沥青混合料渗透性能探讨论文(沥青混合料渗透性能探讨)
导语：沥青混合料渗透性能探讨
摘 要
为了研究各因素对沥青混合料渗透性能的影响关系，设计相应试验。选取沥青针入度、沥青占比、2.36mm筛孔通过百分比、0.075mm筛孔通过百分比、级配最大粒径与空隙百分比等6个因素，借助灰色关联理论，计算各自的灰色关联度，分析其影响程度与影响机理。得到:灰色关联度能够客观反映6个影响因素的影响程度;6个影响因素的影响程度由高到低排序为:空隙百分比、2.36mm筛孔通过百分比、级配最大粒径、油石比例、0.075mm筛孔通过百分比、针入度，仅针入度因素基本不影响沥青混合料渗透性;空隙比例是影响沥青混合料渗透性能的决定因素。
关键词
沥青混合料 | 渗透性 | 影响因素 | 灰色关联度
随着我国十三五道路规划的落实，国内各高速公路与国省道公路建设项目增多。随之沥青路面病害也不断发生，沥青路面灾害已成为相关工作者的主要研究问题相关研究表明水侵害是沥青路面主要病害，沥青混合料的渗透性能成为解决沥青路面病害的决定性因素。研究有哪些因素影响沥青混合料渗透性能及影响机理可为沥青路面病害防治提供指导。
本文为了研究各因素对沥青混合料渗透性能的影响关系，设计相应试验。选取沥青针入度、沥青占比、2.36mm筛孔通过百分比、0.075mm筛孔通过百分比、级配最大粒径与空隙百分比等6个影响因素，借助灰色关联理论，计算各自的灰色关联度。分析其影响程度并深度挖掘影响机理，力求指导工程实践。
试验设计
原材料介绍
试验沥青选择AH-70号(I)、AH-70号(II)与SBS改性沥青，集料选择石灰岩，填料选择石灰岩矿粉，各原材料的各性能参数检测值记录在表1与表2。
试验方案设计
根据之前研究成果，主要分析沥青针入度、沥青占比、2.36mm筛孔通过百分比、0.075mm筛孔通过百分比、级配最大粒径与空隙百分比6个变化因素的影响作用。其中沥青针入度设置7.2mm、6.9mm、5.7mm3种，沥青用量占比利用马歇尔试验标定。矿料级配种类包括AC-13.0、AC-16.0、AC-20.0、SMA-13.0等4种。单个种类级配选用2条级配曲线，具体情况见图1。各级配曲线全部达到相应技术标准。空隙百分比通过表干法检测获得，基质沥青混合料相对密度理论最大值通过真空密封法检测获得，改性沥青混合料相对密度理论最大值通过计算法检测获得。
在本文研究中选择自制变水头渗透仪，选用未脱模马歇尔试件来进行试验，这样有效减少材料用量和工作强度。借助防水涂层与未脱模方式来降低侧边渗水现象的发生。
检测时，将试验仪器安设完毕且良好。将2、6号阀门开放，通过8号管加水到1号量筒中至指定高度后将2、6号阀门关闭。开放2、6号阀门，样品构件下部多出的水经6号阀门流净后方可关闭。开放2、6号阀门时，统计开始时刻t1，量筒内初始液面高度值h1，待结束后统计结束时刻t2与两桶内液面最后高度值h2。
渗透系数的求解公式见公式(1)
各影响因素影响关系分析
灰色关联度计算
在本文研究中选择灰色关联分析法完成沥青混合料渗透性能因素的分析，通过关联度数值大小来表征自变量和因变量直接的紧密性，尤其擅长于分析多因素、非线性的因素间关系探索。
具体计算方法见下4步:
渗透性影响因素探究
将渗透系数k设定参考数列，上述6类影响因素设置成比较数列，整理成表3。上述2类数列参数完成无量纲化处置，并设置分辨系数值0.50后求解6类因素的关联系数值，整理成表4。求出的6个因素关联度值见图3柱形图。
数值分析探讨
分析图3中柱形图能够看出上述6类影响因素关联度值从高至低的次序为:空隙百分比、2.36mm通过百分比、级配粒径最大、油石比例、0.075mm通过百分比、针入度。当分辨系数值设置0.50时，关联度值大于0.60的因素很大程度上影响结果，所以可看出空隙百分比对沥青混合料的渗透性影响最大，2.36mm通过百分比、级配粒径最大、油石比例、0.075mm通过百分比全部显著影响着沥青混合料的渗透性能，针入度此因素几乎不影响渗透性。充分考虑6个因素的影响原理，深度挖掘灰色关联度数值所含意义。
研究表明沥青混合料空隙百分比与其渗透性能呈正相关关系，8.0%作为分界点，低于8.0%时渗透性较小，超过8.0%渗透性较好，并且渗透性能增长随空隙百分比增幅变大。空隙百分比可作为表征沥青混合料渗透性能力的指标。
2.36mm通过百分比与0.075mm通过百分比因为均具有混合料级配特征，2.36mm可作为AC-13.0、AC-16.0、SMA-13.0级配的关键筛孔，其数值大小可以直接反映空隙百分比的高低。计算数据可看出，影响程度只小于空隙百分比。大部分石灰岩矿粉组成粒径可通过0.075mm筛孔，仅有少量的可在混合料中充当填充，所以推出其基本不会影响混合料的渗透性。关联度值为0.64，位于显著和非显著的临界点，仅大于针入度。
级配最大粒径严重影响着混合料结构。粒径大的混合料骨架大，造成空隙通道大，从而混合料渗透性大。在同等情形时AC-13.0渗透系数低于AC-20.0的渗透系数，在空隙百分比为8.0%，前者仅为后者的2/3。分析其原因是AC-13.0折算渗透通道的直径远小于AC-20.0。
油石比例通过连通空隙的大小变化来影响混合料的渗透性。油石比例同连通空隙比例具有很好的线性关联性。油石比例过大会释放大量自由沥青，充斥在连通空隙内，从而造成混合料渗透性减小。油石比例很小引起沥青脱落，渗透性能上升。所以适当的油石比例需要满足无自由沥青与渗透性的双重要求。
经过对灰色关联度比较能够得出:针入度基本不影响沥青混合料的渗透性，而结构特征很大程度上影响着混合料的渗透性。由于针入度仅影响沥青的软硬性与抗剪切性，所以基本不影响混合料的结构。
结论
本文为了研究各因素对沥青混合料渗透性能的影响关系，设计相应试验。选取沥青针入度、沥青占比、2.36mm筛孔通过百分比、0.075mm筛孔通过百分比、级配最大粒径与空隙百分比等6个主要因素，借助灰色关联理论，计算各自的灰色关联度。分析其影响程度并深度挖掘影响机理。最后得到如下3个重要结论:
(1)灰色关联度的计算能够客观反映6个影响因素的影响程度，可作为一项科学有效方法分析沥青混合料渗透性能影响因素影响程度。
(2)通过灰色关联度的计算分析，最后得到选用的6个影响因素的影响程度由高到低排序为:空隙百分比、2.36mm筛孔通过百分比、级配最大粒径、油石比例、0.075mm筛孔通过百分比、针入度。其中前5个因素影响十分显著，仅针入度因素基本不影响沥青混合料渗透性。
(3)深度挖掘6个影响因素的影响机理，全部通过改变混合料内部连通空隙来实现，因此可推断空隙比例是影响沥青混合料渗透性能的决定因素。
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