羅 爐， 顏加俊， 匡 耀

(1.湖北省高速公路實業(yè)開發(fā)有限公司， 湖北 武漢 430051;2.中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司， 湖北 武漢 430056)

0 前言

瀝青路面就地?zé)嵩偕遣捎脤Ｓ迷O(shè)備，就地對路面進(jìn)行加熱、翻松，通過摻入適量瀝青、新瀝青混合料、再生劑(或同時添加溫拌劑)等對舊瀝青混合料進(jìn)行性能改善，經(jīng)熱態(tài)收集、拌和、攤鋪、碾壓等工序，實現(xiàn)對路面面層病害一次性處治的養(yǎng)護(hù)技術(shù)，具有施工速度快、交通干擾小、廢舊材料100%利用等特點[1-2]，目前已廣泛應(yīng)用于瀝青路面大、中修工程[3-5]。由于就地?zé)嵩偕鸀殚_放性施工，再生路面性能受施工溫度和攤鋪速度等現(xiàn)場施工技術(shù)參數(shù)影響較大；同時，再生瀝青混合料設(shè)計過程中，原路面質(zhì)量狀況存在差異，舊料級配、新料摻配比例、再生劑用量的不同均會引起再生瀝青混合料施工性能與設(shè)計性能的偏差，因此，再生瀝青混合料礦料級配和瀝青用量也是影響再生瀝青路面質(zhì)量的重要因素，而礦料級配則應(yīng)重點關(guān)注0.075、2.36、4.75 mm等篩孔通過率。

已有研究表明，空隙率是評價瀝青混合料密實程度的重要指標(biāo)，直接影響路面的路用性能和長期使用性能[6-8]。滲水系數(shù)間接反映了再生瀝青混合料級配組成，同時也是再生瀝青路面水穩(wěn)定性的一個重要指標(biāo)，我國《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》[1]明確指出將滲水系數(shù)作為熱再生施工過程中的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)之一。鑒于空隙率和滲水系數(shù)對再生瀝青路面施工性能的重要性，開展施工過程各影響因素與施工性能評價指標(biāo)的關(guān)聯(lián)程度研究，明確各影響因素主次關(guān)系，對于加強(qiáng)熱再生施工過程控制、提高施工質(zhì)量十分重要。

灰關(guān)聯(lián)分析法是鄧聚龍教授于1982年提出的一種新型動態(tài)理論研究方法[9]，主要通過計算目標(biāo)值(參考數(shù)列)與影響因素(比較數(shù)列)的關(guān)聯(lián)度，對關(guān)聯(lián)順序進(jìn)行排序，最終確定參考數(shù)列的主要影響因子，目前已在道路工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文通過歸納整理湖北省高速公路就地?zé)嵩偕こ态F(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，采用灰關(guān)聯(lián)分析法定量分析了體積參數(shù)(再生混合料礦料級配、瀝青用量)和施工參數(shù)(攤鋪速度及攤鋪溫度)對再生瀝青路面質(zhì)量控制指標(biāo)空隙率和滲水系數(shù)的影響程度，研究結(jié)論可為就地?zé)嵩偕こ痰膽?yīng)用和實施提供參考。

1 灰關(guān)聯(lián)分析法

在應(yīng)用灰關(guān)聯(lián)分析法時，影響因子對應(yīng)的原始數(shù)據(jù)存在單位、數(shù)量級、量綱上的差異，難以直接進(jìn)行橫向比較，即使比較分析也難以得出準(zhǔn)確的關(guān)聯(lián)結(jié)論。因此，在計算關(guān)聯(lián)度前需對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理。目前，最常用的方法有均值化、初值化和標(biāo)準(zhǔn)化3種，已有研究表明[10]，均值化和標(biāo)準(zhǔn)化法分析結(jié)果比較合理，且均值法主要適用于無明顯升降趨勢的數(shù)據(jù)處理。因此，本文采用均值法進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)度分析，具體步驟如下：

1)設(shè)參考序列、比較序列依次為：

X0={X0(j)，j=1，2，3…n};

