基于若干影響瀝青混凝土強度因素的主次因素研究①

喬烈艷

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2015.36.145

摘 要：影響瀝青混凝土抗車轍能力的因素很多，但這些眾多的因素中有主次之分，在實際設(shè)計或施工過程中，不分主次或主次顛倒都會使瀝青路面過早的出現(xiàn)車轍，大大縮短瀝青路面的使用壽命，該文就粉膠比、壓實度、厚度對瀝青混凝土抗車轍能力的影響程度進行研究，為瀝青混凝土路面施工或結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：瀝青混凝土 抗車轍能力 主次因素研究

中圖分類號：U416.2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）12（c）-0145-02

1 抗車轍能力評價方法

目前國內(nèi)外評價瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的方法主要有：馬歇爾穩(wěn)定度試驗、蠕變試驗，以及輪轍模擬試驗等，其中輪轍模擬試驗包括車轍試驗、大型環(huán)道或直道試驗等，該研究采用目前常用的車轍試驗，車轍試驗方法最初是由英國道路研究所開發(fā)的，試驗方法比較直觀，可對瀝青路面車轍形成過程進行很好的模擬，試驗設(shè)備不需太高的精度，操作方法不復(fù)雜，容易接受，我國《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程 》中的車轍試驗也采用了這種方法，常用的評價指標(biāo)有：動穩(wěn)定度（DS）指標(biāo)、變形量指標(biāo)（RD）、相對變形率指標(biāo)（s）。該研究采用動穩(wěn)定度（DS）、變形量指標(biāo)（RD）指標(biāo)進行研究。

2 混合料組成設(shè)計

2.1 混合料類型選擇

由于瀝青混合料是由礦質(zhì)骨架和瀝青膠結(jié)物所構(gòu)成的、具有空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一種多相分散體系，因此瀝青混合料的級配制約著它的結(jié)構(gòu)類型，按級配原則構(gòu)成的瀝青混合料，其結(jié)構(gòu)通常可分為懸浮-密實型、骨架-密實型、骨架-空隙型等三種，該研究根據(jù)瀝青路面使用的需要，選擇AC 型的AC-20C瀝青混合料作為研究對象。

2.2 混合料組成設(shè)計

2.2.1 瀝青

為盡可能的提高瀝青混合料的本身性能，該研究選擇瀝青含蠟量少、軟化點高的A-70重交通道路石油瀝青，經(jīng)檢驗其各項技術(shù)指標(biāo)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的要求。

2.2.2 集料

組成瀝青混合料的集料是一種關(guān)鍵材料，不僅其力學(xué)性能會影響瀝青混合料的性能，其酸堿性對瀝青混合料的性能也有很大影響；集料的組成級配和各項力學(xué)指標(biāo)均應(yīng)滿足規(guī)范要求。選用的集料是呈堿性的石灰?guī)r，礦粉由堿性的石灰?guī)r制成，其各項技術(shù)指標(biāo)經(jīng)檢驗符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求。

2.2.3 混合料的最佳用油量

根據(jù)瀝青混合料的馬歇爾試驗確定的AC-20C的油石比分別為4.5%，粉膠比分別是1.02，設(shè)計空隙率為3.9%，其它各項技術(shù)指標(biāo)均符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求。

3 正交試驗設(shè)計

3.1 影響因素及水平的選擇

據(jù)國內(nèi)外研究結(jié)果，影響瀝青路面車轍的因素可分為內(nèi)因、外因及其它因素 3 大類。內(nèi)因主要反映在瀝青混合料本身的質(zhì)量上，如瀝青類型、瀝青用量、集料的性質(zhì)、混合料類型等；而外因則主要包括氣候條件和交通條件；其它因素則是指路面基層和路面結(jié)構(gòu)組成及其施工質(zhì)量對路面車轍的影響。當(dāng)內(nèi)因、外因及其它因素結(jié)合在一起時就會對瀝青路面車轍的形成產(chǎn)生綜合影響。

3.2 正交表的選擇

該正交試驗選用的影響因素為3個，各因素的水平均取3個，不考察因素間的交互作用，故選用L9（34）正交表，按此正交設(shè)計的因素水平表見表1。

3.3 試驗結(jié)果與分析

（1）試驗結(jié)果。

根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》的方法，按表1進行正交試驗，得到的試驗結(jié)果見表2。

（2）因素的最優(yōu)組合分析：計算各列各水平的K、R值，計算結(jié)果如下。

根據(jù)表3的結(jié)果可知：

①在因素的水平范圍內(nèi)變化時，對于DS，各因素的影響力順序為：厚度>壓實度>粉膠比，并且A2是A的優(yōu)水平，并且B1是B的優(yōu)水平，并且C3是C的優(yōu)水平；對于RD，各因素的影響力順序仍然為：壓實度>厚度>粉膠比，并且A1是A的優(yōu)水平，并且B1是B的優(yōu)水平，并且C3是C的優(yōu)水平。

②厚度是影響DS最重要的影響因素。

③壓實度是影響RD的重要影響因素。

因此，對于DS而言，因素的優(yōu)組合為A2B1C3，對于RD而言A1B1C3，以上二個指標(biāo)單獨分析出的優(yōu)化條件不一致，必須根據(jù)因素的影響主次，綜合考慮，確定最佳組合。

對于因素A，其對DS的影響大小排第二位，屬次重要因素，此時取A2，其對RD影響排第一位，此時取A1，而實際上100%的壓實度不現(xiàn)實，故A1可用A2替代，因此優(yōu)組合為A2B1C3。

（6） 進行方差分析，構(gòu)造F統(tǒng)計量，作F檢驗，判斷因素作用是否顯著，經(jīng)計算可知因素主次順序B-A-C。

4 結(jié)語

通過全厚度車轍正交試驗研究，可得出如下幾點結(jié)論。（1）厚度、壓實度和粉膠比對DS和RD的影響順序為：厚度>壓實度>粉膠比。（2）厚度、壓實度和粉膠比對DS和RD影響的顯著性不一致，進行車轍試驗時，應(yīng)同時考慮DS和RD這兩個指標(biāo)，才能比較客觀地評價瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。（3）路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時，基于厚度對DS和RD的影響，可適當(dāng)減小整個瀝青結(jié)構(gòu)層的厚度，尤其要注意同一種類型的層厚不要超規(guī)范上限，更不能不同層次使用同一類型的瀝青混凝土。

參考文獻

[1] 李申惠，李向東，廖衛(wèi)東，等.超載、超高溫條件下全厚式路面車轍試驗研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報，2003（12）：13-16.

[2] 李娜，朱文琪，李向東，等.全厚度與標(biāo)準(zhǔn)厚度車轍試驗的對比分析[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報，2003（12）：66-68.

[3] 胡其峰.公路瀝青路面水損害分析[J].淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010（3）：16-18.