灰色系統理論在膠粉改性瀝青制備工藝中的應用研究

夏鵬飛

摘要：運用灰色系統理論，以膠粉改性瀝青的針人度、軟化點和延度等指標為系統目標，分析了在改性瀝青制備過程中，各影響膠粉改性瀝青性能的主要因素間的主次關系。為膠粉改性瀝青的制備工藝的優化提供依據。

關鍵詞：灰色理論;膠粉;改性瀝青;制備工藝

1? 灰色關聯度分析方法

1.1? 基本概念

一般的抽象系統都包含有許多種因素，多種因素共同作用的結果決定了系統的發展態勢，我們常常希望知道在眾多的因素中，哪些是主要因素，哪些是次要因素，哪些因素對系統發展影響大，哪些因素對系統發展影響小，哪些因素對系統發展起推動作用，需強化發展，哪些因素對系統發展起阻礙作用，需加以抑制，這就必須進行系統分析。灰色關聯度分析方法就是一種系統分析方法，它彌補了采用數理統計方法做系統分析所導致的缺憾，對樣本量的多少和樣本有無規律都適用而且計算量小，十分方便，不會出現量化結果與定性分析結果不符的情況。其基本思想是根據序列曲線幾何形狀的相似程度來判斷其聯系是否緊密，曲線越接近，則發展變化態勢愈接近，關聯程度就越大。

1.2計算方法

進行系統分析時，選準系統行為特征的映射量后，還需進一步明確影響系統主行為的有效因素。為了便于比較和保證序列有公共交點，首先應對原始數據序列即系統特征行為數據序列y0（k）和相關因素序列yi（k）等進行無量綱化處理，然后求出參考數列x0（k） （忌）和被比較數列xi（k） （i≥1），如式（1）和式（2）所示。

2? 試驗部分

2.1? 原材料性質

本研究是我公司制作制備膠粉改性瀝青過程中實施的，采用基質瀝青采用泰州中海70#瀝青，其基本性質如表1。膠粉是由南通新升橡膠制品有限公司生產提供，橡膠烴含量（質量分數，下同）46. 0%，丙酮抽提物10. 8%，炭黑含量28. 0%，灰分6.2%。

2.2? 改性瀝青性能試驗

為了便于研究膠粉改性瀝青的制備工藝對改性瀝青性能的影響，首先把制備工藝作為一個系統，找出反映系統行為特征的數據序列來間接地表征系統的行為。一般認為，膠粉的細度、摻量以及高速剪切時的剪切時間、剪切速率、剪切溫度這五個因素可以來概括和表征制備工藝這個系統。

表2為各因素組合下制成的改性瀝青的性能試驗結果。改性瀝青的性能試驗選用常規的“三大指標’’即針人度、軟化點和延度。

3? 灰關聯分析

按照灰關聯分析方法制作原始數據序列（表3），并按式（1）～（5）對原始數據序列進行初值化、求差序列、灰關聯度，見表4～7。

通過對表5～7中各影響因素的灰關聯分析可知，各影響因素對針人度按關聯度由大到小排序為：膠粉摻量-剪切速率>剪切時間>膠粉細度>剪切溫度;各影響因素對軟化點按關聯度由大到小排序為：膠粉摻量>膠粉細度>剪切速率>剪切溫度>剪切時間;各影響因素對延度按關聯度由大到小排序為：剪切溫度>膠粉摻量>剪切速率->剪切時間>膠粉細度。

關聯度的結果表明：膠粉摻量對改性瀝青的針人度和軟化點影響最大;剪切溫度對低溫延度的影響最大，其次是膠粉摻量。針入度表示的是瀝青的稠度，同時還可表征瀝青粘度的大小，其值越小表明瀝青粘度越大，稠度也越大。從試驗的結果來看，隨著膠粉摻量的增加，改性瀝青的針人度逐漸減小。軟化點反映的是瀝青的高溫性能。由數據可以看出，膠粉加入量越大，軟化點值越高即耐高溫性能越好。低溫延度指標反映的是瀝青耐低溫的性能，從室內試驗結果來看：剪切溫度越高，低溫延度值越大;膠粉摻量越大，低溫延度值也越大。從關聯度的分析結果可以看出和時間經驗是相吻合的。這也說明，用灰色理論來分析膠粉改性瀝青的制備工藝是可行的。

4? 結論

1）膠粉的摻量和改性瀝青的性能有很大的相關性，提高膠粉的摻量可提高改性瀝青的黏稠度并改善其高溫性能;

2）剪切溫度對改性瀝青低溫延度的影響有很大的相關性，剪切溫度越高，改性瀝青的低溫性能越好，

3）利用灰色理論來分析膠粉改性瀝青的制備工藝是可行的。

參考文獻

[1]鄧聚龍.灰色系統基本方法[M].武漢：華中理工大學出版社，1987.

[2]劉思峰，郭天榜.灰色系統理論及其應用[M].北京：科學出版社，2000.

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