路面工程微表處瀝青混合料稠度影響因素研究

吳 波

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

瀝青混合料稠度作為路面工程微表處瀝青混合料性能的關(guān)鍵指標(biāo)，受含水量、油石比、級配變化影響。由于不同地區(qū)所使用的混合料存在差異，其稠度有一定的區(qū)別[1]。該文章以某路面微表處項(xiàng)目為例，對其所用聚合物進(jìn)行稠度試驗(yàn)，設(shè)定含水量、油石比、級配三者為試驗(yàn)因變量指標(biāo)，論證對微表處混合料稠度的影響[2]。

1 原材料

1.1 集料

選用5~10 mm英安巖碎石粗集料、0~5 mm石灰?guī)r機(jī)制砂細(xì)集料，并保證選用的粗、細(xì)集料性能均能滿足相關(guān)規(guī)范要求。

1.2 瀝青

所采用的瀝青為BCR型改性乳化瀝青，經(jīng)試驗(yàn)檢測，達(dá)到了微表處聚合物組分的性能指標(biāo)[3]。

1.3 級配

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)配比，給出了五種不同配比設(shè)計(jì)方案（圖1）。其中級配1~4，需對篩孔2.36 mm和0.075 mm進(jìn)行通過率調(diào)節(jié)，例如級配1、級配2采用設(shè)節(jié)膠粉比例的方案；級配3、級配4采用調(diào)節(jié)集料粗細(xì)度的方案；級配5嚴(yán)格按設(shè)計(jì)級配。

圖1 5種配比設(shè)計(jì)結(jié)果

2 微表處瀝青混合料稠度影響因素研究

2.1 試驗(yàn)設(shè)置

以含水量、油石比和級配作為可變參數(shù)，在試驗(yàn)中，采用單一變量來控制各因素對瀝青混合料的稠度的作用。測試的參數(shù)設(shè)定見表1。

表1 試驗(yàn)變量設(shè)置

1）試驗(yàn)過程中，保持含水量、油石化、級配3個(gè)變量中2個(gè)變量不變的情況下，另1個(gè)變量變化下混合料稠度的變化；2）嚴(yán)格按照現(xiàn)行《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行試驗(yàn)；3）分析各變量指標(biāo)的影響顯著性大小，以此論證最大影響因素。

2.2 水的影響

含水量不同的5種級配瀝青混合料的稠度變化如圖2~6所示。

由圖2~6可得：1）改變油石比指標(biāo)，在含水量增大變化條件下，不同級配的微表處瀝青聚合物其稠度表現(xiàn)為同比逐步增大發(fā)展；同級配下，隨含水量增大，級配5的瀝青混合料稠度逐漸增大；2）含水量為16.3%、油石比為8.2%的混合料稠度達(dá)到2.1，而含水量為8.3%時(shí)混合料稠度為0；3）含水量的變化對瀝青微表處混合料的稠度指標(biāo)值影響顯著。

圖2 級配1下含水量變化對稠度的影響

圖3 級配2下含水量變化對稠度的影響

圖4 級配3下含水量變化對稠度的影響

圖5 級配4下含水量變化對稠度的影響

圖6 級配5下含水量變化對稠度的影響

2.3 油石比及級配的影響

含水量指標(biāo)設(shè)定為12.30%、16.30%，試驗(yàn)分析油石比變化對不同級配微表處瀝青聚合物稠度的影響情況，其結(jié)果如圖7、圖8。

由圖7、圖8可得：1）在含水量相同條件下，油石比不同，瀝青混合料稠度也不同。隨油石比增大，瀝青混合料稠度也逐漸增大；但含水量相同下，油石比變化，不同級配稠度有所不同；2）根據(jù)圖2~6可得，當(dāng)含水量

圖7 12.3%含水量時(shí)不同油石比下不同級配瀝青混合料的稠度

圖8 16.3%含水量時(shí)不同油石比下不同級配瀝青混合料的稠度

2.4 各變量的顯著性分析

綜上所分析的內(nèi)容，微表處聚合物含水量、油石比、級配三個(gè)指標(biāo)增大，其稠度呈現(xiàn)為逐漸增大趨勢。為進(jìn)為8.3%時(shí)，瀝青混合料稠度為0，且不受油石比、級配的變化影響，含水量對瀝青混合料稠度的影響很明顯；3）設(shè)定含水量、油石比兩指標(biāo)不變，集料級配不同、微表處聚合物稠度出現(xiàn)差異，稠度指標(biāo)最大值為級配2、稠度指標(biāo)中值為級配5；級配3、級配4需要調(diào)整0.075mm篩孔通過率，兩種級配下粗細(xì)度不同，從而影響了混合料的稠度；4）級配2的和易性最好，結(jié)合此項(xiàng)目工況，級配5為最佳方案。一步研究混合料稠度的影響要因，對三個(gè)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)，并分析對混合料稠度影響程度[4]。分析三個(gè)因素對混合料稠度的影響，結(jié)果如表2所示。

表2 不同含水量、油石比、級配下瀝青混合料稠度正交試驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表2 不同含水量、油石比、級配下瀝青混合料稠度正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2可得：1）級配、油石比、含水量三個(gè)指標(biāo)對微表處聚合物稠度的影響程度表現(xiàn)為：級配﹥油石比﹥含水量；2）2、5組微表處聚合物稠度于試驗(yàn)儀器的上限之內(nèi)，均﹤7.0；3）試驗(yàn)證明稠度越大，聚合物的流動(dòng)性更好，但混合料含水量過多，影響施工的整體質(zhì)量；4）從施工操作要求的角度考慮，采用含水量為10.3%、油石比為6.4%、級配為2時(shí)最利于施工。

3 工程應(yīng)用驗(yàn)證

分析該項(xiàng)目路面微表處施工中瀝青混合料的相關(guān)數(shù)據(jù)，并對混合料稠度進(jìn)行現(xiàn)場、室內(nèi)抽提試驗(yàn)[5-7]。對5個(gè)標(biāo)段的微表處瀝青聚合物進(jìn)行稠度室內(nèi)抽提試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)論數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 不同標(biāo)段微表處瀝青混合料含水量及油石比預(yù)判值及室內(nèi)實(shí)測值

由表3可得：1）M2-M1的值較小，均低于2%，室內(nèi)含水量與預(yù)判含水量相近；2）油石比的實(shí)測值與預(yù)判值誤差在0.2%內(nèi)；3）根據(jù)微表處瀝青混合料的稠度預(yù)判值可行。

4 結(jié)論

綜上所述，分析路面工程微表處瀝青混合料稠度影響因素，結(jié)論如下：

（1）含水量、油石比、級配對微表處瀝青混合料稠度與有著重要影響。

（2）隨含水量、油石比的增大，保持單一變量條件下，瀝青混合料稠度也逐漸增大，但稠度增大率不同。

（3）隨級配逐漸變粗，瀝青混合料稠度也逐漸增大[8]。

（4）3個(gè)影響因素中含水量對瀝青混合料稠度影響最大，油石比影響次之，級配影響最小。當(dāng)含水量為8.3%時(shí)，混合料稠度不受油石比與級配影響，稠度為0；在施工中含水量并非越大越好，須結(jié)合施工設(shè)計(jì)確定[9]。

（5）結(jié)合微表處瀝青混合料稠度曲線，對混合料的含水量、油石比進(jìn)行預(yù)判。