基于若干影响沥青混凝土强度因素的主次因素研究①

乔烈艳

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2015.36.145

摘 要：影响沥青混凝土抗车辙能力的因素很多，但这些众多的因素中有主次之分，在实际设计或施工过程中，不分主次或主次颠倒都会使沥青路面过早的出现车辙，大大缩短沥青路面的使用寿命，该文就粉胶比、压实度、厚度对沥青混凝土抗车辙能力的影响程度进行研究，为沥青混凝土路面施工或结构设计提供参考。

关键词：沥青混凝土 抗车辙能力 主次因素研究

中图分类号：U416.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）12（c）-0145-02

1 抗车辙能力评价方法

目前国内外评价沥青混合料高温稳定性的方法主要有：马歇尔稳定度试验、蠕变试验，以及轮辙模拟试验等，其中轮辙模拟试验包括车辙试验、大型环道或直道试验等，该研究采用目前常用的车辙试验，车辙试验方法最初是由英国道路研究所开发的，试验方法比较直观，可对沥青路面车辙形成过程进行很好的模拟，试验设备不需太高的精度，操作方法不复杂，容易接受，我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程 》中的车辙试验也采用了这种方法，常用的评价指标有：动稳定度（DS）指标、变形量指标（RD）、相对变形率指标（s）。该研究采用动稳定度（DS）、变形量指标（RD）指标进行研究。

2 混合料组成设计

2.1 混合料类型选择

由于沥青混合料是由矿质骨架和沥青胶结物所构成的、具有空间网络结构的一种多相分散体系，因此沥青混合料的级配制约着它的结构类型，按级配原则构成的沥青混合料，其结构通常可分为悬浮-密实型、骨架-密实型、骨架-空隙型等三种，该研究根据沥青路面使用的需要，选择AC 型的AC-20C沥青混合料作为研究对象。

2.2 混合料组成设计

2.2.1 沥青

为尽可能的提高沥青混合料的本身性能，该研究选择沥青含蜡量少、软化点高的A-70重交通道路石油沥青，经检验其各项技术指标符合《公路沥青路面施工技术规范》的要求。

2.2.2 集料

组成沥青混合料的集料是一种关键材料，不仅其力学性能会影响沥青混合料的性能，其酸碱性对沥青混合料的性能也有很大影响；集料的组成级配和各项力学指标均应满足规范要求。选用的集料是呈碱性的石灰岩，矿粉由碱性的石灰岩制成，其各项技术指标经检验符合《公路沥青路面施工技术规范》要求。

2.2.3 混合料的最佳用油量

根据沥青混合料的马歇尔试验确定的AC-20C的油石比分别为4.5%，粉胶比分别是1.02，设计空隙率为3.9%，其它各项技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》要求。

3 正交试验设计

3.1 影响因素及水平的选择

据国内外研究结果，影响沥青路面车辙的因素可分为内因、外因及其它因素 3 大类。内因主要反映在沥青混合料本身的质量上，如沥青类型、沥青用量、集料的性质、混合料类型等；而外因则主要包括气候条件和交通条件；其它因素则是指路面基层和路面结构组成及其施工质量对路面车辙的影响。当内因、外因及其它因素结合在一起时就会对沥青路面车辙的形成产生综合影响。

3.2 正交表的选择

该正交试验选用的影响因素为3个，各因素的水平均取3个，不考察因素间的交互作用，故选用L9（34）正交表，按此正交设计的因素水平表见表1。

3.3 试验结果与分析

（1）试验结果。

根据现行规范《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的方法，按表1进行正交试验，得到的试验结果见表2。

（2）因素的最优组合分析：计算各列各水平的K、R值，计算结果如下。

根据表3的结果可知：

①在因素的水平范围内变化时，对于DS，各因素的影响力顺序为：厚度>压实度>粉胶比，并且A2是A的优水平，并且B1是B的优水平，并且C3是C的优水平；对于RD，各因素的影响力顺序仍然为：压实度>厚度>粉胶比，并且A1是A的优水平，并且B1是B的优水平，并且C3是C的优水平。

②厚度是影响DS最重要的影响因素。

③压实度是影响RD的重要影响因素。

因此，对于DS而言，因素的优组合为A2B1C3，对于RD而言A1B1C3，以上二个指标单独分析出的优化条件不一致，必须根据因素的影响主次，综合考虑，确定最佳组合。

对于因素A，其对DS的影响大小排第二位，属次重要因素，此时取A2，其对RD影响排第一位，此时取A1，而实际上100%的压实度不现实，故A1可用A2替代，因此优组合为A2B1C3。

（6） 进行方差分析，构造F统计量，作F检验，判断因素作用是否显著，经计算可知因素主次顺序B-A-C。

4 结语

通过全厚度车辙正交试验研究，可得出如下几点结论。（1）厚度、压实度和粉胶比对DS和RD的影响顺序为：厚度>压实度>粉胶比。（2）厚度、压实度和粉胶比对DS和RD影响的显著性不一致，进行车辙试验时，应同时考虑DS和RD这两个指标，才能比较客观地评价沥青混合料的高温稳定性。（3）路面结构设计时，基于厚度对DS和RD的影响，可适当减小整个沥青结构层的厚度，尤其要注意同一种类型的层厚不要超规范上限，更不能不同层次使用同一类型的沥青混凝土。

参考文献

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[2] 李娜，朱文琪，李向东，等.全厚度与标准厚度车辙试验的对比分析[J].武汉理工大学学报，2003（12）：66-68.

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