張東旭

（遼寧省交通高等專科學(xué)校公路工程質(zhì)量檢測中心，遼寧 沈陽 110122）

1 引言

截止至2021年，我國公路總里程突破494萬公里，隨著我國基本公路網(wǎng)建立的同時，中前期修建的公路陸續(xù)進(jìn)入大中修階段。在我國現(xiàn)推行的瀝青路面四大再生技術(shù)中，冷再生以獨(dú)有的低能耗，低污染的環(huán)保優(yōu)勢成為公路養(yǎng)護(hù)主要技術(shù)手段。因此，為后續(xù)更好有效的提高公路服務(wù)質(zhì)量，冷再生技術(shù)優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量的提升顯得尤為重要。

冷再生技術(shù)主要分為乳化瀝青冷再生和泡沫瀝青冷再生兩大類，由于兩者再生機(jī)理不同，在再生路面結(jié)構(gòu)中的層位和發(fā)揮的主要路用性能有所差異。眾所周知，水穩(wěn)定性能是評價(jià)冷再生路用性能重要指標(biāo)之一，因泡沫瀝青“電焊式”特殊的強(qiáng)度形成機(jī)理，對泡沫瀝青冷再生層的水穩(wěn)定性能提出了更高的要求［1］。凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度比（TSR）是評價(jià)水穩(wěn)定性能的重要指標(biāo)［2］，因此，將影響凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度比（TSR）的因素進(jìn)行分析研究，尋找出重要影響因素加以控制，從而提升其水穩(wěn)定性能［3］。

泡沫瀝青冷再生混合料因本身材料特性，空隙率測定的困難較大，目前較好且有效地測定方法為工業(yè)CT掃描無損檢測方法［4］，但此方法的成本和圖像處理技術(shù)要求較高，本文引入試件截面可剝離面積比概念，采用混凝土氣泡間距系數(shù)儀器測定，方法簡便易推廣。

本文將六組不同篩孔通過率的中粒式級配，不同的瀝青用量、瀝青發(fā)泡特性等影響因素，結(jié)合SPSS軟件分析對凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度比（TSR）和由混凝土氣泡間距系數(shù)儀器測定的試件截面可剝離面積比的權(quán)重影響，進(jìn)行水穩(wěn)定性影響因素分析研究［5-8］。

2 試驗(yàn)材料

本文試驗(yàn)配套6種不同篩孔通過率的中粒式泡沫瀝青冷再生合成級配，其中每種級配摻量均為70%的RAP，均為1.5%的42.5普通硅酸鹽水泥，具體級配曲線如圖1。

圖1 6種不同篩孔通過率的級配曲線圖

瀝青采用遼河90#普通道路石油瀝青，發(fā)泡機(jī)采用維特根WLB10S，不同的溫度，水壓等發(fā)泡特性進(jìn)行18組發(fā)泡試驗(yàn)，每組發(fā)泡三次取平均數(shù)值，具體瀝青發(fā)泡試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

表1 遼河90#普通道路石油瀝青發(fā)泡試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

3 室內(nèi)試驗(yàn)

結(jié)合泡沫瀝青冷再生試件本身材料的特性［9］，本文引入試件截面可剝離面積比概念（水切馬歇爾試件，測定石料被剝離的面積與試件截面面積的比值）間接評價(jià)其抗水損害能力，與試件的凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度比（TSR）共同評價(jià)瀝青混合料水穩(wěn)定性能。

根據(jù)上節(jié)的18組瀝青發(fā)泡數(shù)據(jù)，每三組匹配一種合成級配，進(jìn)行泡沫瀝青冷再生馬歇爾試件成型，每組發(fā)泡數(shù)據(jù)采用一種瀝青用量，每種瀝青用量成型12個試件，從中隨機(jī)抽取6個試件作為凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)試件，其余6個作為截面可剝離面積比試驗(yàn)的試件。

3.1 凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)

