影响沥青混合料矿料间隙率因素分析

影响沥青混合料矿料间隙率因素分析研究摘要：影响vma的因素非常多，主要有集料的最大公称粒径、集料特性、矿料级配、沥青用量、粉胶比和沥青混合料的压实功等。本文主要研究了集料特性、矿料级配和压实功对vma的影响，通过马歇尔正交试验分析了级配和沥青用量对沥青混合料ac-13矿料间隙率的影响，得出了vma随着用贝雷法评价级配的几个参数的变化而变化的规律。关键词：沥青混合料vma评价级配参数正交试验目前很多沥青路面在开放交通不久就发生了早期破坏，没有很好的耐久性，使得沥青路面的路用性能迅速下降，远远没有达到设计年限。因此，研究沥青混合料具有良好的耐久性是当前道路技术工作者急需要解决的问题之一。vma是沥青混合料设计最重要的体积指标之一，它直接影响沥青混合料的耐久性，同时vma对沥青混合料强度和高温稳定性有很高的敏感度。vma过大或过小都会对沥青混合料的路用性能产生不利影响。因此本文就此展开对沥青混合料vma影响因素的研究是非常有意义的。1、vma的影响因素影响vma的因素[1]很多。vma首先决定于集料特性和级配组成。vma的大小与矿料级配、矿料颗粒的表面特性及沥青用量等参数有直接关系，当矿料的最大粒径大、粗颗粒含量多，沥青用量少时，vma就小；反之，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）细集料的棱角性：细集料棱角性对vma影响极大，破碎的细集料通常增大vma，一般要求细集料松方空隙率45%，至少40%，天然砂通常小于此值，所以有限制天然砂用量的规定。（3）针片状含量：细长和扁平颗粒在施工过程中压碎会改变集料级配和性质，在室内试验中，由于扁平颗粒横卧可能造成增大vma的假象，而在施工过程中，集料破碎会减小vma。（4）集料表面纹理：磨光的集料表面非常光滑，内摩擦力较小，容易压实，vma减小；反之，表面纹理粗糙的集料使vma增大。（5）集料的安定性：较硬的集料能满足vma标准，而较软的集料很难满足vma要求，生产过程，还会进一步使vma降低。（6）集料的空隙率：集料会吸收一部分沥青结合料，这取决于集料的空隙率和空隙的尺寸，集料的空隙率大，吸收的沥青结合料比较多，导致减小有效沥青含量，最终导致vma减小。1.2沥青混合料的级配在集料特性已定后，vma则决定于集料的级配组成[2，3]，集料级配曲线离开最大密度线越远，vma越大。因此，对于粗级配[4，5]，减少4.75mm和2.36mm通过率可提高vma。相反对细级配，增加2.36mm通过率可提高vma但应避免出现驼峰。减少矿粉，可使vma增大。1.3压实功在集料特性和级配确定后，vma还受压实功[5]的影响，vma的定义如式：式中：-沥青混合料压实后的毛体积密度，g/cm3；-沥青混合料中集料的百分率，%；-矿料混合料的合成毛体积相对密度，g/cm3。从式知：较轻的压实功，小些，vma会大些，反之，vma会小些。2、正交试验2.1正交试验方案试验的目的在于研究每个因子在反应中的影响，并发现水平的最佳组合。一个好的试验设计用最小的试验次数获得最大的信息量[6]。正交试验设计是用于多因素试验的一种方法，它是从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验。本文采用正交表l9（34）。以ac-13作为研究对象，以蓓蕾法评价级配的参数及油石比为主要影响因素[7]，各试验方案见表3。2.2.2马歇尔试验体积指标分析本试验采用路安特改性沥青，集料采用英安岩，马歇尔正交试验结果见表4。针对九组级配正交试验的vma指标分析见表5及图1。（a）各因素对vma指标影响大小分析结果（b）ca对vma的影响（c）fac对vma的影响（d）faf对vma的影响（e）油石比对vma的影响从图1分析得出：1、影响vma的主要影响因素排列次序为：faccafaf油石比。2、ca比从0.4～0.6变化时，vma随着ca的增大而增大，这是由于较多的干涉颗粒而导致的。当ca比增加0.2时，vma能增加0.5%～1.0%。3、fac比从0.40～0.50变化时，vma随着fac的增大而减少，当fac比减小0.05时，vma会增加0.5%；当fac比减小0.1时，vma会增加1.0%左右。4、faf比从0.3～0.5变化时，vma随着faf比的增大而减小，当faf比增大0.2时，vma会减少0.5%左右。5、随着油石比的增加，vma呈曲线变化。油石比从4.5%～5%变化时，vma随着油石比的增加下降很快；油时比从5%～5.5%变化时，vma随着油石比的增加而增加，说明随着油量的增加，将矿料的骨架逐渐撑开。3.3结论（1）集料的特性对vma的影响：破碎的集料将增大vma；针片状含量过多，在施工过程中，集料破碎导致减小vma；集料表面纹理光滑，vma减小，集料表面纹理粗糙，vma增大，集料空隙率大，集料吸收沥青多，有效沥青减小，导致vma减小。（2）压实功对vma的影响：压实功小，沥青混合料试件毛体积密度小，则vma大；反之vma小。（3）通过正交试验分析得出集料级配和油石比对vma的影响规律。参考文献[1]蔡锁德，陈伟，商玉田.vma在沥青混合料设计和生产中的应用[j].公路与汽运，2004（5）[2]林绣贤.论hma的设计空隙率和矿料最小间隙率[j].上海公路，2004（4）：[3]林绣贤.hma和sma的集料组成和vma的关系[j].上海公路，2003（1）：