Xi={Xi(j)，i=1，2，3，…m;j=1，2，3…n}。

2)經(jīng)均無量綱化后的參考數(shù)列、比較數(shù)列依次為：

式中：n表示數(shù)據(jù)個數(shù)。

3)灰關(guān)聯(lián)系數(shù)

4)關(guān)聯(lián)度表達(dá)式為：

式中：r為對應(yīng)的比較數(shù)列與參考數(shù)列之間的關(guān)聯(lián)度，關(guān)聯(lián)度的先后順序決定了各影響因素的重要程度。

2 影響因素灰關(guān)聯(lián)分析

2.1 數(shù)據(jù)處理

對湖北省10條已實施就地?zé)嵩偕こ痰脑偕鸀r青路面主要性能參數(shù)進(jìn)行了整理，所實施熱再生工程高速公路原路面上面層均為改性瀝青AC-13結(jié)構(gòu)，為確保數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的代表性，在數(shù)據(jù)整理時，選取舊料級配曲線較為接近、添加新瀝青混合料為同一批次或變化較小的路段。攤鋪速度、攤鋪溫度和滲水系數(shù)通過現(xiàn)場實測得到；施工完成后，對就地?zé)嵩偕范芜M(jìn)行取芯，通過實測芯樣毛體積密度并計算試驗室再生瀝青混合料理論最大相對密度,得到實施路段再生路面空隙率指標(biāo)；再生瀝青礦料級配和瀝青用量通過試驗室抽提試驗得到，具體性能指標(biāo)和參數(shù)如表1所示。

按照灰關(guān)聯(lián)分析法步驟，對空隙率和滲水系數(shù)的各影響因素進(jìn)行灰關(guān)聯(lián)分析，以空隙率和滲水系數(shù)作為目標(biāo)值，0.075 mm篩孔通過率、2.36 mm篩孔通過率、4.75 mm篩孔通過率、瀝青用量、攤鋪速度和攤鋪溫度作為影響因素。為進(jìn)一步明確再生瀝青混合料空隙率對滲水系數(shù)的影響程度，在進(jìn)行滲水系數(shù)影響因素灰關(guān)聯(lián)分析時，同時將空隙率作為影響因素之一進(jìn)行分析[11]。具體步驟如下：①對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行均值化處理，結(jié)果見表2；②計算各因素的求差序列，結(jié)果見表3～表4；③計算各因素的灰關(guān)聯(lián)系數(shù)，結(jié)果見表5～表6；④確定各影響因素灰關(guān)聯(lián)度。

2.2 影響因素關(guān)聯(lián)度分析

計算空隙率和滲水系數(shù)各影響因素灰色關(guān)聯(lián)度，并將各因素影響大小進(jìn)行排序，如表7所示。由表7可知：

1) 瀝青用量是影響再生瀝青混合料空隙率的最主要因素，就地?zé)嵩偕┕ぶ校瑧?yīng)按照再生瀝青混合料配合比設(shè)計結(jié)果，嚴(yán)格控制再生劑、新瀝青及新瀝青混合料添加比例，同時根據(jù)再生路段狀況適時適量調(diào)整。

2) 攤鋪溫度對再生瀝青混合料空隙率影響很大，由于攤鋪緊前工序為再生混合料復(fù)拌，緊后工序為再生混合料碾壓，攤鋪溫度的高低間接反映了混合料拌和溫度和碾壓溫度的高低，決定了混合料的拌和、攤鋪均勻性及壓實效果的好壞，因此攤鋪溫度是影響壓實度和空隙率的重要因素。

3) 空隙率是影響再生瀝青路面滲水系數(shù)的最主要因素，這與熱拌瀝青混合料的研究結(jié)論一致。

4)再生混合料細(xì)集料級配對滲水系數(shù)影響很大，不考慮空隙率時，0.075 mm篩孔通過率關(guān)聯(lián)度排在第2位，盡管細(xì)集料在礦料級配中所占比例較小，但顆粒越細(xì)填充作用越強(qiáng)，形成的瀝青砂漿能較好地充斥在粗集料中，降低了水分下滲的可能性。

