灰色系統(tǒng)理論在膠粉改性瀝青制備工藝中的應(yīng)用研究

夏鵬飛

摘要：運用灰色系統(tǒng)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(tǒng)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(guān)系。為膠粉改性瀝青的制備工藝的優(yōu)化提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：灰色理論;膠粉;改性瀝青;制備工藝

1? 灰色關(guān)聯(lián)度分析方法

1.1? 基本概念

一般的抽象系統(tǒng)都包含有許多種因素，多種因素共同作用的結(jié)果決定了系統(tǒng)的發(fā)展態(tài)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(tǒng)發(fā)展影響大，哪些因素對系統(tǒng)發(fā)展影響小，哪些因素對系統(tǒng)發(fā)展起推動作用，需強化發(fā)展，哪些因素對系統(tǒng)發(fā)展起阻礙作用，需加以抑制，這就必須進行系統(tǒng)分析。灰色關(guān)聯(lián)度分析方法就是一種系統(tǒng)分析方法，它彌補了采用數(shù)理統(tǒng)計方法做系統(tǒng)分析所導(dǎo)致的缺憾，對樣本量的多少和樣本有無規(guī)律都適用而且計算量小，十分方便，不會出現(xiàn)量化結(jié)果與定性分析結(jié)果不符的情況。其基本思想是根據(jù)序列曲線幾何形狀的相似程度來判斷其聯(lián)系是否緊密，曲線越接近，則發(fā)展變化態(tài)勢愈接近，關(guān)聯(lián)程度就越大。

1.2計算方法

進行系統(tǒng)分析時，選準系統(tǒng)行為特征的映射量后，還需進一步明確影響系統(tǒng)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(yīng)對原始數(shù)據(jù)序列即系統(tǒng)特征行為數(shù)據(jù)序列y0（k）和相關(guān)因素序列yi（k）等進行無量綱化處理，然后求出參考數(shù)列x0（k） （忌）和被比較數(shù)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(zhì)

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(zhì)瀝青采用泰州中海70#瀝青，其基本性質(zhì)如表1。膠粉是由南通新升橡膠制品有限公司生產(chǎn)提供，橡膠烴含量（質(zhì)量分數(shù)，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(tǒng)，找出反映系統(tǒng)行為特征的數(shù)據(jù)序列來間接地表征系統(tǒng)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(tǒng)。

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

3? 灰關(guān)聯(lián)分析

按照灰關(guān)聯(lián)分析方法制作原始數(shù)據(jù)序列（表3），并按式（1）～（5）對原始數(shù)據(jù)序列進行初值化、求差序列、灰關(guān)聯(lián)度，見表4～7。

通過對表5～7中各影響因素的灰關(guān)聯(lián)分析可知，各影響因素對針人度按關(guān)聯(lián)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(guān)聯(lián)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(guān)聯(lián)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(guān)聯(lián)度的結(jié)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(jié)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(shù)據(jù)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(nèi)試驗結(jié)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(guān)聯(lián)度的分析結(jié)果可以看出和時間經(jīng)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(jié)論

1）膠粉的摻量和改性瀝青的性能有很大的相關(guān)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(guān)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(tǒng)基本方法[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，1987.

[2]劉思峰，郭天榜.灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2000.

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