[发明专利]沥青混合料紫外老化竖向扩散深度的计算方法

权利要求书

1.一种沥青混合料紫外老化竖向扩散深度的计算方法，包括以下步骤：

步骤S1)，制备紫外老化后沥青，对紫外老化后沥青从紫外老化面层逐层进行剥离，测试逐层剥离的沥青的复合模量；

步骤S2)，采用半无穷长物体扩散模型计算紫外老化面层沥青扩散系数；

步骤S3)，通过图像识别构建沥青混合料剖面模型，形成沥青混合料有限元模型图；

步骤S4)，导入沥青混合料有限元模型图，设置边界条件和紫外老化沥青扩散系数，通过有限元模拟计算得出紫外老化沥青在混合料中的竖向扩散深度；

所述步骤S2)中进一步包括以下步骤：

步骤S2.1)，根据混合经验公式得出在扩散时间t、扩散层位深度x下，紫外老化面层沥青的扩散浓度其中G^*_i为剥离第i层沥青的复合模量，G^*₀为原样沥青的复合模量；

步骤S2.2)，根据紫外老化面层沥青的扩散浓度C₁＝(1-erf(β))得到高斯误差函数erf(β)；

步骤S2.3)，根据双曲函数方程方程计算得到变量β，

步骤S2.4)，根据及得到紫外老化面层沥青的扩散系数其中，T₁为剥离第1层沥青厚度，T_i为剥离第i层沥青厚度。

2.根据权利要求1所述的沥青混合料紫外老化竖向扩散深度的计算方法，其特征在于，在所述步骤S1)中，对紫外老化后沥青从紫外老化面层逐层剥离进行剥离包括以下步骤：采用直径为9.75cm的圆形玻璃皿，倒入10ml～20ml的二硫化碳溶液作为老化沥青的剥层溶剂；将老化沥青样品从侧面固定后倒扣浸置在二硫化碳中，浸置1分钟后将剥离的沥青溶液倒入准备好的蜡纸盒；重复上述步骤，得到不同层i的剥离沥青溶液。

3.根据权利要求2所述的沥青混合料紫外老化竖向扩散深度的计算方法，其特征在于，在所述步骤S1)中，对紫外老化后沥青从紫外老化面层逐层进行剥离包括以下步骤：将不同层i的剥离沥青溶液置于烘箱加热，烘箱温度控制在50±0.5℃，并每隔半小时测试其质量，直至连续的两次质量结果一致，得到的质量为M_i的第i层剥离沥青样品；根据计算第i层剥沥青厚度T_i，其中，r为紫外老化样品圆形玻璃皿的半径，ρ为沥青的密度。

4.根据权利要求3所述的沥青混合料紫外老化竖向扩散深度的计算方法，其特征在于，在步骤S1)中，采用动态流变剪切仪进行沥青复合模量测试，选择25mm平行板，温度控制范围为30℃～80℃，升温速率为2℃/分钟，角频率为10rad/s。

5.根据权利要求3或4所述的沥青混合料紫外老化竖向扩散深度的计算方法，其特征在于，在所述步骤S1)中，制备紫外老化后沥青包括以下步骤：将加热至流动状态的沥青倒入直径为9cm的圆形玻璃皿中，使沥青液面高于玻璃皿1mm；待沥青冷却后，对圆形玻璃皿侧面进行包裹，防止紫外光从侧面辐照至沥青试样；将制备好的沥青试样置入紫外老化箱中进行紫外老化试验，紫外老化温度为50℃，紫外老化时间大于等于3天。

6.根据权利要求5所述的沥青混合料紫外老化竖向扩散深度的计算方法，其特征在于：在所述步骤S3)中，将沥青混合料试件沿竖向进行切割后用高清相机对切割面进行拍照或扫描成像，图像识别照片构建沥青混合料剖面模型，从沥青混合料剖面模型中截取预设尺寸形成沥青混合料有限元模型图。

7.根据权利要求6所述的沥青混合料紫外老化竖向扩散深度的计算方法，其特征在于，所述步骤S4)进一步包括以下步骤：

步骤S4.1)，导入二维沥青混合料有限元模型图，生成老化沥青混合料扩散深度计算模型；

步骤S4.2)，定义有限元模拟计算过程中的材料参数；

步骤S4.3)，进行网格划分，选择适合的网格精度，设置单元为热传递单元；

步骤S4.4)，设置分析步，采用瞬态分析，通过分析步控制扩散时间；

步骤S4.5)，设置边界条件，沥青混合料模型的表面层紫外老化沥青浓度设置为100％，其余部分紫外老化沥青浓度设置为0；

步骤S4.6)，运行老化沥青混合料扩散深度计算模型进行计算，提取扩散深度值得到紫外老化沥青在混合料中的竖向扩散深度。