采用現(xiàn)行國家試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》 （JTGE20-2011）［10］中的瀝青混合料凍融循環(huán)劈裂試驗(yàn)，嚴(yán)格按照其規(guī)范要求的試驗(yàn)條件進(jìn)行，每種瀝青用量的試件可做三次凍融循環(huán)劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)，取平均值作為此組的試驗(yàn)結(jié)果，具體試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)見表2。

表2 各組凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度比TSR試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

由表2可看出，在同一種級配下，隨著瀝青用量的增加，凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度比（TSR）有明顯的提升。

3.2 試件截面可剝離面積比

試件截面可剝離面積比采用混凝土氣泡間距系數(shù)分析儀進(jìn)行測定。每個馬歇爾試件水平平均切割兩個截面，將其晾干后用白色填充劑進(jìn)行石料剝離后的空洞面積的填充，采用混凝土氣泡間距系數(shù)分析儀進(jìn)行分析計(jì)算得到試件截面可剝離面積比，試驗(yàn)過程如圖2、圖3所示。將每個試件截面的可剝離面積比的比值取平均數(shù)作為此試件的試驗(yàn)結(jié)果，每組6個試件的試驗(yàn)結(jié)果的平均值作為此組的截面可剝離面積比的試驗(yàn)結(jié)果，具體每組試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖2 填充劑填充后的馬歇爾試件

圖3 截面可剝離面積比測定試驗(yàn)過程

圖4 試件截面可剝離面積比

由圖4可看出，在同種級配條件下，隨著瀝青用量的增加，截面可剝離面積比有明顯的下降趨勢，結(jié)合表2的數(shù)據(jù)，凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度比的數(shù)值與之成負(fù)相關(guān)。同種瀝青用量的條件下，組間級配、發(fā)泡特性的不同，也會帶來其差異性的變化。

4 SPSS顯著性相關(guān)性分析

根據(jù)前兩節(jié)的數(shù)據(jù)分析，不同的級配、瀝青用量、發(fā)泡溫度、膨脹率、半衰期等，都會對凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度比和截面可剝離面積比產(chǎn)生差異性變化，因此利用SPSS顯著相關(guān)性和回歸分析出主要的影響因素加以控制，使其抗水損害能力有所提高， 配合比得以優(yōu)化［11］［12］。

經(jīng)過影響因素的雙變量顯著相關(guān)性分析，對凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度比或截面可剝離面積比的顯著影響因素分析結(jié)果見表3（不相關(guān)的影響因素未列此表中）。

表3 各影響因素雙變量顯著相關(guān)性分析數(shù)據(jù)表

根據(jù)表3的顯著性分析數(shù)據(jù)顯示，對于中粒式合成級配篩孔通過率而言，凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度比和截面可剝離面積比都有顯著影響，2.36和13.2為級配的關(guān)鍵篩孔。對于瀝青用量和發(fā)泡特性而言，從相關(guān)性系數(shù)的大小顯示可知，截面可剝離面積比的相對影響較大。相關(guān)性系數(shù)大小的綜合排序?yàn)闉r青用量＞半衰期＞膨脹率，配合比設(shè)計(jì)中可根據(jù)相關(guān)性系數(shù)大小進(jìn)行主次影響因素調(diào)節(jié)，可提高泡沫瀝青混合料抗水損性能。

5 結(jié)論

（1）截面可剝離面積比與凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度比TSR數(shù)值成負(fù)相關(guān)。

（2）對于中粒式合成級配而言，提高泡沫瀝青混合料抗水損害能力的關(guān)鍵篩孔為2.36和13.2。

（3）瀝青用量和發(fā)泡特性對截面可剝離面積比的相對影響較大，主要影響因素排序?yàn)闉r青用量＞半衰期＞膨脹率，配合比設(shè)計(jì)可進(jìn)行主次影響因素調(diào)節(jié)，提高抗水損性能。