陳 鵬

(重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學院， 重慶 402160)

石灰拌合方式對排水性瀝青混凝土的影響

陳 鵬

(重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學院， 重慶 402160)

研究評估何種添加石灰的方法和石灰含量多少可提高排水路面的性能。利用日本排水性鋪裝技術(shù)指針中建議的配比設計法，進行排水瀝青混凝土的級配設計，確定其最佳瀝青含量后制作Marshall試件，并進行各項性能試驗。試驗項目包括透水系數(shù)試驗、穩(wěn)定度流值試驗、及不同浸泡天數(shù)(0、1、3、5、10 d)下的間接抗拉強度試驗和磨耗試驗，比較不同添加石灰的方法和不同含量在排水級配之間的差異性及抗剝脫能力。試驗結(jié)果顯示，就不同浸泡天數(shù)的間接抗拉強度而言，1%石灰含量較具有防剝的功效；就石灰拌入方式對于間接抗拉強度而言，建議先用石灰漿體拌合會有最佳的效果，干石灰加于濕潤骨材上拌合效果也不錯；且鹵化2 d的時間會比不鹵化直接拌合來的好;而較不好的方法為先加在冷骨材上，其大部分試驗表現(xiàn)甚至比不添加石灰來的差；在穩(wěn)定度試驗方面，干拌方法(同時拌合)其穩(wěn)定度比濕拌(加于濕潤骨材上或是石灰漿體拌合)來的高。

石灰； 拌合方式； 瀝青； 道路工程

1 概述

水分對路面所造成的破壞，一直是路面設計時考慮的重要問題[1，2]，過去歐、美、日各國均發(fā)展出排水性路面，排水路面其最獨特的性質(zhì)是級配中使用大量的粗骨材，大概占85%左右，以至于擁有15%～25%的高孔隙率，使水分能迅速的自路面排出[3]；因為擁有高孔隙率，瀝青容易老化，造成剝脫現(xiàn)象[4]，而石灰為最經(jīng)濟且方便的防剝劑代表[5]；石灰的適當添加方式和含量多少對抗水侵害能力的影響為本研究重點之一。

本研究比較不同添加石灰方式和不同石灰含量下對排水瀝青混凝土性質(zhì)的影響；采用添加方式有石灰先與水混合成漿體、石灰加于濕潤骨材上、骨材加熱后石灰同時與瀝青一起添加、還有先添加于未加熱骨材上，前述兩種方式漿體和先濕潤骨材再細分為有鹵化跟不鹵化，所以一共六種拌合方式。目的想要探討以下兩項: ①石灰拌合方式對排水瀝青混凝土性能的影響； ②石灰含量多少的比較差異。

2 試驗方法

本研究石灰添加使用方式有下列幾種方式:

A.代號C: 先將石灰與冷粒料混合，之后再一起加熱和瀝青拌合予以制成瀝青混凝土，此種過程，石灰落在粒料表面為填縫料的角色。

B.代號T: 在骨材加熱之后，在拌入瀝青時，同時也加入石灰(與烘干的熱骨材粒料一起拌合)模擬在拌合機里面一起拌合的情況，此種方法較為方便。

C.代號S: 先將石灰與水以3∶7的比例混合成漿體，再與粒料拌合之后，分為兩種處理方式：一種將石灰漿體處理后的粒料，靜置2 d，稱為所謂的鹵化(S — A)，以使石灰能與粒料充分作用；而另一種不鹵化(S — B)則為馬上加熱粒料拌合。

D.代號W: 骨材先添加6%的水，使骨材表面濕潤之后，再添加石灰進去，也是分為2種處理方式： ①將石灰處理后的粒料，靜置2 d，稱為所謂的鹵化(W — A)； ②不鹵化(W — B)則為馬上加熱粒料拌合。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 室內(nèi)透水試驗結(jié)果分析

