橡胶沥青混合料高温性能影响因素敏感性分析

吴应升，何琦琪

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西 南宁 530029)

橡胶沥青混合料高温性能影响因素敏感性分析

吴应升，何琦琪

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西 南宁 530029)

文章应用灰色关联度分析理论，分别从胶结料和级配、油石比及空隙率两个角度对橡胶沥青混合料高温性能影响因素进行敏感性分析，找出评价橡胶沥青混合料高温性能的主要指标，为高温地区选择橡胶沥青混合料提供参考。研究结果表明，胶结料中的橡胶沥青的177 ℃粘度与级配中的9.5mm筛孔通过率和车辙试验的动稳定度的关联程度最好，与实际情况基本吻合，说明灰色关联度分析方法是一种简单有效的分析橡胶沥青混合料高温性能影响因素的方法。

橡胶沥青混合料；灰色关联分析；高温性能；动稳定度；影响因素；敏感性分析

0 引言

近年来，橡胶沥青混合料由于其优越的环保性能以及良好的高温稳定性，已成功应用于国内外某些道路工程[1]。橡胶沥青混合料的高温稳定性习惯上是指其于高温条件时在行车荷载反复作用下抵抗永久变形的能力[2]，作为橡胶沥青混合料路面抵抗车辙破坏的主要路用性能，目前还缺乏对其影响因素的系统性研究。因此，为橡胶沥青混合料的高温稳定性选择科学合理的影响因素，将对改善其高温稳定性能，延长其路面使用寿命具有十分重要的意义。目前研究混合料高温稳定性的试验方法主要有：单轴高温蠕变试验(无侧限)、车辙试验以及SHRP-Superpave设计中评价混合料高温性能的体积指标试验等[3]，其主要影响因素有：橡胶沥青的25 ℃针入度、软化点、177 ℃粘度、胶粉细度、胶粉掺量、集料级配、油石比、空隙率、行车速率、累积变形量、最大永久变形量、蠕变斜率以及抗剪强度指标等[4，5，6]。本文拟采用车辙试验的动稳定度指标来评价橡胶沥青混合料的高温稳定性，利用灰色关联度方法分别分析橡胶沥青的25 ℃针入度、软化点、177 ℃粘度、胶粉细度、胶粉掺量与其混合料的动稳定度的敏感性以及集料级配、油石比、空隙率与其混合料的动稳定度的敏感性。该研究成果对橡胶沥青混合料的设计与施工具有指导作用。

1 灰色关联度分析理论

灰色系统理论是邓聚龙于1982年提出的一种新系统理论。灰色关联度分析方法作为一种系统分析技术，是根据事物之间的发展趋势的相似或相异程度，来衡量因素间关联程度的方法，其主要内容是以分析系统中主行为因子与相关行为因子的关系密切程度，从而判断引起该系统发展的主要因素和次要因素，其主要步骤如下[7]。

(1)第1步：确定参考数列X0={X0(k)|k=1，2，…，n}；

(2)第2步：确定比较数列Xi={Xi(k)|k=1，2，…，n}；

(3)第3步：将上述数列均值化处理：

(4)第4步：各指标比较数列和参考数列的关联系数：

其中：Δi(k)=|Y0(K)-Yi(K)|；e为分辨系数，一般e∈(0，1)，通常取值为0.5；

(6)第6步：关联度按大小排序：Xi与X0的关联度ri越大，Xi与X0发展趋势越接近。

2 橡胶沥青混合料高温性能影响分析

2.1 胶结料对高温性能的影响

橡胶沥青混合料是由橡胶沥青与集料经过十分复杂的物理和化学作用之后形成的高强度混合物。胶结料主要作用于集料的孔隙中，使其粘结成具有足够强度和刚度的整体。为了研究胶结料对混合料高温性能的影响，本文将在文献[4]中胶结料对车辙试验的动稳定度影响的试验数据基础上，利用灰色关联度方法分析橡胶沥青的25 ℃针入度、软化点、177 ℃粘度、胶粉细度及胶粉掺量对动稳定度的敏感性。其试验结果如表1所示。

根据灰色关联度分析理论，此次分析把动稳定度作为参考数列，把25 ℃针入度、软化点、177 ℃粘度、胶粉细度及胶粉掺量作为比较数列。将表1的试验结果进行关联度处理之后，分别得到各指标与动稳定度的关联系数及关联度，其结果如下页表2所示。

从表2的分析结果来看，177 ℃粘度与车辙试验的动稳定度的关联程度最好，其次是软化点、胶粉掺量、25 ℃针入度，胶粉细度对其影响最低，因此橡胶沥青的177 ℃粘度和软化点可作为橡胶沥青混合料的高温性能评价指标，胶粉掺量与橡胶沥青混合料的动稳定度也具有良好的相关性。此结论基本上与杨戈、张海晨等[8，9]的分析一致。

