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1、影響瀝青混合料礦料間隙率因素分析研究摘要:影響vma的因素非常多,主要有集料的最大公稱粒徑、集料特性、礦料級配、瀝青用量、粉膠比和瀝青混合料的壓實功等。本文主要研究了集料特性、礦料級配和壓實功對vma的影響,通過馬歇爾正交試驗分析了級配和瀝青用量對瀝青混合料ac-13礦料間隙率的影響,得出了vma隨著用貝雷法評價級配的幾個參數(shù)的變化而變化的規(guī)律。關(guān)鍵詞:瀝青混合料vma評價級配參數(shù)正交試驗目前很多瀝青路面在開放交通不久就發(fā)生了早期破壞,沒有很好的耐久性,使得瀝青路面的路用性能迅速下降,遠遠沒有達到設計年限。因此,研究瀝青混
2、合料具有良好的耐久性是當前道路技術(shù)工作者急需要解決的問題之一。vma是瀝青混合料設計最重要的體積指標之一,它直接影響瀝青混合料的耐久性,同時vma對瀝青混合料強度和高溫穩(wěn)定性有很高的敏感度。vma過大或過小都會對瀝青混合料的路用性能產(chǎn)生不利影響。因此本文就此展開對瀝青混合料vma影響因素的研究是非常有意義的。1、vma的影響因素影響vma的因素[1]很多。vma首先決定于集料特性和級配組成。vma的大小與礦料級配、礦料顆粒的表面特性及瀝青用量等參數(shù)有直接關(guān)系,當?shù)V料的最大粒徑大、粗顆粒含量多,瀝青用量少時,vma就??;反之
3、,vma就大。1.1集料的特性(1)粗集料的棱角性:集料的破碎面增大,vma增加。(2)細集料的棱角性:細集料棱角性對vma影響極大,破碎的細集料通常增大vma,一般要求細集料松方空隙率>45%,至少40%,天然砂通常小于此值,所以有限制天然砂用量的規(guī)定。(3)針片狀含量:細長和扁平顆粒在施工過程中壓碎會改變集料級配和性質(zhì),在室內(nèi)試驗中,由于扁平顆粒橫臥可能造成增大vma的假象,而在施工過程中,集料破碎會減小vma。(4)集料表面紋理:磨光的集料表面非常光滑,內(nèi)摩擦力較小,容易壓實,vma減??;反之,表面紋理粗糙的集料使v
4、ma增大。(5)集料的安定性:較硬的集料能滿足vma標準,而較軟的集料很難滿足vma要求,生產(chǎn)過程,還會進一步使vma降低。(6)集料的空隙率:集料會吸收一部分瀝青結(jié)合料,這取決于集料的空隙率和空隙的尺寸,集料的空隙率大,吸收的瀝青結(jié)合料比較多,導致減小有效瀝青含量,最終導致vma減小。1.2瀝青混合料的級配在集料特性已定后,vma則決定于集料的級配組成[2,3],集料級配曲線離開最大密度線越遠,vma越大。因此,對于粗級配[4,5],減少4.75mm和2.36mm通過率可提高vma。相反對細級配,增加2.36mm通過率可
5、提高vma但應避免出現(xiàn)駝峰。減少礦粉,可使vma增大。1.3壓實功在集料特性和級配確定后,vma還受壓實功[5]的影響,vma的定義如式:式中:-瀝青混合料壓實后的毛體積密度,g/cm3;-瀝青混合料中集料的百分率,%;-礦料混合料的合成毛體積相對密度,g/cm3。從式知:較輕的壓實功,小些,vma會大些,反之,vma會小些。2、正交試驗2.1正交試驗方案試驗的目的在于研究每個因子在反應中的影響,并發(fā)現(xiàn)水平的最佳組合。一個好的試驗設計用最小的試驗次數(shù)獲得最大的信息量[6]。正交試驗設計是用于多因素試驗的一種方法,它是從全面
6、試驗中挑選出部分有代表性的點進行試驗。本文采用正交表l9(34)。以ac-13作為研究對象,以蓓蕾法評價級配的參數(shù)及油石比為主要影響因素[7],各試驗方案見表3。2.2.2馬歇爾試驗體積指標分析本試驗采用路安特改性瀝青,集料采用英安巖,馬歇爾正交試驗結(jié)果見表4。針對九組級配正交試驗的vma指標分析見表5及圖1。(a)各因素對vma指標影響大小分析結(jié)果(b)ca對vma的影響(c)fac對vma的影響(d)faf對vma的影響(e)油石比對vma的影響從圖1分析得出:1、影響vma的主要影響因素排列次序為:fac>ca>fa
7、f>油石比。2、ca比從0.4~0.6變化時,vma隨著ca的增大而增大,這是由于較多的干涉顆粒而導致的。當ca比增加0.2時,vma能增加0.5%~1.0%。3、fac比從0.40~0.50變化時,vma隨著fac的增大而減少,當fac比減小0.05時,vma會增加0.5%;當fac比減小0.1時,vma會增加1.0%左右。4、faf比從0.3~0.5變化時,vma隨著faf比的增大而減小,當faf比增大0.2時,vma會減少0.5%左右。5、隨著油石比的增加,vma呈曲線變化。油石比從4.5%~5%變化時,vma隨著油
8、石比的增加下降很快;油時比從5%~5.5%變化時,vma隨著油石比的增加而增加,說明隨著油量的增加,將礦料的骨架逐漸撐開。3.3結(jié)論(1)集料的特性對vma的影響:破碎的集料將增大vma;針片狀含量過多,在施工過程中,集料破碎導致減小vma;集料表面紋理光滑,vma減小,集料表面紋理粗糙,vma增大,集