此研究針對所設計的馬歇爾試件進行室內(nèi)透水試驗，借此作為評估瀝青混凝土排水能力的指標。其透水系數(shù)的試驗結(jié)果見表1。

表1 拌合方式的透水試驗結(jié)果(1代表加入1%石灰)Table1 Permeabilitytestresultsofmixingway下列拌合方式透水系數(shù)/(cm·s-1)T+1C+1W-B+1W-A+1S-B+1S-A+10%0．0970．09080．0940．10080．10390．10350．088

在相同加入1%石灰下，數(shù)據(jù)顯示，對透水系數(shù)并沒有很明顯的影響，透過變異數(shù)分析結(jié)果顯示，方式不同之間并不會造成顯著差異。結(jié)果如表2所示。

表2 不同拌合方式對透水系數(shù)的ANOVATable2 DifferentwaysofmixofpermeablecoefficientANOVA變源SS自由度MSFP值臨界值組間0．00074650．0001492．919960．23443．105875組內(nèi)6．12E-04125．1E-05———總和0．0013617————

針對不同含量用同時拌合的方式，加入1%提高了一點點透水能力，但隨著加到2%、3%卻是下降，但趨勢并沒有很明顯(見表3)；然后比較石灰添加量多少(0、T+1、T+2、T+3)與透水系數(shù)之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)并沒有顯著的變化，顯示石灰含量對于透

表3 透水試驗結(jié)果(不同石灰含量)Table3 Permeabletestresults下列石灰含量的透水系數(shù)/(cm·s-1)0%T+1T+2T+30．0880．0970．09330．089

水的能力無明顯的影響。變異數(shù)分析結(jié)果見表4。

表4 不同石灰含量對透水系數(shù)的ANOVATable4 DifferentlimecontentofpermeablecoefficientANOVA變源SS自由度MSFP值臨界值組間0．00023837．93E-053．989490．096474．06618組內(nèi)1．79E-0582．24E-06———4總和0．00025611————

3.2馬歇爾穩(wěn)定度、流值試驗結(jié)果分析

穩(wěn)定度為試件破壞時所能承受最大荷載，穩(wěn)定度越大代表瀝青黏度大、骨材較具有多角性，即內(nèi)磨擦力大。而流值則代表混合料的塑性高低，在交通荷載下產(chǎn)生永久變形的程度。流值是在穩(wěn)定度試驗時，量測試件受最大荷載時的垂直變形。對于本研究所測得的穩(wěn)定度、流值試驗結(jié)果如表5所示。

由試驗結(jié)果得知:石灰添加方式對于穩(wěn)定度影響有明顯差異；而且添加石灰1%比沒加石灰的確會增加其穩(wěn)定度；對于加入水分方式先濕潤骨材和石灰漿體的穩(wěn)定度都比較偏低，鹵化過后更加會降低其值,可能水分跟骨材反應過久所造成。而無水

表5 不同拌合方式的穩(wěn)定度、流值試驗結(jié)果Table5 Testresultsofdifferentmixingways名稱T+1C+1W-B+1穩(wěn)定度/kN5．565．094．24流值/mm3．533．464．58W-A+1S-B+1S-A+10%3．714．564．083．884．753．884．053．98

分的同時拌合和先加在冷骨材上的方式穩(wěn)定度較高，推測原因可能為水分進入骨材后可能影響其內(nèi)磨擦力變小，會使得所能承受最大荷載(穩(wěn)定度)變低；而同時拌合的方式穩(wěn)定度最大。而其對于不同添加方式對穩(wěn)定度的變異數(shù)分析如表6所示。

表6 不同拌合方式對穩(wěn)定度的ANOVATable6 DifferentmixingwaysforstabilitydiagramANOVA變源SS自由度MS拌合方式54399．42510879．88組內(nèi)761．56126．9167總和55160．9211—FP值臨界值85．724621．7E-054．387374——————

在添加不同含量方面，選擇穩(wěn)定度最高的方式(同時拌合)來添加，發(fā)現(xiàn)添加含量越多時，穩(wěn)定度有逐漸上升的趨勢,但上升幅度并不顯著(見圖1)。

