公路瀝青路面集料級配波動范圍控制指標研究

（甘肅路橋建設(shè)集團有限公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

集料作為瀝青混凝土路面的主要組成部分，其質(zhì)量直接決定著瀝青混凝土路面性能的優(yōu)劣。集料性能通常從“資源特性”和“加工特性”兩方面去判斷，“資源特性”主要指加工集料的宕口巖石自身的天然特性，如集料表觀密度、吸水率、壓碎值、巖石單軸抗壓強度等。“加工特性”主要指對宕口巖石加工為集料過程中形成的性能，如集料級配組成、棱角性、針片狀顆粒含量、0.075mm以下粉塵含量等。但二者之間又具有一定的聯(lián)系，集料“資源特性”一定程度上決定著“加工特性”，而不同的加工工藝又可以使得具有相同“資源特性”的集料加工后具有不同的“加工特性”。目前，全國行業(yè)規(guī)范和各省地方標準都對集料質(zhì)量“資源特性”和“加工特性”做出了明確要求，但忽視了集料質(zhì)量波動性問題，越來越多的科技和技術(shù)人員注意到集料質(zhì)量穩(wěn)定對于瀝青混凝土質(zhì)量的重要性。尤其是在施工過程中檢測發(fā)現(xiàn)，宕口確定后集料“資源特性”基本趨于穩(wěn)定，而“加工特性”中針片狀、棱角性都基本穩(wěn)定，變化較大的是集料級配組成，因此有必要對集料級配穩(wěn)定性進行研究，確定相關(guān)控制指標，保證集料和瀝青混凝土質(zhì)量。

1 單粒徑集料級配變異性分析

對某集料生產(chǎn)廠生產(chǎn)的公路瀝青路面用各規(guī)格集料10～15mm、5～10mm、3～5mm和0～3mm取樣檢測，計算和分析各單粒徑集料在每個篩孔處標準差及變異系數(shù)，結(jié)果見表1～表4。

從表1～表4可以看出，四種規(guī)格的單粒徑集料標準差和變異系數(shù)變化規(guī)律不同：各檔集料隨著篩孔尺寸的逐漸減小，標準差基本是先增大后減小，而變異系數(shù)逐漸增大。這主要是由于隨著篩孔尺寸減小，各檔集料的通過率均值逐漸減小。由于標準差主要針對量綱一致的數(shù)據(jù)進行變異性分析，變異系數(shù)主要針對量綱不一致的數(shù)據(jù)進行分析，因此對單粒徑集料級配變異性應(yīng)采用標準差進行分析。

表1 10～15mm規(guī)格集料計算結(jié)果

表2 5～10mm規(guī)格集料計算結(jié)果

表3 3～5mm規(guī)格集料計算結(jié)果

表4 0～3mm規(guī)格集料計算結(jié)果

分析各檔集料標準差最大的篩孔，10-15mm規(guī)格集料為13.2mm，5-10mm規(guī)格集料為4.75mm，3-5mm規(guī)格集料為4.75mm，0-3mm規(guī)格集料為0.6mm。相關(guān)研究表明，集料級配變異性服從正態(tài)分布，可依據(jù)正態(tài)分布標準差確定單粒徑集料級配的變異性控制指標[1]。

2 基于變異性的集料質(zhì)量控制指標

單粒徑集料的級配變異性與瀝青混合料礦料級配變異性存在著相關(guān)性，單粒徑集料級配穩(wěn)定則瀝青混合料礦料級配穩(wěn)定，單粒徑集料級配變異性大則瀝青混合料礦料級配變異性大[2]。礦料級配的變異直接決定著瀝青混合料生產(chǎn)過程中礦料級配波動程度的大小，會導(dǎo)致瀝青混合料實際生產(chǎn)配合比偏離目標配合比，引發(fā)瀝青混凝土路面出現(xiàn)早期病害。現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）[3]對單粒徑集料級配做出了詳細要求，同時對瀝青混合料生產(chǎn)過程中的礦料級配變異性也進行了具體要求。但從數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，瀝青混合料配合比確定后，滿足規(guī)范對單粒徑集料級配要求時，不一定滿足規(guī)范對瀝青混合料生產(chǎn)過程中的礦料級配變異性的要求。另外，《甘肅省高等級公路瀝青路面施工質(zhì)量變異性研究》[4]表明：按照規(guī)范對瀝青混合料生產(chǎn)過程中的礦料級配變異性進行控制時，有可能出現(xiàn)滿足規(guī)范對瀝青混合料生產(chǎn)過程中礦料級配變異性的要求，但不能滿足瀝青混合料性能指標的要求。針對這一問題，提出了考慮變異性的瀝青混合料配合比設(shè)計方法。而單粒徑集料的級配變異性又是瀝青混合料礦料級配變異性的主要源頭之一，因此，有必要對單粒徑集料的變異性進行具體要求。

根據(jù)上述可知，單粒徑集料級配變異性符合正態(tài)分布，可以根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算各檔集料變異性最大的篩孔。《公路路面基層施工技術(shù)細則》（JTG/T F20-2015）[5]要求：選定目標級配后，應(yīng)當對各檔材料進行篩分，確定平均篩分曲線，并按2倍標準差計算出各檔材料篩分級配的波動范圍。同理，對單粒徑集料篩分確定平均篩分曲線及標準差，再應(yīng)用2σ準則計算控制指標。這就使得單粒徑集料級配波動控制在一定范圍內(nèi)，從而將瀝青混合料礦料級配波動范圍控制在一定范圍內(nèi)，保證瀝青混合料生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定，同時也為瀝青混合料配合比設(shè)計提供依據(jù)和參考。

根據(jù)前述統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算可知，10～15mm規(guī)格集料變異性最大篩孔為9.5mm，5～10mm規(guī)格集料變異性最大篩孔為9.5mm，3～5mm規(guī)格集料變異性最大篩孔為4.75mm，0～3mm規(guī)格集料變異性最大篩孔0.6mm。2σ準則計算級配波動范圍控制指標見表5。

表5 單粒徑集料級配變異性控制指標

3 結(jié)論

通過對某集料生產(chǎn)廠生產(chǎn)的公路瀝青路面用集料10～15mm、5～10mm、3～5mm和0～3mm取樣檢測，對其變異性進行分析，主要得到以下結(jié)論：

1）四種規(guī)格的單粒徑集料級配標準差和變異系數(shù)變化規(guī)律不同：各檔集料隨著篩孔尺寸的逐漸減小，標準差基本是先增大后減小，而變異系數(shù)逐漸增大。這主要是由于隨著篩孔尺寸減小，各檔集料的通過率均值逐漸減小。根據(jù)標準差和變異系數(shù)特性，單粒徑集料應(yīng)采用標準差進行變異性分析。

2）四種規(guī)格的單粒徑集料標準差最大的篩孔分別如下：10～15mm規(guī)格集料為13.2mm，5～10mm規(guī)格集料為4.75mm，3～5mm規(guī)格集料為4.75mm，0～3mm規(guī)格集料為0.6mm。

3）在施工過程中，可以對單粒徑集料篩分確定平均篩分曲線及標準差，再應(yīng)用2σ準則計算級配波動范圍控制指標，確保單粒徑集料級配波動控制在一定范圍內(nèi)，從而將瀝青混合料礦料級配波動范圍控制在一定范圍內(nèi)，保證瀝青混合料生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定。