基于SPSS的泡沫沥青冷再生混合料水稳定性影响因素分析

张东旭

（辽宁省交通高等专科学校公路工程质量检测中心，辽宁 沈阳 110122）

1 引言

截止至2021年，我国公路总里程突破494万公里，随着我国基本公路网建立的同时，中前期修建的公路陆续进入大中修阶段。在我国现推行的沥青路面四大再生技术中，冷再生以独有的低能耗，低污染的环保优势成为公路养护主要技术手段。因此，为后续更好有效的提高公路服务质量，冷再生技术优化、产品质量的提升显得尤为重要。

冷再生技术主要分为乳化沥青冷再生和泡沫沥青冷再生两大类，由于两者再生机理不同，在再生路面结构中的层位和发挥的主要路用性能有所差异。众所周知，水稳定性能是评价冷再生路用性能重要指标之一，因泡沫沥青“电焊式”特殊的强度形成机理，对泡沫沥青冷再生层的水稳定性能提出了更高的要求［1］。冻融劈裂试验强度比（TSR）是评价水稳定性能的重要指标［2］，因此，将影响冻融劈裂试验强度比（TSR）的因素进行分析研究，寻找出重要影响因素加以控制，从而提升其水稳定性能［3］。

泡沫沥青冷再生混合料因本身材料特性，空隙率测定的困难较大，目前较好且有效地测定方法为工业CT扫描无损检测方法［4］，但此方法的成本和图像处理技术要求较高，本文引入试件截面可剥离面积比概念，采用混凝土气泡间距系数仪器测定，方法简便易推广。

本文将六组不同筛孔通过率的中粒式级配，不同的沥青用量、沥青发泡特性等影响因素，结合SPSS软件分析对冻融劈裂试验强度比（TSR）和由混凝土气泡间距系数仪器测定的试件截面可剥离面积比的权重影响，进行水稳定性影响因素分析研究［5-8］。

2 试验材料

本文试验配套6种不同筛孔通过率的中粒式泡沫沥青冷再生合成级配，其中每种级配掺量均为70%的RAP，均为1.5%的42.5普通硅酸盐水泥，具体级配曲线如图1。

图1 6种不同筛孔通过率的级配曲线图

沥青采用辽河90#普通道路石油沥青，发泡机采用维特根WLB10S，不同的温度，水压等发泡特性进行18组发泡试验，每组发泡三次取平均数值，具体沥青发泡试验数据见表1。

表1 辽河90#普通道路石油沥青发泡试验数据表

3 室内试验

结合泡沫沥青冷再生试件本身材料的特性［9］，本文引入试件截面可剥离面积比概念（水切马歇尔试件，测定石料被剥离的面积与试件截面面积的比值）间接评价其抗水损害能力，与试件的冻融劈裂试验强度比（TSR）共同评价沥青混合料水稳定性能。

根据上节的18组沥青发泡数据，每三组匹配一种合成级配，进行泡沫沥青冷再生马歇尔试件成型，每组发泡数据采用一种沥青用量，每种沥青用量成型12个试件，从中随机抽取6个试件作为冻融劈裂强度试验试件，其余6个作为截面可剥离面积比试验的试件。

3.1 冻融劈裂强度试验

采用现行国家试验标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 （JTGE20-2011）［10］中的沥青混合料冻融循环劈裂试验，严格按照其规范要求的试验条件进行，每种沥青用量的试件可做三次冻融循环劈裂强度试验，取平均值作为此组的试验结果，具体试验结果数据见表2。

表2 各组冻融劈裂试验强度比TSR试验数据表

由表2可看出，在同一种级配下，随着沥青用量的增加，冻融劈裂试验强度比（TSR）有明显的提升。

3.2 试件截面可剥离面积比

试件截面可剥离面积比采用混凝土气泡间距系数分析仪进行测定。每个马歇尔试件水平平均切割两个截面，将其晾干后用白色填充剂进行石料剥离后的空洞面积的填充，采用混凝土气泡间距系数分析仪进行分析计算得到试件截面可剥离面积比，试验过程如图2、图3所示。将每个试件截面的可剥离面积比的比值取平均数作为此试件的试验结果，每组6个试件的试验结果的平均值作为此组的截面可剥离面积比的试验结果，具体每组试验结果如图4所示。

图2 填充剂填充后的马歇尔试件

图3 截面可剥离面积比测定试验过程

图4 试件截面可剥离面积比

由图4可看出，在同种级配条件下，随着沥青用量的增加，截面可剥离面积比有明显的下降趋势，结合表2的数据，冻融劈裂试验强度比的数值与之成负相关。同种沥青用量的条件下，组间级配、发泡特性的不同，也会带来其差异性的变化。

4 SPSS显著性相关性分析

根据前两节的数据分析，不同的级配、沥青用量、发泡温度、膨胀率、半衰期等，都会对冻融劈裂试验强度比和截面可剥离面积比产生差异性变化，因此利用SPSS显著相关性和回归分析出主要的影响因素加以控制，使其抗水损害能力有所提高， 配合比得以优化［11］［12］。

经过影响因素的双变量显著相关性分析，对冻融劈裂试验强度比或截面可剥离面积比的显著影响因素分析结果见表3（不相关的影响因素未列此表中）。

表3 各影响因素双变量显著相关性分析数据表

根据表3的显著性分析数据显示，对于中粒式合成级配筛孔通过率而言，冻融劈裂试验强度比和截面可剥离面积比都有显著影响，2.36和13.2为级配的关键筛孔。对于沥青用量和发泡特性而言，从相关性系数的大小显示可知，截面可剥离面积比的相对影响较大。相关性系数大小的综合排序为沥青用量＞半衰期＞膨胀率，配合比设计中可根据相关性系数大小进行主次影响因素调节，可提高泡沫沥青混合料抗水损性能。

5 结论

（1）截面可剥离面积比与冻融劈裂试验强度比TSR数值成负相关。

（2）对于中粒式合成级配而言，提高泡沫沥青混合料抗水损害能力的关键筛孔为2.36和13.2。

（3）沥青用量和发泡特性对截面可剥离面积比的相对影响较大，主要影响因素排序为沥青用量＞半衰期＞膨胀率，配合比设计可进行主次影响因素调节，提高抗水损性能。