AC-13粗集料離析與級配關系試驗研究

楊權

摘要： 針對AC-13瀝青混合料粗集料，研究了在不同組合比例下集料的均勻度。利用軟件分析了均勻度與各檔料含量之間的關系，并分析了各檔料對集料離析的影響。

關鍵詞：瀝青混合料;粗集料;離析;級配關系

瀝青混合料離析直接影響路面的性能，是造成路面局部損壞的誘因之一，近年來各國專家對瀝青路面的離析問題越來越重視，并開展了相關的研究。但是這些研究都是針對已經建成的瀝青路面，通過視覺法、鉆芯法、核子密度儀法等，對瀝青混合料的物理力學指標進行研究，進而得到相應的離析評價指標和方法。這些關于離析的評價方法和指標均無明確的標準，尤其是在混合料設計過程中對離析的控制更沒有明確的限制和有效的手段。筆者通過對粗集料在振動條件下均勻度的研究，得出了粗集料離析程度與級配之間的關系。

1 均勻度

1.1 粒度均勻性評價方法

假如顆粒群是由單一粒徑的顆粒組成，其顆粒組成是粒度均勻的，而實際應用工程中，任意顆粒群都是由多種不同大小的顆粒組成的，并分布在一定的顆粒群寬度中，其顆粒均勻性相應降低，粒度分布越寬均勻性越差。因此把顆粒群粒度均勻程度稱為顆粒均勻性。顆粒的均勻性直接影響混合料的填充特性和離析。

1.2 顆粒群均勻度的計算

現(xiàn)有一種顆粒級配，假定顆粒為球狀，其粒度分布由n組粒徑組成，某種粒徑占總質量的百分比為Wi，相應的顆粒個數(shù)的百分比為Ni。用顆粒群個數(shù)百分比與質量百分比的比值來表述顆粒的均勻性，并用式（1）表示：

式中：UP為顆粒群均勻度;dan為顆粒個數(shù)平均粒徑，按式（2）計算; dam為顆粒質量平均粒徑，用式（3）計算：

將上述兩式分別代入式（1）可得到以個數(shù)為基準計算顆粒群均勻度的公式如下：

式中各參量含義均同前。

由式（4）和式（5）可以得到，當顆粒為單一粒徑時，即di為常數(shù)，則顆粒均勻度為100%。因此顆?；旌狭暇鶆蚨鹊娜≈捣秶鸀?

1.3 試驗方案與方法

按照表1中的比例進行全排列組合配制集料并將混合料裝入特制的容器中，放置在振動臺上，在規(guī)定振動頻率、振幅及振動時間條件下進行加壓振動試驗。將容器頂部加上適當壓力是為了防止集料振動幅度過大跳出容器。振動完成后，將容器按高度三等分，分別對1/3高度的混合料重新進行篩分試驗并計算出混合料均勻度，將上層集料與下層集料混合級配均勻度進行比較，均勻度相差程度作為評價離析嚴重程度的評價指標。

2 均勻度UP與各檔料含量的關系

對2.36～4.75，4.75～9.5，9.5～13.2，13.2～16mm 4檔料各自用量與均勻度UP的關系進行單因素分析，可以一定程度上把握上述4 檔料對均勻度UP的影響大小。觀察計算數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，某一檔料相同的百分含量可能有不同的級配差異值，針對這種情況，先將這檔料同一百分含量下的級配差異取平均值，然后再進行下一步分析，分析結果如圖1～4 所示。

（1）由圖1可知，13.2～16mm顆粒含量與均勻度UP的二次相關性達到0.425;UP隨著顆粒含量的增大呈先減小后增大的趨勢，當顆粒含量達到30%時，UP達到最小。且13.2～16mm顆粒含量在22%～45%之間時，均勻度UP相對穩(wěn)定。

（2）由圖2可知，9.5～13.2mm顆粒含量與均勻度UP的二次相關性達到0.464;UP隨著顆粒含量的增大呈先減小后增大的趨勢，當顆粒含量達到30%時，UP達到最小。且9.5～13.2mm顆粒含量在15%～42%之間時，均勻度UP較為穩(wěn)定。

（3）由圖3可知，4.75～9.5mm顆粒含量與均勻度UP的二次相關性達到0.643;UP隨著顆粒含量的增大呈先減小后增大的趨勢，當顆粒含量達到50%時，UP達到最小。且4.75～9.5mm顆粒含量超過20%后， 均勻度UP變化較小。

（4）由圖4可知，2.36～4.75mm顆粒含量與均勻度UP的二次相關性達到0.993;UP隨著顆粒含量的增大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，當顆粒含量達到25%時，UP達到最小。且2.36～4.75mm顆粒含量超過17%后，均勻度UP幾乎不再變化。

4檔料顆粒含量與均勻度UP均呈現(xiàn)二次相關性，回歸曲線的走勢相同，即隨著顆粒含量的增大，UP值先減小而后增大，說明各檔料的含量對UP的影響呈現(xiàn)一致性;從相關系數(shù)R2可以看出，對集料均勻度UP影響最大的是2.36～4.75mm顆粒，最小的是13.2～16mm顆粒，因此在設計集料級配時，為了保證集料具有較好的均勻度必須嚴格控制2. 36～4.75mm顆粒含量。

3 結論

主要研究了粗集料均勻度，對其與各檔料含量分別進行了相關性分析;可以得到以下結論：

（1）隨著集料種類的增多，其均勻度逐漸下降，說明了粒度分布越寬均勻性越差;2.36～4.75mm檔料對集料的均勻度影響最大。

（2）基于分析可知：4檔料與均勻度UP均呈現(xiàn)二次相關性，回歸曲線的走勢相同，即隨著顆粒含量的增大，UP值先減小而后增大，說明各檔料的含量對UP的影響呈現(xiàn)一致性;對集料均勻度UP影響最大的是2.36～4.75mm顆粒含量，最小的是13.2～16mm顆粒含量，因此在設計集料級配時，為了保證集料具有較好的均勻度必須嚴格控制2.36～ 4.75mm顆粒用量。

參考文獻

[1]胡貴華，AC-13、AC-20瀝青混合料骨架密實級配范圍研究[D].長沙理工大學碩士學位論文，2008.

[2]沈金安，關于瀝青混合料的均勻性和離析問題[J].公路交通科技，2001（6）.

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