礦粉黏性土含量檢測技術研究

胡藍心 王 累 陳 雷 周代會 張素華 倪靜

（四川公路工程咨詢監理有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

礦粉作為瀝青混合料的填料與瀝青組成瀝青膠漿。大量研究[1-3]已證實礦粉性質對瀝青膠漿的性能有至關重要的影響，從而影響瀝青混合料的高、低溫性能等，其中黏性土種類和含量對礦粉性質有著顯著影響。

我國現行規范《土工集料試驗規程》（JTG E42-2005）以塑性指數IP作為礦粉中黏性土含量的評價指標，推薦檢測方法為液塑限聯合測定法。《石灰石粉在混凝土中應用技術規程》（JGJ/T318-2014）將亞甲藍值（MBV值）作為評價石粉中黏土含量的整體指標[4]。根據現行規范，IP和MBV值均能反映黏土含量，但后者未廣泛應用于土工試驗。在實際試驗開展過程中，液塑限聯合測定法和亞甲藍試驗在時間、成本、可操作性等方面存在較大差異，探索更優的礦粉黏性土含量檢測技術對于加快土工試驗開展進度、提高試驗準確性有著重要意義。

基于此，本文采用灰關聯分析及逐步回歸分析方法研究礦粉0.075mm以下黏土含量對塑性指數、亞甲藍值等指標的影響程度，探索適用于土工試驗的更優的礦粉中黏性土含量檢測技術。

1 試驗材料

試驗采用礦粉為石灰巖礦粉，為消除原礦粉中黏土對試驗的影響，取潔凈石灰巖清洗干燥磨制并進行篩分，按規范要求制備礦粉。

黏土分別采用小于0.075mm的低、高液限黏土（1#、2#），過0.075mm篩備用。對這2種黏土進行液塑限試驗，試驗結果如表1所示。

2 試驗方法

2.1 液塑限聯合測定法與亞甲藍法試驗

液塑限聯合測定法與亞甲藍法都能實現表征礦粉中黏性土含量的目的，兩種方法對比見表2。

表2 液塑限聯合測定法與亞甲藍法的主要區別

從表2可看出，液塑限聯合測定法操作十分繁瑣，耗時長，數據分析需要操作人員具有豐富的經驗，同時確定塑限時使用的回歸曲線不同對塑性指數結果影響較大；而亞甲藍法相較液塑限聯合測定法操作簡單快捷，檢測成本更低。

2.2 試驗設計

試驗采用1#、2#這2種不同黏土，0.075mm以下礦粉中的每種黏土摻量分別為礦粉質量百分比的2%、4%、6%、8%、10%。按現行規范，準備亞甲藍試驗、液塑限試驗所需樣品，分別進行各指標試驗，部分試驗結果如表3所示。

表3 不同黏土摻量的礦粉各指標試驗結果

3 試驗結果與分析

3.1 灰色關聯分析

灰色關聯分析方法[5]可以根據復雜系統的行為特征數據，找到影響因素與研究對象之間的關系，影響因素與研究對象的關系越密切，相應的關聯度就越大。

本文以不同黏土摻量的礦粉中＜0.075mm比例、亞甲藍值、塑性指數作為比較因素（特征序列），以黏土的摻量作為參考因素（母序列）進行灰色關聯分析。

通過觀測試驗結果變化趨勢，采用均值化作為數據無量綱化處理方式，分辨系數ρ∈(0，∞)，ρ越小，分辨力越大，一般ρ的取值區間為 (0，1)，當ρ≤ 0.5463時，分辨力最好，本文選取ρ=0.5，求解母序列和特征序列之間的灰色關聯系數值并計算2種黏土各參考因素的灰色關聯度，結果如表4所示。

表4 不同黏土摻量的礦粉各指標試驗結果

由表4可以看出，1#低液限黏土與2#高液限黏土的灰色關聯度排序一致，其關聯度排序為亞甲藍值＞小于0.075mm比例＞塑性指數。該結果表明，不同黏土在各影響因素的關聯程度是一致的，最顯著影響的因素是亞甲藍值，即當礦粉中黏土含量越大，各技術指標中亞甲藍值最為顯著，以亞甲藍試驗評價礦粉中黏土含量是合理的。

3.2 逐步回歸分析

為進一步驗證上述結果是否合理，利用SPSS對2種黏土的試驗結果分別進行逐步回歸分析。逐步回歸的基本思想是：將變量逐個引入，每引入一個變量即對已選入的變量進行逐個檢驗。當原引入的變量由于后面變量的引入而變得不再顯著時，將其剔除。這個過程反復進行，直到既無顯著的變量選入方程，也無不顯著自變量從回歸方程中剔除為止。

以黏土的摻量作為因變量，不同黏土摻量的礦粉中＜0.075mm比例、亞甲藍值、塑性指數作為自變量逐個引入并檢驗，逐步回歸結果見表5所示。當前模型的自變量中，變量亞甲藍值被保留，變量＜0.075mm比例、塑性指數被剔除。基于保留的自變量建立回歸模型，結果見表6所示。

表5 逐步回歸結果

表6 逐步回歸模型

表5證實亞甲藍值對黏土摻量的影響最為顯著，結合表6，1#低液限黏土線性回歸方程為：黏土含量=-3.349+2.806×亞甲藍值，調整后R2=0.954，方程回歸顯著；2#高液限黏土線性回歸方程為：黏土含量=-4.073+3.488×亞甲藍值，調整后R2=0.806，方程回歸較為顯著。

綜上所述，通過亞甲藍試驗可以較好地評價礦粉中的黏土含量。而亞甲藍試驗步驟簡單，耗時短，人為干預因素少，應用于礦粉中黏土含量檢測具有較大的優越性。

4 結束語

綜上所述，礦粉黏性土含量檢測技術研究結論如下：

（1）對比液塑限試驗，亞甲藍試驗具有操作簡單快捷、試驗結果準確、檢測成本更低的優點。

（2）通過向石灰巖礦粉中摻入2 種不同黏土，黏土摻量增大，亞甲藍值增大，而塑性指數呈現不規律的變化。

（3）結合灰色關聯分析及逐步回歸法分析黏土含量對亞甲藍值和塑性指數的影響程度，結果表明黏土含量對亞甲藍值影響更顯著，即表明亞甲藍指標對礦粉中黏土含量更敏感。

（4）對礦粉中不同種黏土含量與亞甲藍值作相關性分析，低液限黏土線性回歸方程為：黏土含量=-3.349+2.806×亞甲藍值，調整后R2=0.954；高液限黏土線性回歸方程為：黏土含量=-4.073+3.488×亞甲藍值，調整后R2=0.806。

由此可知，采用亞甲藍試驗檢測礦粉中黏土含量較液塑限聯合測定法在提高試驗結果準確性及土工試驗開展效率等方面具有更大的優越性。