AC-13粗集料离析与级配关系试验研究

杨权

摘要： 针对AC-13沥青混合料粗集料，研究了在不同组合比例下集料的均匀度。利用软件分析了均匀度与各档料含量之间的关系，并分析了各档料对集料离析的影响。

关键词：沥青混合料;粗集料;离析;级配关系

沥青混合料离析直接影响路面的性能，是造成路面局部损坏的诱因之一，近年来各国专家对沥青路面的离析问题越来越重视，并开展了相关的研究。但是这些研究都是针对已经建成的沥青路面，通过视觉法、钻芯法、核子密度仪法等，对沥青混合料的物理力学指标进行研究，进而得到相应的离析评价指标和方法。这些关于离析的评价方法和指标均无明确的标准，尤其是在混合料设计过程中对离析的控制更没有明确的限制和有效的手段。笔者通过对粗集料在振动条件下均匀度的研究，得出了粗集料离析程度与级配之间的关系。

1 均匀度

1.1 粒度均匀性评价方法

假如颗粒群是由单一粒径的颗粒组成，其颗粒组成是粒度均匀的，而实际应用工程中，任意颗粒群都是由多种不同大小的颗粒组成的，并分布在一定的颗粒群宽度中，其颗粒均匀性相应降低，粒度分布越宽均匀性越差。因此把颗粒群粒度均匀程度称为颗粒均匀性。颗粒的均匀性直接影响混合料的填充特性和离析。

1.2 颗粒群均匀度的计算

现有一种颗粒级配，假定颗粒为球状，其粒度分布由n组粒径组成，某种粒径占总质量的百分比为Wi，相应的颗粒个数的百分比为Ni。用颗粒群个数百分比与质量百分比的比值来表述颗粒的均匀性，并用式（1）表示：

式中：UP为颗粒群均匀度;dan为颗粒个数平均粒径，按式（2）计算; dam为颗粒质量平均粒径，用式（3）计算：

将上述两式分别代入式（1）可得到以个数为基准计算颗粒群均匀度的公式如下：

式中各参量含义均同前。

由式（4）和式（5）可以得到，当颗粒为单一粒径时，即di为常数，则颗粒均匀度为100%。因此颗粒混合料均匀度的取值范围为0

1.3 试验方案与方法

按照表1中的比例进行全排列组合配制集料并将混合料装入特制的容器中，放置在振动台上，在规定振动频率、振幅及振动时间条件下进行加压振动试验。将容器顶部加上适当压力是为了防止集料振动幅度过大跳出容器。振动完成后，将容器按高度三等分，分别对1/3高度的混合料重新进行筛分试验并计算出混合料均匀度，将上层集料与下层集料混合级配均匀度进行比较，均匀度相差程度作为评价离析严重程度的评价指标。

2 均匀度UP与各档料含量的关系

对2.36～4.75，4.75～9.5，9.5～13.2，13.2～16mm 4档料各自用量与均匀度UP的关系进行单因素分析，可以一定程度上把握上述4 档料对均匀度UP的影响大小。观察计算数据可以发现，某一档料相同的百分含量可能有不同的级配差异值，针对这种情况，先将这档料同一百分含量下的级配差异取平均值，然后再进行下一步分析，分析结果如图1～4 所示。

（1）由图1可知，13.2～16mm颗粒含量与均匀度UP的二次相关性达到0.425;UP随着颗粒含量的增大呈先减小后增大的趋势，当颗粒含量达到30%时，UP达到最小。且13.2～16mm颗粒含量在22%～45%之间时，均匀度UP相对稳定。

（2）由图2可知，9.5～13.2mm颗粒含量与均匀度UP的二次相关性达到0.464;UP随着颗粒含量的增大呈先减小后增大的趋势，当颗粒含量达到30%时，UP达到最小。且9.5～13.2mm颗粒含量在15%～42%之间时，均匀度UP较为稳定。

（3）由图3可知，4.75～9.5mm颗粒含量与均匀度UP的二次相关性达到0.643;UP随着顆粒含量的增大呈先减小后增大的趋势，当颗粒含量达到50%时，UP达到最小。且4.75～9.5mm颗粒含量超过20%后， 均匀度UP变化较小。

（4）由图4可知，2.36～4.75mm颗粒含量与均匀度UP的二次相关性达到0.993;UP随着颗粒含量的增大呈现先减小后增大的趋势，当颗粒含量达到25%时，UP达到最小。且2.36～4.75mm颗粒含量超过17%后，均匀度UP几乎不再变化。

4档料颗粒含量与均匀度UP均呈现二次相关性，回归曲线的走势相同，即随着颗粒含量的增大，UP值先减小而后增大，说明各档料的含量对UP的影响呈现一致性;从相关系数R2可以看出，对集料均匀度UP影响最大的是2.36～4.75mm颗粒，最小的是13.2～16mm颗粒，因此在设计集料级配时，为了保证集料具有较好的均匀度必须严格控制2. 36～4.75mm颗粒含量。

3 结论

主要研究了粗集料均匀度，对其与各档料含量分别进行了相关性分析;可以得到以下结论：

（1）随着集料种类的增多，其均匀度逐渐下降，说明了粒度分布越宽均匀性越差;2.36～4.75mm档料对集料的均匀度影响最大。

（2）基于分析可知：4档料与均匀度UP均呈现二次相关性，回归曲线的走势相同，即随着颗粒含量的增大，UP值先减小而后增大，说明各档料的含量对UP的影响呈现一致性;对集料均匀度UP影响最大的是2.36～4.75mm颗粒含量，最小的是13.2～16mm颗粒含量，因此在设计集料级配时，为了保证集料具有较好的均匀度必须严格控制2.36～ 4.75mm颗粒用量。

参考文献

[1]胡贵华，AC-13、AC-20沥青混合料骨架密实级配范围研究[D].长沙理工大学硕士学位论文，2008.

[2]沈金安，关于沥青混合料的均匀性和离析问题[J].公路交通科技，2001（6）.

扬州润扬路面工程有限公司 江苏 扬州 225000