基于声力协同的聚氨酯高弹多孔混合料材料组成设计方法与流程

文档序号:25543908发布日期:2021-06-18 20:41阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于声力协同的聚氨酯高弹多孔混合料材料组成设计方法,其中聚氨酯高弹多孔混合料由聚氨酯胶粘剂、橡胶颗粒和矿料组成,该方法包括如下步骤:

步骤一:选取影响声力学性能的材料组成参数,并制备聚氨酯高弹多孔混合料试件

(1)矿料级配:目标空隙率20%-30%,设计n1组不同矿料级配;

采用固定的聚氨酯胶粘剂用量,与不同矿料级配制备成混合料,测定各矿料级配对应的空隙率vc;

级配种类空隙率(%)级配1vc1级配2vc2级配3vc3……级配nvcn1

(2)橡胶颗粒掺量:n2组不同的橡胶颗粒掺量n;

(3)混合料制备:根据不同级配和橡胶颗粒掺量,制备聚氨酯高弹多孔混合料,其中,橡胶颗粒掺量等体积替换矿料级配中的细集料;

步骤二:聚氨酯高弹多孔混合料声力学协同分析

(1)采用固定的聚氨酯胶粘剂用量,将橡胶颗粒掺量等体积替换矿料级配中的细矿料,制备混合料试件,采用浸水飞散试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验,分别测试不同空隙率vc+固定橡胶颗粒掺量和不同橡胶颗粒掺量n+固定级配下聚氨酯高弹多孔混合料的浸水飞散损失r、浸水马歇尔残留稳定度ms和冻融劈裂残留强度比tsr,分别对各力学指标测试结果进行标准化去量纲处理,计算公式如下式所示,得到ri’、msi’、tsri’;

然后采用二次函数拟合橡胶颗粒掺量n、空隙率vc和标准化处理后的三个力学指标的函数关系,如下式所示:

则聚氨酯高弹多孔混合料力学综合评价指标f分别与橡胶颗粒掺量n、空隙率vc的函数关系如下式所示:

(2)采用固定的聚氨酯胶粘剂用量,将橡胶颗粒掺量等体积替换矿料级配中的细矿料,制备混合料试件,采用驻波管法、轮胎下落噪声试验,分别测试不同空隙率vc+固定橡胶颗粒掺量和不同橡胶颗粒掺量n+固定级配下聚氨酯高弹多孔混合料的吸声系数a和噪声声级s,并根据噪声声级,基于下式计算降噪声级l,

l=15-s

分别对各声学指标测试结果进行标准化去量纲处理,得到ai’、li’;

然后采用二次函数拟合橡胶颗粒掺量n、空隙率vc和标准化处理后的两个声学指标的函数关系,如下式所示:

则聚氨酯高弹多孔混合料声学综合评价指标v分别与橡胶颗粒掺量n、空隙率vc的函数关系如下式所示:

(3)根据(1)、(2)中的不同空隙率及橡胶颗粒掺量条件下获得的力学指标f及声学指标v,并基于声力学协同理念,结合实际工程对路面力学、声学性能的需求,提出聚氨酯高弹多孔混合料力学综合评价指标和声学综合评价的权重,并提出声-力学协同指标m,公式如下:

其中,ω1、ω2分别为力学综合评价指标和声学综合评价指标对应权重值,其中ω1+ω2=1,且ω1、ω2<1,

在满足规范要求的力学性能前提下,通过分析声-力学协同指标m的最大值,确定混合料矿料级配/空隙率及橡胶颗粒掺量;

步骤三:高弹多孔混合料聚氨酯用量确定

以步骤二中确定的矿料级配、橡胶颗粒掺量,和不同的聚氨酯胶粘剂用量m制备混合料,通过浸水飞散试验拐点确定聚氨酯胶粘剂最小用量,析漏试验拐点确定最大用量,聚氨酯胶粘剂最小用量与最大用量的平均值即为最佳的聚氨酯用量。

2.根据权利要求1所述的方法,所述固定的橡胶颗粒掺量为30%;固定的聚氨酯胶粘剂用量为5%,所述固定级配所对应的孔隙率为20%。

3.根据权利要求1所述的方法,所述矿料采用玄武岩集料,采用废旧轮胎制备的橡胶颗粒按相应橡胶颗粒掺量等体积由小至大替换粒径1.18mm~9.5mm细集料。

4.根据权利要求1所述的方法,所述不同矿料级配为五组矿料级配;所述橡胶颗粒掺量n为20%,25%,30%,35%,40%五组掺量。

5.根据权利要求1所述的方法,所述确定混合料矿料级配/空隙率的方法为:根据分析声-力学协同指标m的最大值得到的空隙率值,与步骤一中测定的n1组矿料级配中的某一组级配的空隙率值vc相同,则选定该组矿料级配;或者

根据分析声-力学协同指标m的最大值得到的空隙率值与步骤一中测定的n1组矿料级配中的某一组级配的空隙率值vc最接近,则在该组矿料级配上调整得到新的矿料级配,以新的矿料级配、固定的聚氨酯用量、根据分析声-力学协同指标m的最大值得到的橡胶颗粒掺量组合制备混合料,再次测定新的矿料级配的空隙率,直到该测定的新的矿料级配的空隙率与根据分析声-力学协同指标m的最大值得到的空隙率值相同;则选定该新的矿料级配。

6.根据权利要求5所述的方法,所述不同的聚氨酯胶粘剂用量m以5%为中值,按0.5%的相邻间隔变化。

7.根据权利要求6所述的方法,所述不同的聚氨酯胶粘剂用量m分别为4%,4.5%,5%,5.5%,6%。

8.根据权利要求1-7任一所述的方法,聚氨酯胶粘剂采用单组份聚氨酯或双组份聚氨酯胶粘剂。


技术总结
本发明公开了一种基于声力协同的聚氨酯高弹多孔混合料材料组成设计方法,该方法包括以下步骤:(1)矿料级配及橡胶颗粒掺量初选;(2)矿料级配确定:根据声力学协同分析结果确定最优空隙率,并根据最优空隙率和初选的矿料级配确定最优级配;(3)橡胶颗粒掺量确定:根据声力学协同分析结果确定最优橡胶颗粒掺量;(4)聚氨酯用量的确定;(5)路用性能验证,得到聚氨酯高弹多孔混合料的目标配合比。该发明能够弥补现有技术的不足,为聚氨酯高弹多孔混合料提供一套系统、方便、易操作的材料组成设计方法,设计出力学性能和声学性能优异的聚氨酯高弹多孔混合料,降低材料组成设计阶段的盲目性和工作量。

技术研发人员:钟科;张勐;孙明志
受保护的技术使用者:交通运输部公路科学研究所
技术研发日:2021.03.23
技术公布日:2021.06.18
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