瀝青復(fù)合料理論最高密度漬浸法檢測分析探究

文/陶莉、張俊

1 前言

瀝青路面JTGF40-2004 瀝混設(shè)計(jì)配比規(guī)范是借助實(shí)測的骨料合成毛體積密度和合成表觀密度計(jì)算來確定瀝青復(fù)合料的理論最高密度。因?yàn)楣橇虾蜑r青間存在浸潤和吸附作用，故骨料密度一般難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定準(zhǔn)確取值。因?yàn)閺?fù)合料中存在顆?？紫?，全部選用表觀密度或全部選用毛體積密度均不甚合理。為解決這一問題，本研究探討在實(shí)測骨料密度后，再依據(jù)結(jié)果計(jì)算瀝青復(fù)合料理論最高密度的檢測方法，以便獲得更加接近復(fù)合料密度真實(shí)狀態(tài)的測量結(jié)果。

2 骨料密度漬浸法計(jì)算

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

2.1.1 試樣通過2.36mm 標(biāo)準(zhǔn)篩過篩。

2.1.2 過篩后的骨料要放入到水中浸泡，同時要進(jìn)行必要的攪拌，將表面灰塵等雜質(zhì)清洗干凈，多次漂洗之后達(dá)到潔凈度的要求，且清洗環(huán)節(jié)不會造成任何的損壞。

2.2 實(shí)驗(yàn)過程

2.2.1 浸水天平調(diào)整好，吊籃放在天平上放入到溢水箱內(nèi)，水溫保持在20～25℃，然后將天平歸零。

2.2.2 吊籃掛在天平上放入到溢水箱內(nèi)，然后進(jìn)行持續(xù)注水，直到達(dá)到溢流孔高度的位置，將天平歸零，溫度達(dá)到20～25℃。

2.2.3 將調(diào)拌棒加進(jìn)1 號容器中，測量調(diào)拌棒和1 號容器的總質(zhì)量（M1）和水中質(zhì)量（M2）。測量2 號容器的質(zhì)量（M6）和水中質(zhì)量（M7）[1]。

2.2.4 在180℃（非變性瀝青160℃）烘箱中，把裝有調(diào)拌棒和骨料的1 號容器加熱4h。

2.2.5 采取加熱的方式將瀝青加熱到150～160℃（非變性瀝青為130～140℃），而后對材料進(jìn)行脫水處理，將裝有骨料樣品的容器取出，在1 號容器中增加1500～2000g 瀝青，而后在將相同容量的瀝青放入2 號容器中。在1號容器拌和3 分鐘，將氣泡排除，2 號容器不拌和，將其放進(jìn)烤箱，且間隔20 分鐘進(jìn)行1 次攪拌，該過程主要進(jìn)行2 次攪拌，3 分鐘進(jìn)行一次，值得注意的是操作時需要對其變化狀態(tài)進(jìn)行觀察，對象若無氣泡時，需要將1 號、2 號容器取出，放在常溫環(huán)境下冷卻24 小時。

2.2.6 測量裝有瀝青、復(fù)合料和調(diào)拌棒的1 號容器的水中質(zhì)量（M5）和總質(zhì)量（M4）。

2.2.7 測量2 號裝有瀝青容器的水中質(zhì)量（M9）和總質(zhì)量（M8）。

2.3 密度計(jì)算

2.3.1 計(jì)算瀝青密度，結(jié)果保留3 位小數(shù)，根據(jù)式（1）計(jì)算，公式中γ瀝青系為瀝青的密度。

2.3.2 骨料的表觀密度，按式（2）計(jì)算，公式中γ骨料系為骨料的表觀密度；M3 為調(diào)拌棒+1 號容器+骨料的總質(zhì)量。

3 瀝青復(fù)合料理論最高密度漬浸法計(jì)算

復(fù)合料實(shí)驗(yàn)過程及骨料基本等同，需注意實(shí)驗(yàn)過程中以下幾點(diǎn)。

3.1 烘箱之后能夠要做好拌和瀝青料的養(yǎng)生處理，此時要在1 號容器中進(jìn)行，溫度為165℃（非變性瀝青140℃）不變，養(yǎng)生處理時長1h。然后把瀝青也放入到箱內(nèi)進(jìn)行烘烤。

3.2 對于瀝青進(jìn)行攪拌處理時，保證溫度在140～150℃之間，然后把其取出之后合格復(fù)合料混合加入到1 號容器中，把相同數(shù)量直接放入容器內(nèi)，且將瀝青加入2 號容器內(nèi)，此時把1 容器攪拌處理3min，保證內(nèi)部沒有氣泡，2號容器不攪拌，然后放置在溫度為140～145℃的烘箱內(nèi)，每隔20min 調(diào)拌1 次，共調(diào)拌2 次，每次3min，觀察至60min，如果沒有出現(xiàn)氣泡的情況，取出1 號和2 號容器在室溫下冷卻12～24h。然后能夠確定瀝青材料的最高密度參數(shù)，取3 位小數(shù)，按式（2）給予計(jì)算[2]。

4 漬浸法與傳統(tǒng)方法數(shù)據(jù)比較

在兩種方法對比的過程中，主要按照規(guī)范的要求，以普通瀝青與典型變性瀝青、玄武巖、石灰?guī)r為研究對象。首先，對各種骨料的密度進(jìn)行測試（選擇計(jì)算規(guī)范計(jì)算法測量），在經(jīng)過計(jì)算對比后，將相關(guān)復(fù)合的密度確定。

