基于红外光谱的道路沥青老化性能表征及疲劳寿命预估.docx

基于红外光谱的道路沥青老化性能表征及疲劳寿命预估
摘要：
道路沥青老化是一个不可避免的问题。在沥青路面使用过程中，长时间暴露在日晒雨淋、氧化和热扰动等外部因素的作用下，沥青材料会发生物理和化学变化，导致其性能下降，从而影响路面使用寿命。因此，对道路沥青的老化性能进行表征和研究，对道路维护和管理具有重要意义。
本文基于红外光谱技术，对不同老化程度的道路沥青的红外光谱图进行了分析。结果表明，随着老化时间的增加，道路沥青的红外光谱图变化明显。在特定的红外光谱区间范围内，道路沥青的各项物理化学性能的变化趋势可以被识别。在此基础上，本文建立了一种基于极端学习机（ELM）模型的疲劳寿命预测方法。
通过本文的研究，可以为道路沥青的老化性能表征及疲劳寿命预测提供一定的理论依据和技术手段。
关键词：道路沥青；老化性能；红外光谱；疲劳寿命预测；极端学习机
Abstract：
Theagingofroadasphaltisaninevitableproblem.Duringtheuseofasphaltpavement,itisexposedtoexternalfactorssuchassunandrain,oxidation,andthermalshockforalongtime.Thephysicalandchemicalchangesoftheasphaltmaterialwillleadtoitsperformancedegradation,therebyaffectingtheservicelifeoftheroad.Therefore,thecharacterizationandresearchoftheagingpropertiesofroadasphaltareofgreatsignificanceforroadmaintenanceandmanagement.
Inthispaper,basedoninfraredspectroscopytechnology,theinfraredspectraofroadasphaltwithdifferentagingdegreeswereanalyzed.Theresultsshowedthatwiththeincreaseofagingtime,theinfraredspectrumofroadasphaltchangessignificantly.Inaspecificrangeofinfraredspectra,thetrendofchangesinvariousphysicalandchemicalpropertiesofroadasphaltcanbeidentified.Onthisbasis,afatiguelifepredictionmethodbasedonExtremeLearningMachine(ELM)modelwasestablishedinthispaper.
Throughtheresearchinthispaper,itcanprovidetheoreticalbasisandtechnicalmeansforthecharacterizationofagingpropertiesandthepredictionoffatiguelifeofroadasphalt.
Keywords:roadasphalt;agingproperties;infraredspectroscopy;fatiguelifeprediction;ExtremeLearningMachine
1、引言
道路沥青是公路路面中使用量最大的材料之一。然而，公路路面的要求不仅是表面平坦，而且应该具有足够的承载力和路面散热能力等性能。道路沥青的老化是影响其使用寿命和性能的主要因素。由于道路沥青长期受到外界环境因素的影响，其物理化学性能会逐渐发生变化，从而导致路面的龟裂、沉降和松散等老化现象的出现，严重影响道路的使用寿命和行车安全。因此，对道路沥青的老化性能进行表征和研究，对道路的维护和管理具有重要意义。
2、红外光谱技术在道路沥青老化性能表征中的应用
红外光谱技术是一种快速有效的物质结构表征技术。它可以通过分析物质在不同频率的红外光谱区间范围内的吸收光谱特征，得到样品的物质结构信息。近年来，红外光谱技术已广泛应用于道路沥青的老化性能表征中。
2.1道路沥青的红外光谱图
道路沥青的红外光谱图主要由一系列吸收峰组成，每个峰代表着沥青中的一种结构振动。根据国际公路联合会制定的标准，沥青的红外光谱可以分为两个主要的红外光谱区间，一个是500cm-1~1500cm-1区间，称为“指纹区”，主要是C-H振动和C-C振动信号较强；另一个是2800cm-1~4000cm-1区间，称为“模式区”，主要是O-H