种群pn+1＝pn+1；步骤四，设置最大进化代数n，当n＝n时进化终止，将获得的具有最大适应度的混凝土配比作为最优解输出，以最优解输出的混凝土配比数据制备样品。8、更进一步优选的，对约束范围参数的范围进行确定，其中，孔隙率通过maa堆积模型计算获知粗细集料的级配情况后再换算获知，所述粗细集料中的砂石粒径的占比计算可以通过下式进行计算，p(d)＝(dq-dqmin)/(dqmax-dqmin)，其中，p(d)为粒径小于d的砂石占所选用砂石总量的百分比；d为砂石粒径；dmin为砂石中的最小粒径；dmax为砂石中的最大粒径；q为分布模数，q取值范围为0.22至0.25；油石比为4.1％至5％，纤维稳定剂掺量为2.5％至3.0％，钢纤维体积掺量不大于5％。9、另一方面，本发明还提供了一种沥青混凝土路面材料，其组分配比采用权利要求1至7任意一种高强度沥青混凝土配比设计方法获得，其组分包括沥青、填料、细集料、粗集料、纤维稳定剂及钢纤维；其中，各组分的质量掺量为，沥青2％至5％，填料5％至7％，细集料35％至43％，粗集料50％至60％，纤维稳定剂2.5％至3.0％，钢纤维体积掺量不大于5％。10、在以上技术方案的基础上，优选的，沥青为高粘改性沥青，填料包括硅灰、粉煤灰及超细矿粉。11、在以上技术方案的基础上，优选的，钢纤维的长径比为60-70。12、本发明的高强度沥青混凝土配比设计方法及沥青混凝土路面材料相对于现有技术具有以下有益效果：13、(1)本发明确定影响混凝土抗压强度的多个影响因素，并根据各样品实际抗压强度数据结合各影响因素数据建立混凝土配比预测模型，再根据预测模型代入需求抗压强度数据来获得混凝土配比设计，并根据该配比样品的实际抗压强度与需求抗压强度的对比分析后，对配比设计进行迭代优化，从而使获得的产品的最终优化配比设计下的抗压强度符合需求精度。14、(2)本发明确定的影响因素包括孔隙率、油石比、纤维稳定剂掺量及钢纤维掺量，涵盖了全部会对沥青混凝土抗压强度造成影响的因素，并通过回归方程建立了混凝土配比预测模型，从而能够根据需求对配比设计进行预测。技术特征：1.一种高强度沥青混凝土配比设计方法，其特征在于：包括以下步骤，2.根据权利要求1所述的一种高强度沥青混凝土配比设计方法，其特征在于：所述步骤s2包括以下步骤，3.根据权利要求2所述的一种高强度沥青混凝土配比设计方法，其特征在于：所述步骤s3包括以下步骤，4.根据权利要求3所述的一种高强度沥青混凝土配比设计方法，其特征在于：所述步骤s3还包括以下步骤，5.根据权利要求4所述的一种高强度沥青混凝土配比设计方法，其特征在于：所述优化算法为遗传算法。6.根据权利要求5所述的一种高强度沥青混凝土配比设计方法，其特征在于：所述步骤s21中沥青混凝土抗压强度影响因素为孔隙率、油石比、纤维稳定剂掺量及钢纤维掺量；7.根据权利要求6所述的一种高强度沥青混凝土配比设计方法，其特征在于：对所述约束范围参数的范围进行确定，8.一种沥青混凝土路面材料，其特征在于：其组分配比采用权利要求1至7任意一种高强度沥青混凝土配比设计方法获得，其组分包括沥青、填料、细集料、粗集料、纤维稳定剂及钢纤维；9.根据权利要求8所述的一种沥青混凝土路面材料，其特征在于：所述沥青为高粘改性沥青，所述填料包括硅灰、粉煤灰及超细矿粉。10.根据权利要求8所述的一种沥青混凝土路面材料，其特征在于：所述钢纤维的长径比为60-70。技术总结本发明提出了高强度沥青混凝土配比设计方法及沥青混凝土路面材料，属于沥青混凝土领域，制备若干个配比的样品并检测各样品的实际抗压强度数据；确定影响沥青混凝土抗压强度的各影响因素，并根据各样品实际抗压强度数据结合各影响因素数据建立沥青混凝土配比预测模型；根据沥青混凝土配比预测模型结合优化算法获得该沥青混凝土需求抗压强度下的沥青混凝土最优配比；确定影响混凝土抗压强度的影响因素，并根据各样品实际抗压强度数据结合各影响因素数据建立混凝土配比预测模型，再根据预测模型代入需求抗压强度数据来获得混凝土配比设计，并根据该配比样品的实际抗压强度与需求抗压强度的对比并进行迭代优化以符合需求精度。技术研发人员：秦鹏涛,郑君礼,盛小勇,殷力立,张荣春,吴净净,王占红,刘生波,程健,周泉,谭二毛受保护的技术使用者：中交二航局第四工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/16