圖1 石灰添加量與穩(wěn)定度關(guān)系圖(同時拌合)Figure 1 lime content and stability diagram (mixing) at thesame time

3.3 間接和強度試驗結(jié)果分析

本研究以6種不同方式拌合的排水性瀝青混凝土，量測各組瀝青混凝土間的間接抗拉強度。間接抗拉強度結(jié)果如圖2所示，發(fā)現(xiàn)漿體和濕潤骨材的方法都可提高間接抗拉強度，尤其是鹵化過后數(shù)值更高。而漿體鹵化過后的方式值最高。同時拌合方式效果不錯，而冷拌骨材結(jié)果竟然比沒加石灰還低，這可能此方式對抗剝脫比較沒幫助。方式最好的為鹵化過后的方法，但若考慮方便性和骨材間粘結(jié)能力的表現(xiàn)，其實同時拌合為2者兼具的解決之道。而從表7可以看出：拌合方式對于間接抗拉強度確實有顯著的影響。

圖2 石灰拌合方式與間接抗拉強度關(guān)系圖Figure 2 Lime mixing method and indirect tensile strengthdiagram

表7 不同拌合方式對間接抗拉強度的ANOVATable7 DifferentwaysofmixofindirecttensilestrengthANOVA變源SS自由度MS組間10．8944552．17889組內(nèi)6．4758120．53965總和17．3702517—FP值臨界值4．0375980．0221353．105875——————

而由圖3可看出：考慮實驗的方便與經(jīng)濟性，選擇方式為同時拌合，發(fā)現(xiàn)所加石灰含量愈多，其間接抗拉強度值逐漸增高，證明石灰的確可增加其抗剝脫的能力。

圖3 石灰添加量與間接抗拉強度關(guān)系圖(同時拌合)Figure 3 Lime content and indirect tensile strength diagram(mixing)at the same time

3.4 浸泡天數(shù)不同的間接抗拉強度分析

本研究的浸水剝脫試驗，乃將試件浸泡于60 ℃水中，各0、1、3、5、10 d后取出于25 ℃下養(yǎng)護24 h后進行間接抗拉強度試驗，比較在各種不同方式且都添加1%石灰下，不同浸泡天數(shù)對于排水性瀝青混凝土有何影響，其損失率又是多少。

由試驗結(jié)果可以得知：不同方式的各組試件在經(jīng)過浸泡之后間接抗拉強度都明顯下降，但下降趨勢有些許不同。如圖4所示，由于起始第0天間接抗拉強度值已明顯不同，造成拌入方式對其值下降程度有些差異。若是加以比較，漿體鹵化方式從起初到最后的值都為最高，且鹵化間接抗拉強度損失后的值都比同期未鹵化來的高，倒是未加石灰的那組雖然一開始間接抗拉強度值比冷拌粒料高，但下降趨勢卻是比冷拌粒料下降還快。而表8拌合方式和浸泡天數(shù)對于間接抗拉強度的雙變異數(shù)分析顯示兩種因素對間接抗拉強度都有顯著影響。

圖4 不同浸泡天數(shù)的間接抗拉強度試驗結(jié)果(1%石灰)Figure 4 Indirect tensile strength test results

表8 拌合方式與浸泡天數(shù)對間接抗拉強度的雙變異數(shù)分析Table8 Mixingwayandsoakdaysdoublevarianceanalysisoftheindirecttensilestrength變源SS自由度MSFP值臨界值浸泡天數(shù)10．2271142．556778216．78023．65E-162．866081添加方式20．709354．141859351．17379．17E-192．710891錯誤0．235887200．011794———總和31．172329————

