開級(jí)配瀝青混合料空隙率的研究

摘要：文章通過對(duì)9組級(jí)配進(jìn)行搗實(shí)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著最大公稱粒徑集料的增多，級(jí)配空隙率呈上升趨勢(shì)，并且存在劇變的關(guān)鍵點(diǎn)。所采用測(cè)定空隙率的方法中實(shí)測(cè)法與理論計(jì)算法大小有差異，與集料的均勻性和集料形狀等有關(guān)。

關(guān)鍵詞：開級(jí)配瀝青混合料；搗實(shí)試驗(yàn)；空隙率

中圖分類號(hào)：TU535 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2014）21-0143-02

開級(jí)配瀝青混合料粗集料（4.75 mm以上）比例為80%~85%，其品質(zhì)特性及粗集料部分的級(jí)配組成會(huì)對(duì)開級(jí)配瀝青混合料性能產(chǎn)生重要影響。較多粗集料的特點(diǎn)決定了開級(jí)配會(huì)形成骨架結(jié)構(gòu)，而穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)是保證路面耐久性的關(guān)鍵。本文采用搗實(shí)試驗(yàn)方法研究4.75 mm以上的粗集料部分的級(jí)配組成對(duì)骨架間的嵌擠作用、穩(wěn)定性的影響。

1搗實(shí)試驗(yàn)研究

通過搗實(shí)試驗(yàn)計(jì)算及實(shí)測(cè)搗實(shí)后級(jí)配的間隙率，以此評(píng)價(jià)粗集料骨架的穩(wěn)定性和顆粒之間的嵌擠度。由于粗集料各粒徑段比例的組合方式不計(jì)其數(shù)，該試驗(yàn)在進(jìn)行搗實(shí)試驗(yàn)過程中參考了國(guó)內(nèi)外各類技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，試驗(yàn)過程中實(shí)際采用的組合方式涵蓋了半開級(jí)配及開級(jí)配的范圍。

2試驗(yàn)方案

針對(duì)多因素、多水平的試驗(yàn)方案，為采用較少的試驗(yàn)次數(shù)獲得期望的結(jié)果，本研究采用均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法分析粗集料的粒徑組成對(duì)空隙率的影響。試驗(yàn)采用的最大公稱粒徑分別為13.2 mm，以空隙率為檢測(cè)指標(biāo)。詳細(xì)方案見表1。

3試驗(yàn)方法

試驗(yàn)根據(jù)JTG E42-2005《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行測(cè)試。首先稱取試桶的質(zhì)量（m1）將稱好的不同粒徑比例的集料拌合均勻，裝入容積為10 L的搗實(shí)桶中，分三次裝入，第一次裝入容器中的集料量達(dá)1/3的高度，由邊至中用搗棒均勻搗實(shí)25次。再向容器中裝入1/3高度的集料，用搗棒均勻地?fù)v實(shí)25次，搗實(shí)深度約至下層的表面。然后重復(fù)上一步驟，加最后一層，搗實(shí)25次，使集料與容器口齊平。如果稍有不平，用合適的集料填充表面的大空隙，用直尺大體刮平，目測(cè)估計(jì)表面凸起部分與凹陷部分的容積大致相等，稱取容量筒與試樣的總質(zhì)量（m2）。每種比例的集料做三次試驗(yàn)，取其平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)，每次擊實(shí)后，向擊實(shí)桶內(nèi)注水至與桶頂平齊，測(cè)定注入水的體積及溫度。

4搗實(shí)試驗(yàn)結(jié)果及分析

依據(jù)JTG E42-2005《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行測(cè)試。采用上述試驗(yàn)方案測(cè)定各檔料不同比例下混合集料的搗實(shí)空隙率，空隙率的測(cè)定采用兩種方法：①根據(jù)單檔集料毛體積密度計(jì)算不同比例下混合集料的體積，設(shè)為VCADRC1；②采用注水填充法實(shí)測(cè)的孔隙率體積為VCADRC2。所得試驗(yàn)結(jié)果見表2。

對(duì)最大公稱粒徑為13.2 mm的9組混合集料采用兩種方法測(cè)定空隙率。如圖1所示，兩種方法所得的空隙率大小不盡相同，兩者的大小視具體情況而定。對(duì)于公稱最大粒徑為13.2 mm的集料而言，第1、2、3、5、6、8、9共7組搗實(shí)后空隙率的計(jì)算值大于實(shí)測(cè)值，而第4、7共2組搗實(shí)后空隙率的實(shí)測(cè)值大于計(jì)算值，兩種方法所測(cè)同一組搗實(shí)集料差值的絕對(duì)值范圍為0.04%~0.26%，這主要與顆粒本身形狀的差異性及集料的不均勻性相關(guān)。

將混合料組成折算為質(zhì)量通過率，粗集料部分折算為占總礦料比重的81%考慮，對(duì)于公稱粒徑為13.2 mm的集料而言，則13.2 mm的通過率為47.8%~98.5%，9.5 mm的通過率為40.1%~88.4%；所計(jì)算各種料的詳細(xì)通過率見表3。

對(duì)于4.75 mm以上的粗集料顆粒，不同粒徑的粗集料按不同比例搭配會(huì)形成不同密實(shí)度的骨架，粗集料的骨架間隙率有較為明顯的變化。如按計(jì)算法測(cè)試結(jié)果，對(duì)于公稱最大粒徑為13.2 mm，9種級(jí)配方案中最大的VCADRC為42.17%，而最小的為40.19%，因此可以預(yù)測(cè)，這些配比方案的開級(jí)配瀝青混合料性能也不會(huì)相同。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，以集料間隙率為因變量，不同檔集料通過率為自變量，分析因變量和不同自變量之間的相關(guān)性差異，對(duì)于公稱最大粒徑為13.2 mm的集料，選擇13.2 mm篩孔通過率和9.5 mm篩孔通過率兩個(gè)變量，采用Origin 8.0軟件進(jìn)行線性回歸分析可以得到式（1）和（2）：

VCADRC1-13.2=37.88+0.0463×P13.2-0.0084×P9.5

（R2=0.8632）（1）

VCADRC1-13.2=38.31+0.0361×P13.2-0.0015×P9.5

（R2=0.8148）（2）

根據(jù)對(duì)最大公稱粒徑為13.2 mm的兩種粗集料進(jìn)行搗實(shí)后，采用兩種方法測(cè)試骨料間隙率進(jìn)行擬合回歸公式可知，增大13.2 mm以上的粗集料顆粒，會(huì)增大粗集料骨架間隙率；而增加13.2 mm與9.5 mm之間的顆粒，則會(huì)減小粗集料骨架間隙率。這是因?yàn)樾×降募项w粒會(huì)對(duì)大粒徑集料顆粒間隙率進(jìn)行填充和嵌擠，增加粗集料骨架密實(shí)度，理論上來說會(huì)增加骨架的穩(wěn)定性、強(qiáng)度和承載特性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃剛，何兆益.OGFC混合料瀝青用量影響因素研究[J].中外公路，2008，(12).

[2] 胡貴華，陳小薇.基于骨架密實(shí)型表面層瀝青混合料連續(xù)級(jí)配范圍研究[J].中外公路，2010，(3).