表1 就地?zé)嵩偕鸀r青路面性能指標(biāo)和參數(shù)高速編號空隙率/%滲水系數(shù)/(mL·min-1)0.075 mm篩孔通過率/%2.36 mm篩孔通過率/%4.75 mm篩孔通過率/%瀝青用量/%攤鋪速度/(m·s-1)攤鋪溫度/℃1#4.4257.430.348.34.52.51382#4.1576.329.149.74.42.71463#4.3867.634.751.94.53.31374#4.7545.235.252.64.23.51315#4.6935.433.949.54.43.11516#4.7456.829.553.14.82.91417#4.4527.132.351.64.33.81438#4.6666.231.248.44.33.51399#4.9785.436.845.24.73.513210#4.8694.735.642.84.64.0135

表2 數(shù)據(jù)均值化處理結(jié)果高速編號空隙率/%滲水系數(shù)(mL·min-1)0.075 mm篩孔通過率/%2.36 mm篩孔通過率/%4.75 mm篩孔通過率/%瀝青用量/%攤鋪速度/(m·s-1)攤鋪溫度/℃1#0.9670.4001.1920.9220.9801.0070.7620.9912#0.9010.9121.0140.8861.0080.9840.8231.0483#0.9451.3761.2241.0561.0531.0071.0060.9834#1.0330.8640.8371.0711.0670.9401.0670.9405#1.0111.4880.8701.0321.0040.9840.9451.0846#1.0330.7201.0950.8981.0771.0740.8841.0127#0.9400.8321.1430.9831.0460.9621.1591.0168#1.0111.0560.9980.9490.9820.9621.0670.9989#1.0771.2480.8701.1200.9171.0511.0670.94810#1.0551.1040.7571.0830.8681.0291.2200.969

表3 影響因素求差序列結(jié)果(空隙率)高速編號篩孔通過率/%2.36 mm篩孔通過率/%4.75 mm 篩孔通過率/%瀝青用量/%攤鋪速度/(m·s-1)攤鋪溫度/℃1#0.2250.0450.0120.0400.2050.0242#0.1130.0160.1070.0830.0780.1473#0.2790.1110.1070.0620.0610.0384#0.1960.0380.0340.0930.0340.0935#0.1410.0210.0070.0270.0660.0736#0.0620.1350.0440.0410.1490.0217#0.2030.0430.1060.0220.2180.0868#0.0130.0620.0290.0460.0560.0139#0.2070.0430.1600.0250.0100.12910#0.2980.0280.1870.0260.1650.086

表4 影響因素求差序列結(jié)果(滲水系數(shù))高速編號空隙率/%0.075 mm篩孔通過率/%2.36 mm篩孔通過率/%4.75 mm篩孔通過率/%瀝青用量/%攤鋪速度/(m·s-1)攤鋪溫度/℃1#0.5670.7920.5220.5800.6070.3620.5912#0.0110.1020.0260.0960.0720.0890.1363#0.4310.1520.3200.3230.3690.3700.3934#0.1690.0270.2070.2030.0760.2030.0765#0.4770.6180.4560.4840.5040.5430.4046#0.3130.3750.1780.3570.3540.1640.2927#0.1080.3110.1510.2140.1300.3270.1958#0.0450.0580.1070.0740.0940.0110.0589#0.1710.3780.1280.3310.1970.1810.30010#0.0490.0750.2510.0360.1970.3880.137

表5 各影響因素灰關(guān)聯(lián)系數(shù)(空隙率)高速編號0.075 mm篩孔通過率/%2.36 mm篩孔通過率/%4.75 mm 篩孔通過率/%瀝青用量/%攤鋪速度/(m·s-1)攤鋪溫度/℃1#0.4180.8050.9670.8280.4410.9042#0.5950.9490.6100.6720.6880.5283#0.3650.6010.6090.7410.7430.8334#0.4530.8340.8540.6440.8530.6465#0.5380.9201.0000.8890.7270.7036#0.7400.5490.8090.8220.5240.9207#0.4430.8140.6120.9140.4250.6638#0.9660.7420.8750.7890.7610.9639#0.4380.8130.5050.8950.9830.56110#0.3490.8800.4650.8930.4980.665