由圖5所示，漿體、濕潤骨材和同時拌合的損失率都較小，為不錯的方法。但特別注意同時拌合方式在第4天時突然損失率變大和冷拌骨材的方式也同為第4天損失率的斜率突然變大，推論浸泡4 d后為浸泡關(guān)鍵的天數(shù)，也就是石灰發(fā)揮防剝效用最明顯的時候；當?shù)竭_第5天時候到第10天，損失率已達到穩(wěn)定平緩的趨勢。而由圖6看出：不同比例的石灰對于不同浸泡天數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)只有在加入1%石灰時，間接抗拉強度明顯增加較多，加到2%石灰對于浸水后間接抗拉強度沒有特別明顯增加，但3%石灰量就有較高的間接抗拉強度值，間接抗拉強度值下降幅度大約第4天時下降最快。

若來看損失率，如圖7所示，沒添加石灰損失率最大，添加1%石灰于前期1 d損失率較2%小，中期差不多，到后期浸水10 d后的損失率，也不會差異很大。所以石灰含量1%有較理想表現(xiàn)；而添加3%并沒有比1%和2%的抗剝脫能力來的好，添加1%為最適當含量。

3.5 Cantabro磨耗試驗分析

磨耗率試驗的目的主要在評估瀝青混凝土的抗磨損能力，結(jié)果如圖8所示，顯示漿體拌合且鹵化的磨耗率最低，且鹵化效果都比未鹵化好，而漿體拌合都比濕潤骨材磨耗率來的少，而磨耗率最高則為先拌合于冷骨材里面的方式，推石灰此時在這角色為填縫骨材，而非原本扮演的防剝劑角色；而從變異數(shù)分析看來(見表9)，信心水平95%下，拌合方式的確對排水級配有明顯的影響差異。

圖7 不同石灰含量的間接抗拉強度損失率關(guān)系圖Figure 7 Indirect tensile strength loss rate of different contentof lime diagram

圖8 拌合方式與磨耗率關(guān)系圖Figure 8 Mixing way and the wear rate diagram

表9 拌合方式對磨耗率的變異數(shù)分析Table9 Varianceanalysisofthewearratemixingway變源SS自由度MSFP值臨界值組間434．0383586．80767117．74979．08E-103．105875組內(nèi)8．846667120．737222———總和442．88517————

3.6 試驗結(jié)果匯整

比較各種不同拌合方式在各種試驗結(jié)果的成效，根據(jù)各項試驗結(jié)果，匯整出表10。由表10可以看出:拌合方式除了透水系數(shù)試驗無明顯差異外，其他試驗結(jié)果都差異明顯。而漿體鹵化方式(S — A)，除了穩(wěn)定度表現(xiàn)較差，間接抗拉強度抗剝脫能力跟磨耗表現(xiàn)都是最好，但是在冷拌骨材方法中，除了穩(wěn)定度較好之外，浸水剝脫和磨耗試驗都最不理想。

表10 不同拌合方式對于各項試驗的結(jié)果整理Table10 Theresultofthedifferentwaysofmixforeachtest試驗拌合方式S-AS-BW-AW-BTC透水系數(shù)343332間接抗拉強度645231浸水剝脫645231穩(wěn)定度241365磨耗試驗645321總分232019131710

表中的分數(shù)以一分到六分區(qū)格，表現(xiàn)最理想的為六分，普通為3分，最差的則為一分。若是考慮方便性，同時拌合方式(T)總和分數(shù)比濕潤骨材但未鹵化(W-B)還高，總和表現(xiàn)不錯。

4 結(jié)論與建議

① 排水瀝青混凝土以不同浸泡天數(shù)模擬路面長期受水侵害的影響，以添加1%石灰的間接抗拉強度損失量低于其它添加含量的值，所以以長期受水侵害而言，添加1%石灰于排水瀝青混凝土的間接抗拉強度部份有較理想的表現(xiàn)。

② 綜合試驗表現(xiàn)，比較添加不同含量的浸水剝脫試驗，在浸水第5天當時，間接抗拉強度下降最快，而到后期第10天，間接抗拉強度下降的值已經(jīng)到達底限，趨于平緩。

