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)合料中存在顆粒孔隙，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(shí)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(huì)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(hào)容器中，測量調(diào)拌棒和1 號(hào)容器的總質(zhì)量（M1）和水中質(zhì)量（M2）。測量2 號(hào)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(hào)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(duì)材料進(jìn)行脫水處理，將裝有骨料樣品的容器取出，在1 號(hào)容器中增加1500～2000g 瀝青，而后在將相同容量的瀝青放入2 號(hào)容器中。在1號(hào)容器拌和3 分鐘，將氣泡排除，2 號(hào)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(shí)需要對(duì)其變化狀態(tài)進(jìn)行觀察，對(duì)象若無氣泡時(shí)，需要將1 號(hào)、2 號(hào)容器取出，放在常溫環(huán)境下冷卻24 小時(shí)。

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

2.2.7 測量2 號(hào)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(hào)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(shí)要在1 號(hào)容器中進(jìn)行，溫度為165℃（非變性瀝青140℃）不變，養(yǎng)生處理時(shí)長1h。然后把瀝青也放入到箱內(nèi)進(jìn)行烘烤。

3.2 對(duì)于瀝青進(jìn)行攪拌處理時(shí)，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(hào)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(hào)容器內(nèi)，此時(shí)把1 容器攪拌處理3min，保證內(nèi)部沒有氣泡，2號(hào)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(hào)和2 號(hào)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(duì)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(duì)象。首先，對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(shí)，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(gè)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(shí)，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(shí)，變異性是很大的。此時(shí)可以根據(jù)漬浸法來進(jìn)行最高密度尺寸進(jìn)行各個(gè)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(gè)區(qū)段，起訖點(diǎn)樁號(hào)為K1000+800-K1025+220，全長24.402km，按照一級(jí)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(shí)，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(shí)，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(gè)方面數(shù)據(jù)信息的對(duì)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(huì)受到人為原因的影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)備相對(duì)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。