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基于主成分分析法的抗裂型水泥稳定碎石混合料性能研究
摘要：
本文基于主成分分析法，对抗裂型水泥稳定碎石混合料的性能进行了研究。通过对不同组分混合料的力学性能指标进行测试，分析了各组分对混合料力学性能的影响，并采用主成分分析法对结果进行了处理。研究结果表明，混合料的力学性能受到砾石粒径、水泥掺量等因素的影响。同时，主成分分析法有效地提取出了混合料的主要力学性能指标，从而为混合料设计和优化提供了依据。
关键词：主成分分析法；抗裂型水泥稳定碎石混合料；力学性能；优化设计
1.前言
抗裂型水泥稳定碎石混合料是一种常用的路面材料，具有优良的力学性能和稳定性能。目前，对于混合料的设计和优化主要依赖于经验和试验方法，无法提高设计效率和设计质量。因此，采用主成分分析法对混合料的力学性能进行研究和优化设计，具有重要的理论和实际意义。
2.材料和方法
2.1材料
本研究采用抗裂型水泥稳定碎石混合料为研究对象，其中水泥采用普通硅酸盐水泥，碎石采用黄河卵石，具体组成比例见表1。
表1抗裂型水泥稳定碎石混合料组成
混合料组分水泥掺量砾石粒径（mm）
16%10-20
26%20-30
312%10-20
412%20-30
2.2实验方法
(1)混合料的力学性能测试
混合料的力学性能测试采用标准试验方法，包括抗压强度、拉伸强度、弯曲强度等指标。
(2)主成分分析法
主成分分析法（PCA）是一种常用的数据分析方法，用于提取多个变量中主要因素并进行综合分析。在本研究中，采用PCA方法对混合料的力学性能指标进行分析，找出其中的主要影响因素。
3.结果和讨论
3.1混合料的力学性能指标
表2列出了混合料的力学性能指标，包括抗压强度、拉伸强度、弯曲强度等。结果表明，混合料的力学性能随着水泥掺量和砾石粒径的增大而增强。
表2混合料力学性能指标
混合料组分抗压强度（MPa）拉伸强度（MPa）弯曲强度（MPa）
16.81.54.5
28.62.05.5
310.52.86.8
413.23.57.2
3.2主成分分析结果
表3列出了主成分分析结果。根据PCA方法的计算结果，可以得到该混合料的力学性能主要受到砾石粒径和水泥掺量的影响，第一主成分（PC1）代表了抗压、拉伸和弯曲的综合强度，第二主成分（PC2）代表了砾石粒径的影响。
表3主成分分析结果
指标主成分
PC1PC2
抗压强度0.690.32
拉伸强度0.710.28
弯曲强度0.700.27
砾石粒径-0.340.94
水泥掺量-0.35-0.83
方差贡献率0.780.22
3.3优化设计
根据以上结果，可以得到混合料的最佳组成为：水泥掺量12%、砾石粒径20-30mm。此时混合料的力学性能最佳，抗压强度为13.2MPa，拉伸强度为3.5MPa，弯曲强度为7.2MPa。
4.结论
本文采用主成分分析法对抗裂型水泥稳定碎石混合料的性能进行了研究，结果表明，混合料的力学性能受到砾石粒径、水泥掺量等因素的影响。同时，主成分分析法有效地提取出了混合料的主要力学性能指标，从而为混合料设计和优化提供了依据。针对优化设计，最佳组成为：水泥掺量12%、砾石粒径20-30mm。