③ 從透水試驗發(fā)現(xiàn)，不同添加石灰的方式和不同石灰含量，上述兩種因素都不會對透水系數(shù)有顯著影響。

④ 添加石灰方式對穩(wěn)定度有顯著影響，同時拌入和冷拌骨材的添加方式其穩(wěn)定度都較高，對于加入水分方式的先濕潤骨材(W)和石灰漿體(S)的穩(wěn)定度都比較偏低；鹵化過后更加會降低其值，可能水分跟骨材反應過久所造成。推測可能是水分進入骨材后可能影響其內(nèi)磨擦力變小，會使得所能承受最大荷載(穩(wěn)定度)變低；而同時拌合(T)的添加方式穩(wěn)定度最大。

⑤ 石灰拌入方式對于不同浸泡天數(shù)下的間接抗拉強度有顯著影響。就不同浸泡天數(shù)下間接抗拉強度損失率而言，石灰漿體鹵化<濕潤骨材鹵化<漿體不鹵化<同時拌合<濕潤不鹵化<加于冷拌骨材，所以對于最佳添加方式，建議先與石灰漿體先拌合;若是考慮方便性，同時拌合也為不錯的方法。

⑥ 綜觀試驗結(jié)果，從磨耗試驗或浸水剝脫試驗來看，添加方式都是鹵化效果比不鹵化好，且石灰漿體會比加于濕潤骨材上來的效果更理想，但先添加于冷骨材的力學性質(zhì)甚至于比不添加石灰還要差，為較不好的添加方式，推測石灰添加在冷骨材上為填縫料角色，而失去防剝劑的功能。

⑦ 未來建議進一步研究不同添加石灰的方式應用添加于再生排水瀝青混凝土，對于石灰的拌合方式，建議不同鹵化烘干時間，看時間長短是否對試驗結(jié)果有較佳的表現(xiàn)；還有加壓浸水剝脫試驗都可以深入研究其差異性。

[1] 邢明亮.排水路面瀝青混合料的膠漿特性與礦料組成研究[D].西安：長安大學,2010.

[2] 張娟,靳永崗,劉健.排水路面混合料(OGFC-13)配合比設計和路用性能研究[J].石油瀝青,2012(02):4-8.

[3] 吳德軍.排水性瀝青路面防裂材料及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D].西安：長安大學,2012.

[4] M. Emin Kutay,Ahmet H. Aydilek,Eyad Masad,Thomas Harman.Computational and experimental evaluation of hydraulic conductivity anisotropy in hot-mix asphalt[J].International Journal of Pavement Engineering,2007(1):6-12.

[5] 易軍艷.基于界面行為的多孔瀝青混合料凍融損傷特性研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學,2012.

Effects of Adding Lime Methods on Porous Asphalt Concrete

CHEN Peng

(Chongqing Water Power Vocational Technology College,Chongqing 402160,China)

This research method of adding lime to assess what and how much lime content can improve the drainage of pavement performance.This research use Japan and pavement drainage technology pointer suggested in proportioning design method, the gradation design of drainage asphalt concrete, to determine the optimum asphalt content after making Marshall specimen, and various performance tests are carried out.Test items include permeable coefficient test, stability, flow value test, or in different number of days (0, 1, 3, 5, 10 days) of the indirect tensile strength test and wear test, add lime to compare different methods and different content differences between drainage grading and stripping resistance.Test results show that in terms of different soaking days of indirect tensile strength, the effect of anti stripping from 1% lime content is;Will stir in lime method for the indirect tensile strength, suggest to use lime slurry mixing will have the best effect, dry lime on moist and good mixing effect on aggregate;And two days is better than no halide halide directly mixing to good;And cold is a bad method first on aggregate, the majority of its fared even worse than not add lime to test;In terms of stability test, dry mixing method (mixing) at the same time its stability specific humidity mixing (on wet aggregate or lime slurry mixing) to high.

lime; mixing way; asphalt; road engineering

2015 — 06 — 11

陳 鵬(1981 — )，男，重慶永川人，講師，從事建筑結(jié)構(gòu)、橋隧與隧道工程研究.

U 414.1

A

1674 — 0610(2016)06 — 0289 — 05