摘要：对多组矿质混合料, 按照沥青混合料马歇尔设计方法和Superpave 设计方法分别确定最佳沥青含量T检验表明, 两种方法确定的最佳沥青含量有显著差异. 采用多元方差分析方法, 研究了沥青混合料类型, 矿料级配类型、沥青品种及矿料种类对两种方法确定的沥青含量差别的影响效果. 结果表明, 矿料级配类型是主要因素, 其他因素影响不显著. 根据试验结果的统计规律, 提出马歇尔法和Superpave 法确定的最佳沥青含量间的定量关系式, 并对模型进行检验和实际应用。
关键词：道路工程；最佳沥青含量；马歇尔设计方法；Superpave 设计方法；粗级配；细级配
目前，世界上最流行的沥青混合料配合比设计法，绝大部分是马歇尔(M arshall)试验配合比设计方法，在美国还有维姆法(Hveem )。近年来，充分考虑沥青混合料路用性能，直接与各种性能建立联系的沥青混合料配合比设计法受到广泛关注。美国Superpave 体系[ 1 ] 及法国[ 2 ] 等都提出了这类设计方法，他们基本都是将设计沥青混合料的各个成分由体积比换算得到质量比，要求混合料的各项指标符合所提出的设计目标。马歇尔法采用击实成型法，维姆法、Superpave 法和GTM法均采用搓揉压实成型法，成型方法不同，引起密实度不同，也就使最佳沥青含量发生变化。
击实成型法的优点在于试件成型装置较简便、成本低且携带方便，较易在现场和实验室里成型试件。其主要缺点为：沥青混合料结构性能(如永久变形能力) 不同于现场压实的沥青混凝土；成型的试件也无法模拟通车多年后橡胶轮胎对沥青路面的压实效果。搓揉压实是模拟路面施工过程的碾压，其优点是在成型过程中能使集料的位置排列得到大的移动，达到稳定状态。 NCHRP/AAMA S研究指出，搓揉压实成型的试件在物理和力学性能方面均与现场钻取的芯试件大体相当，能较好地代表在现场压实的试件。 但由于国外搓揉压实机机构复杂, 且型号也有好几种，一时难以在国内推广，故没有定为我国的标准试验方法。因此，马歇尔击实成型仍是主要成型方法。目前，广大道路技术人员关心研究并建立马歇尔成型与搓揉成型试件的配合比设计确定的最佳沥青含量间的关系。
1 试验
1.1 方案和样本
矿料级配类型根据划分标准分为粗级配和细级配。根据现行规范，混合料的分类由矿料公称最大粒径命名，本文选择了上面层、中面层及下面层常用的AC13, SMA 13,AC20 和AC25等4种沥青混合料。沥青分为普通沥青和改性沥青。矿料则选择了常用的花岗岩、玄武岩、石灰岩1、石灰岩2及辉绿岩等5 种。
1.2 试验方法
根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的马歇尔试验方法，两面击实75 次成型马歇尔试件。按照表干法测定试件的密度，沥青混合料的最大理论相对密度由真空法实测，然后计算空隙率、沥青饱和度及矿料间隙率等物理指标，进行体积组成分析。最后按照马歇尔试验结果和体积参数确定最佳沥青含量。
根据我国沥青混合料设计现状和一般的交通量考虑[，旋转压实设计的初始次数N ini= 8,N des= 100,N max= 160. 沥青混合料的配合比设计按照Superpave 混合料设计方法进行。
1. 3 试验结果及分析
根据我国的马歇尔试验法和美国的Superpave 法，对31组沥青混合料进行配合比设计确定的最佳沥青含量试验结果。
影响两种成型方法的因素有材料本身的原因，也有矿料级配的原因。从试验的可操作性和工程实际中实施的可能性出发，本文选择矿料种类、沥青品种作为材料本身的因素，用级配类型和混合料类型作为衡量矿料级配的因素进行试验分析。
方差分析模型的F值为2. 50, P = 0. 04, 小于0. 05, 因此所用的模型有统计学意义, 可以用它来继续判断模型中系数有无统计学意义. 从Ｐ值大小可判断各因素对最佳沥青含量差值的影响。由表4 可知, 对最佳沥青含量差值有显著影响的因素是矿料级配类型(F = 12. 38, P = 0. 00, P值远远小于0. 05) , 其它如混合料类型、沥青、矿料种类的P值均远大于0. 05, 影响很不显著。关连强度指数说明因变量(最佳沥青含量差值) 总变异中, 有多少百分比的变异量可以被自变量(4个因素) 所解释. 依Cohen 所提标准[ 9 ] , 解释变异量在6% 以下者, 显示变量间的关系微弱; 解释变异量在6%～ 16% 之间, 显示变量间属中度关系; 解释变异量在16% 以上者, 显示变量间具强度关系. 与最佳沥青含量差值有强度关系的是矿料级配类型; 中度关系的是混合料类型; 微弱关系是集料品种; 没有关系的是沥青品种。 |
