石 興

(重慶市巴南區(qū)公路工程質(zhì)量監(jiān)督站，重慶 401320)

0 引言

排水降噪瀝青路面在美國(guó)、日本被叫作OGFC(Open-Graded Friction Courses)，由于其有著較大的空隙率，因而具有優(yōu)良的排水和降噪的性能。但是較大的空隙率也降低了其力學(xué)性能，使用過(guò)程中，也出現(xiàn)了松散、空隙閉塞等問(wèn)題?？梢?jiàn)級(jí)配對(duì)于OGFC瀝青混合料的性能有著相當(dāng)大的影響。本文以道路工程界常用的OGFC16為研究對(duì)象，采用正交設(shè)計(jì)的方法，開(kāi)展關(guān)鍵篩孔通過(guò)率對(duì)OGFC力學(xué)性能影響的研究，由于劈裂強(qiáng)度能夠較為典型的反映OGFC的綜合路用力學(xué)性能，因而本文以劈裂強(qiáng)度作為衡量OGFC綜合力學(xué)性能的指標(biāo)，通過(guò)大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和回歸分析得到了不同篩孔的通過(guò)率對(duì)OGFC16的空隙率與劈裂強(qiáng)度的影響規(guī)律。

1 試驗(yàn)方案

通過(guò)正交設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方法，研究OGFC16的13.2 mm，9.5 mm和2.36 mm三個(gè)篩孔通過(guò)率對(duì)空隙率及劈裂強(qiáng)度的影響。各因素選擇4個(gè)水平，采用L16(45)正交表，得到正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表，見(jiàn)表1。各種級(jí)配的瀝青膜厚度均按施工規(guī)范推薦的14 μm選取，并選用消石灰作為填料。

表1 正交試驗(yàn)方案

2 試驗(yàn)方案

試件采用馬歇爾擊實(shí)成型，雙面50次，每種級(jí)配各成型3個(gè)試件，取3個(gè)試件的平均值，用體積法計(jì)算其空隙率，用排水法測(cè)其連通空隙率，連通空隙率的計(jì)算方法如式(1)所示，然后在劈裂試驗(yàn)機(jī)上按T 0716-1993公路瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程的要求進(jìn)行試驗(yàn)，記錄最大荷載PT，然后按式(2)計(jì)算其劈裂強(qiáng)度RT，試驗(yàn)溫度為25℃。

其中，Va為連通空隙率，%;m空，m水為混合料的空中重和水中重，g;ρ水為水的密度;V為試件的體積;PT為最大試驗(yàn)荷載，N;RT為劈裂抗拉強(qiáng)度，MPa;h為試件高度，mm。

空隙率和連通空隙率的測(cè)定方法采用體積法進(jìn)行測(cè)定。稱(chēng)取試件在干燥條件下的質(zhì)量(精確至0.1g)，用游標(biāo)卡尺量取試件高度(精確至0.01 cm，取4個(gè)點(diǎn)的平均值)，并稱(chēng)取試件在水中的質(zhì)量。由此可計(jì)算出空隙率與連通空隙率。

3 試驗(yàn)結(jié)果

OGFC16空隙率和劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。從表2可以看出，其劈裂強(qiáng)度由小到大依次為:(11)＜(16)＜(6)＜(1)＜(5)=(15)。

表2 OGFC16空隙率和劈裂強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果

3.1 OGFC16關(guān)鍵篩孔通過(guò)率與空隙率之間的關(guān)系

對(duì)于 OGFC16，以 13.2 mm，9.5 mm 和 2.36 mm 三個(gè)篩孔通過(guò)率為自變量，以上變量分別記為:P13.2，P9.5和 P2.36，通過(guò)前進(jìn)篩選法回歸各關(guān)鍵篩孔通過(guò)率與空隙率之間的關(guān)系。

各個(gè)關(guān)鍵篩孔通過(guò)率對(duì)空隙率的影響見(jiàn)圖1。

3.2 OGFC16關(guān)鍵篩孔通過(guò)率與劈裂強(qiáng)度之間的關(guān)系

通過(guò)前進(jìn)篩選法回歸各關(guān)鍵篩孔通過(guò)率與劈裂強(qiáng)度之間的關(guān)系。各個(gè)關(guān)鍵篩孔通過(guò)率對(duì)劈裂強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖2。

3.3 回歸分析

通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行多元回歸分析，得到空隙率和劈裂強(qiáng)度與關(guān)鍵篩孔通過(guò)率的相關(guān)關(guān)系如表3所示。

表3 PA16空隙率和劈裂強(qiáng)度與各關(guān)鍵篩孔通過(guò)率的關(guān)系

通過(guò)對(duì)表3的分析可得出以下結(jié)論:

1)2.36 mm通過(guò)率對(duì)空隙率和劈裂強(qiáng)度的影響都是最大的，其次才是13.2 mm通過(guò)率和9.5 mm通過(guò)率。

2)隨著2.36 mm通過(guò)率的增大，空隙率近乎呈直線(xiàn)形式減小，而劈裂強(qiáng)度則近乎呈直線(xiàn)形式增大。

3)隨著13.2 mm通過(guò)率的增大，空隙率有略微的增大，而劈裂強(qiáng)度則呈現(xiàn)相反的規(guī)律;而9.5 mm通過(guò)率對(duì)空隙率的影響均不明顯。

4)劈裂強(qiáng)度與空隙率之間存在一定的負(fù)相關(guān)性，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析劈裂強(qiáng)度和空隙率的相關(guān)關(guān)系，見(jiàn)圖3。從圖3可以看出，其相關(guān)性非常好(R2=0.95)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)擬定的OGFC16正交試驗(yàn)方法得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可得到以下主要結(jié)論:1)2.36 mm通過(guò)率和13.2 mm通過(guò)率對(duì)OGFC16的空隙率和劈裂強(qiáng)度均有顯著的影響;2)2.36 mm通過(guò)率對(duì)空隙率和劈裂強(qiáng)度的影響都是最大的，遠(yuǎn)大于9.5 mm和13.2 mm兩個(gè)篩孔通過(guò)率對(duì)其性能的影響;3)13.2 mm通過(guò)率對(duì)其空隙率和劈裂強(qiáng)度的影響則要遠(yuǎn)大于9.5 mm通過(guò)率，其中9.5 mm通過(guò)率對(duì)于OGFC16瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度影響不顯著;4)因關(guān)鍵篩孔通過(guò)率對(duì)OGFC16的性能影響顯著，所以可通過(guò)關(guān)鍵篩孔的通過(guò)率來(lái)近似預(yù)估其空隙率及力學(xué)性能。

[1] 張玉富，吳文彪，李淑明.關(guān)鍵篩孔通過(guò)率對(duì)OGFC抗剪強(qiáng)度的影響[J].上海公路，2010(4):4-5.

[2] 陳富強(qiáng)，鄒曉翎，陳富堅(jiān)，等.基于正交方法的瀝青混合料影響因素顯著性分析[J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2008(6):32-33.

[3] 吳文彪.雙層降噪瀝青混合料性能研究[D].上海:同濟(jì)大學(xué)博士學(xué)位論文，2011.

[4] JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[5] Mallick，R.B.Design，Construction and Performance of New-Generation Open Graded Friction Course.NCAT Report，2000.