其次，選取標(biāo)準(zhǔn)的配合比，對5 組不同的材料配比進(jìn)行分析，查看相關(guān)的最高密度，對表1中的礦料密度進(jìn)行反復(fù)計(jì)算。

通過表1 分析可知，相關(guān)礦物料的數(shù)據(jù)比較接近，尤其是在毛體積與礦料密度等方面體現(xiàn)出來的數(shù)據(jù)比較接近，表2 中兩者的差距值為0.017，差值最小是0.006。

對表1 中2 種密度開展方差統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示，在保證率是95%時，兩者差異性不大。其方差分析結(jié)果見表2，按照以上研究可知，在獲取最高瀝青密度環(huán)節(jié)中，采用瀝青漬浸法是主要手段，該方法的應(yīng)用大大地提升了整體工程質(zhì)量。

5 適用性分析

如果骨料的質(zhì)量是比較穩(wěn)定的，可以根據(jù)具體測量的各個尺寸骨料表觀密度和毛體積密度之下確定礦料的密度參數(shù)，就能夠得到復(fù)合料體積數(shù)據(jù)，如表1。同時，能夠達(dá)到工程質(zhì)量的要求。通過合適的方式選擇確定熱料倉骨料密度參數(shù)，得到最高的密度參數(shù)，然后進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)方案。

在實(shí)踐過程中，當(dāng)骨料主體特征變化大時，變異性是很大的。此時可以根據(jù)漬浸法來進(jìn)行最高密度尺寸進(jìn)行各個骨料體積的反酸，生產(chǎn)配合比做出必要的調(diào)整，以符合質(zhì)量要求。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)分析，通過瀝青漬浸法來確定的礦料密度和經(jīng)過瀝青復(fù)合料瀝青最高密度進(jìn)行相互驗(yàn)算。因此，可以利用瀝青漬浸法來獲取實(shí)驗(yàn)中的瀝青復(fù)合料配合比參數(shù)、路面壓密度以及進(jìn)行施工質(zhì)量管理[3]。

表1 礦料密度和吸水率

表3 瀝青復(fù)合料體積參數(shù)和馬歇爾穩(wěn)定度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，兩種方法獲得的瀝青復(fù)合料理論最高密度，系統(tǒng)數(shù)據(jù)無明顯的誤差，施工過程中能夠依據(jù)實(shí)際情況開展合理選擇應(yīng)用。

表2 方差分析結(jié)果

按照結(jié)果顯示可知，通過這兩種方法的應(yīng)用，能夠精確地將最高密度獲取，數(shù)據(jù)之間無差異性，具體參考表2，故而在具體項(xiàng)目開展中，視實(shí)際情況選擇。

6 工程實(shí)例

案例系國道S228 線的一個區(qū)段，起訖點(diǎn)樁號為K1000+800-K1025+220，全長24.402km，按照一級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)定，該工程路基寬度為29m，結(jié)果形式主要以土路肩+路肩石以及中央分離帶等結(jié)構(gòu)組成；該工程西段按照半幅施工結(jié)構(gòu)設(shè)置，其結(jié)構(gòu)組成為細(xì)粒式瀝青混凝土與粒式變性瀝青混凝土等材料組成結(jié)構(gòu)層。瀝青復(fù)合料在確定最高密度的過程中，主要是通過漬浸法來進(jìn)行，然后是配比設(shè)計(jì)確定，結(jié)果見表3 具體所示和圖1 所示。

圖1 力學(xué)GTM 參數(shù)隨石油比變化曲線

表3 數(shù)據(jù)和圖1 曲線揭示，復(fù)合石油比值為5.2%時，其安全抗剪系數(shù)達(dá)到了巔峰值，相比于GSI 其接觸位置在突變點(diǎn)，也就5.2%時，復(fù)合料抗剪性能是最高的，因此，通過使用石油比為5.2%的瀝青復(fù)合料能夠確定最佳的石油比數(shù)據(jù)。在進(jìn)行了2年的運(yùn)營之后，通過該研究方式，能夠預(yù)防早期病害問題的出現(xiàn)，可以延長使用壽命，避免養(yǎng)護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用過高，可以確保交通運(yùn)行的安全性和舒適性[4]。

7 結(jié)語

瀝青漬浸法實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行骨料密度與瀝青復(fù)合料最高密度的檢測，可行性比較高，可以適應(yīng)多種條件下的應(yīng)用。通過應(yīng)用瀝青漬浸法和實(shí)際測量的方式確定瀝青復(fù)合料的最高密度，然后進(jìn)行兩個方面數(shù)據(jù)信息的對比和分析，保證誤差在合理的范圍內(nèi)。通過應(yīng)用瀝青漬浸法來確定骨料密度，而驗(yàn)證了技術(shù)參數(shù)會受到人為原因的影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)備相對簡單，材料易取，具備結(jié)果穩(wěn)定性高特點(diǎn)，能夠切實(shí)地將配比的數(shù)據(jù)判定出來，給工程施工提供基礎(chǔ)，也能夠產(chǎn)生比較高的綜合效益。