表6 各影響因素灰關(guān)聯(lián)系數(shù)(滲水系數(shù))高速編號空隙率/%0.075 mm篩孔通過率/%2.36 mm篩孔通過率/%4.75 mm篩孔通過率/%瀝青用量/%攤鋪速度/(m·s-1)攤鋪溫度/℃1#0.4230.3430.4430.4170.4060.5370.4122#1.0000.8170.9640.8270.8690.8400.7653#0.4920.7430.5680.5660.5320.5310.5164#0.7200.9630.6750.6800.8630.6790.8625#0.4660.4010.4770.4620.4520.4330.5096#0.5740.5280.7090.5410.5430.7270.5917#0.8070.5750.7440.6670.7740.5630.6898#0.9230.8970.8100.8650.8311.0000.8969#0.7180.5260.7770.5600.6870.7050.58410#0.9150.8640.6290.9420.6860.5190.763

5)體積指標(biāo)對再生路面滲水系數(shù)的影響程度略高于施工指標(biāo)，但相比于空隙率，各影響因素對滲水系數(shù)的關(guān)聯(lián)度相差較小，不考慮空隙率時，影響最大因素與影響最小因素關(guān)聯(lián)度差僅為0.027。

6)2.36 mm篩孔通過率對空隙率和滲水系數(shù)影響均較大，2.36 mm作為AC-13瀝青混合料的關(guān)鍵篩孔，表征了再生瀝青混合料級配的粗細(xì)程度，控制其通過率與級配中值接近，可形成較好的S型級配曲線，因此，再生混合料設(shè)計時應(yīng)嚴(yán)格控制2.36 mm篩孔通過率。

表7 各影響因素灰色關(guān)聯(lián)度及排序影響因素項目空隙率/%0.075 mm篩孔通過率/%2.36 mm篩孔通過率/%4.75 mm篩孔通過率/%瀝青用量/%攤鋪速度/(m·s-1)攤鋪溫度/℃空隙率灰色關(guān)聯(lián)度—0.5310.7910.7310.8090.6640.739排序—624153滲水系數(shù)灰色關(guān)聯(lián)度0.7040.6660.6800.6530.6640.6540.659排序13(2)2(1)7(6)4(3)6(5)5(4) 注:括號內(nèi)數(shù)字標(biāo)注的關(guān)聯(lián)順序為不考慮空隙率影響的順序。

7)攤鋪速度相對于其他影響因素對空隙率和滲水系數(shù)的影響程度較小，當(dāng)原路面老化不嚴(yán)重時，可在現(xiàn)行規(guī)范允許的范圍內(nèi)(宜為1.5～4m/s)適當(dāng)加快施工速度，以此提升施工效率。

3 結(jié)語

基于就地?zé)嵩偕鷮嶓w工程檢測數(shù)據(jù)，采用灰關(guān)聯(lián)分析法定量分析了0.075 mm篩孔通過率、2.36mm篩孔通過率、4.75 mm篩孔通過率、瀝青用量、攤鋪溫度和攤鋪速度等因素對空隙率和滲水系數(shù)的影響程度，其中空隙率各影響因素灰關(guān)聯(lián)度大小排序依次為：瀝青用量>攤鋪溫度>2.36mm篩孔通過率>4.75 mm篩孔通過率>攤鋪速度>0.075 mm篩孔通過率；滲水系數(shù)各影響因素灰關(guān)聯(lián)度大小排序依次為：空隙率>2.36 mm篩孔通過率>0.075 mm篩孔通過率>瀝青用量>攤鋪溫度>攤鋪速度>4.75 mm篩孔通過率，研究結(jié)果可為就地?zé)嵩偕こ虘?yīng)用和實施提供參考。