表1 胶结料对橡胶沥青混合料高温性能影响指标表

表2 胶结料各指标与动稳定度的关联系数及关联度表

2.2 级配、油石比及空隙率对高温性能的影响

进一步分析其他因素对橡胶沥青混合料高温性能的影响。从其组成结构来看，除了胶结料对橡胶沥青混合料高温性能有影响外，集料的级配、混合料的油石比及空隙率均有可能对其高温性能产生影响。下面本文将在文献[4]中集料级配、油石比及空隙率对车辙试验的动稳定度影响的试验数据基础上，利用灰色关联度方法分析集料级配、油石比及空隙率对动稳定度的敏感性。其试验数据如表3所示。

表3 级配、油石比及空隙率对橡胶沥青

根据灰色关联度分析理论，此次分析把动稳定度作为参考数列，把级配、油石比及空隙率作为比较数列。将表3的试验结果进行关联度处理之后，分别得到各指标与动稳定度的关联系数及关联度，其结果如表4所示。

从表4的分析结果来看，9.5mm筛孔通过率与车辙试验的动稳定度的关联程度最好，其次是空隙率、4.75mm筛孔通过率、2.36mm筛孔通过率，油石比对其影响最低，这说明橡胶沥青的9.5mm孔径通过率是影响橡胶沥青混合料高温稳定性的主要因素，9.5mm孔径通过率越大，其集料中粗集料越少，集料与集料间难已形成骨架，橡胶沥青混合料高温性能越差。

表4 级配、油石比及空隙率与动稳定度的关联系数及关联度表

3 结语

本文应用灰色关联度方法分析了橡胶沥青混合料高温性能的影响因素，主要研究成果如下：

(1)利用灰色关联度方法对橡胶沥青混合料高温性能的影响因素进行分析，其结论基本与实际吻合，为分析橡胶沥青混合料高温性能的影响因素提供了一种新的可靠方法。

(2)胶结料对橡胶沥青混合料高温性能的影响大小依次是：177 ℃粘度最大，软化点次之，胶粉掺量和25 ℃针入度再次之，胶粉细度最小。这将为改善胶结料的性能、提高橡胶沥青混合料高温性能提供一定的指导作用。

(3)级配、油石比及空隙率对橡胶沥青混合料高温性能的影响大小依次是：9.5mm筛孔通过率最大，空隙率次之，4.75mm筛孔通过率和2.36mm筛孔通过率再次之，油石比最小。

[1]王旭东，李美江，路凯冀.橡胶沥青及混凝土应用成套技术[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京：人民交通出版社，2001.

[3]岳学军，黄晓明.沥青混合料高温稳定性评价指标的试验研究[J].公路交通科技，2006，23(10)：37-40.

[4]黄卫东，王 伟，黄 岩，等.橡胶沥青混合料高温稳定性影响因素试验[J].同济大学学报(自然科学版)，2010，38(7)：1023-1028.

[5]陈忠达，袁万杰，薛 航，等.沥青混合料高温性能评价指标[J].长安大学学报(自然科学版)，2006，26(5)：1-4.

[6]栗 威，黄美燕，魏建国.沥青道面高温抗车辙性能评价指标[J].长沙理工大学学报(自然科学版)，2013，10(4)：9-16.

[7]邓聚龙.灰色系统基本方法[M].上海：华东理工大学出版社，1987.

[8]杨 戈，黄卫东，李彦伟，等.橡胶沥青混合料高温性能评价指标的试验研究[J].建筑材料学报，2010，13(6)：753-758.

[9]弥海晨，胡 苗，祁 峰，等.橡胶沥青结合料对混合料高温抗车辙性能的影响[J].中外公路，2011，31(1)：203-204.

Sensitivity Analysis of High-temperature Performance Influencing Factor for Rubber Asphalt Mixtures

WU Ying-sheng，HE Qi-qi

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

By using the gray correlation analysis theory，this article conducted the sensitivity analysis on high-temperature performance influencing factors of rubber asphalt mixtures respectively from the perspectives of binder material and grading as well as bitumen aggregate ratio and porosity ratio，and identified the main indicators to evaluate the high temperature properties of rubber asphalt mixtures，thereby providing the ref-erence for selecting the rubber asphalt mixtures in high temperature areas.The study results showed that the 177 ℃ viscosity of rubber cement in binder material and the 9.5 mm sieve through rate in the grading has the best correlation with the dynamic stability of rutting test，which is consistent with the actual situation，indi-cating that the gray correlation analysis is a simple and effective method to analyze the high temperature performance influencing factors of rubber asphalt mixtures.

Rubber asphalt mixture；Gray correlation analysis；High temperature performance；Dynamic stability；Influencing factors；Sensitivity analysis

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.04.005

1673-4874(2015)04-0018-03

2015-03-06

吴应升，工程师，主要从事道路与桥梁设计研究工作。