開級配瀝青混合料空隙率的研究

摘要：文章通過對9組級配進行搗實試驗發現，隨著最大公稱粒徑集料的增多，級配空隙率呈上升趨勢，并且存在劇變的關鍵點。所采用測定空隙率的方法中實測法與理論計算法大小有差異，與集料的均勻性和集料形狀等有關。

關鍵詞：開級配瀝青混合料；搗實試驗；空隙率

中圖分類號：TU535 文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）21-0143-02

開級配瀝青混合料粗集料（4.75 mm以上）比例為80%~85%，其品質特性及粗集料部分的級配組成會對開級配瀝青混合料性能產生重要影響。較多粗集料的特點決定了開級配會形成骨架結構，而穩定的骨架結構是保證路面耐久性的關鍵。本文采用搗實試驗方法研究4.75 mm以上的粗集料部分的級配組成對骨架間的嵌擠作用、穩定性的影響。

1搗實試驗研究

通過搗實試驗計算及實測搗實后級配的間隙率，以此評價粗集料骨架的穩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其數，該試驗在進行搗實試驗過程中參考了國內外各類技術標準及規范，試驗過程中實際采用的組合方式涵蓋了半開級配及開級配的范圍。

2試驗方案

針對多因素、多水平的試驗方案，為采用較少的試驗次數獲得期望的結果，本研究采用均勻試驗設計方法分析粗集料的粒徑組成對空隙率的影響。試驗采用的最大公稱粒徑分別為13.2 mm，以空隙率為檢測指標。詳細方案見表1。

3試驗方法

試驗根據JTG E42-2005《公路工程集料試驗規程》進行測試。首先稱取試桶的質量（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的搗實桶中，分三次裝入，第一次裝入容器中的集料量達1/3的高度，由邊至中用搗棒均勻搗實25次。再向容器中裝入1/3高度的集料，用搗棒均勻地搗實25次，搗實深度約至下層的表面。然后重復上一步驟，加最后一層，搗實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，目測估計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量（m2）。每種比例的集料做三次試驗，取其平均值作為試驗結果。同時，每次擊實后，向擊實桶內注水至與桶頂平齊，測定注入水的體積及溫度。

4搗實試驗結果及分析

依據JTG E42-2005《公路工程集料試驗規程》進行測試。采用上述試驗方案測定各檔料不同比例下混合集料的搗實空隙率，空隙率的測定采用兩種方法：①根據單檔集料毛體積密度計算不同比例下混合集料的體積，設為VCADRC1；②采用注水填充法實測的孔隙率體積為VCADRC2。所得試驗結果見表2。

對最大公稱粒徑為13.2 mm的9組混合集料采用兩種方法測定空隙率。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組搗實后空隙率的計算值大于實測值，而第4、7共2組搗實后空隙率的實測值大于計算值，兩種方法所測同一組搗實集料差值的絕對值范圍為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。

將混合料組成折算為質量通過率，粗集料部分折算為占總礦料比重的81%考慮，對于公稱粒徑為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%；所計算各種料的詳細通過率見表3。

對于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形成不同密實度的骨架，粗集料的骨架間隙率有較為明顯的變化。如按計算法測試結果，對于公稱最大粒徑為13.2 mm，9種級配方案中最大的VCADRC為42.17%，而最小的為40.19%，因此可以預測，這些配比方案的開級配瀝青混合料性能也不會相同。

根據試驗結果，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性差異，對于公稱最大粒徑為13.2 mm的集料，選擇13.2 mm篩孔通過率和9.5 mm篩孔通過率兩個變量，采用Origin 8.0軟件進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）

根據對最大公稱粒徑為13.2 mm的兩種粗集料進行搗實后，采用兩種方法測試骨料間隙率進行擬合回歸公式可知，增大13.2 mm以上的粗集料顆粒，會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，則會減小粗集料骨架間隙率。這是因為小粒徑的集料顆粒會對大粒徑集料顆粒間隙率進行填充和嵌擠，增加粗集料骨架密實度，理論上來說會增加骨架的穩定性、強度和承載特性。

參考文獻：

[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.基于骨架密實型表面層瀝青混合料連續級配范圍研究[J].中外公路，2010，(3).