沥青混合料配合比中矿料间隙率影响因素分析

沥青混合料配合比中矿料间隙率影响因素分析

张怂

中铁二十三局集团第二工程有限公司  齐齐哈尔市161000

摘要：探讨在沥青混合料配合比中对矿料间隙率造成影响的相关因素，并由此来确定不同混合料配合比的过程中对应的矿料间隙率的变化，并借助于马歇尔试验、车辙试验等对其实施检验分析，由此能够尽可能地避免外在因素带来的影响。

    关键词：沥青混合料；配合比；矿料间隙率；影响因素

引言：现今，大部分沥青公路在运行一段时间之后都很容易出现破损，它通常缺乏较强的耐久性与稳定性，必然会直接导致沥青路面的使用性能逐步减弱，明显地达不到原有的设计标准及要求。所以，在目前的道路工程建设过程中，相关技术人员必须要尽快探讨沥青混合料耐久性提升的有效方法。矿料间隙率是其中一个不容忽视的重要指标，它会对沥青混合料的耐久性等带来极大影响，而且矿料间隙率也会对沥青混合料的强度、稳定性等造成一定的影响，如果其数值偏大或者偏小的话，都会对沥青混合料的路用性能造成破坏。从现实角度来看，不少学者认为在道路建设过程中，影响矿料间隙率的因素是相对繁琐且复杂的，具体包括：集料的最大公称粒径、矿料级配、沥青用量、粉胶比、沥青混合料的压实度等。在接下来的研究中，笔者借助于马歇尔试验探讨级配与沥青用量等对矿料间隙率造成的影响，并由此总结出一些级配方法，希望能够为增强公路耐用性带来启发与借鉴。

    一、矿料间隙率的常见影响因素分析

根据长期的实际观察及资料分析发现，影响矿料间隙率的因素是非常复杂且繁多的。一方面，矿料间隙率这一指标会对集料性能、级配等因素带来一定的影响，所以其大小变化和矿料级配、表面性能、沥青使用量等有着密切的相关性。如果发现矿料的最大粒径达到最大值、粗颗粒含量增加，沥青使用量偏少的话，那么矿料间隙率会明显地降低；相反，则会明显地变大。

（一）集料性能

①棱角性分析。按照集料的粒径大小可以将其分成粗集料与细集料等，针对粗集料的棱角性来说，在破碎面扩大的情况下，矿料间隙率会明显提升；针对细集料的棱角性而言，其对矿料间隙率变化带来的影响是直接且显著的，破碎的细集料一般会导致矿料间隙率变大，所以，细集料空隙率必须要≥40%，对于机制砂而言，一般达不到这一标准要求，对此，必须要严格限制机制砂的投入量。②针片状含量。一般针片状颗粒等在进行施工建设期间需要进行压碎、碾压等，这必然会对集料级配与性质等带来一定的影响。通过实现发现，针片状颗粒处于横卧状态中或许会引起矿料间隙率变大的假象出现，但是在实际操作期间，集料破碎则会导致矿料间隙率减小。③集料表面纹理。针对磨光的集料表面来说，其相对光滑，而且内摩擦力非常小，压实过程相对简单，所以矿料间隙率能够变小；相反，如果粗糙的集料表面的话，则会导致矿料间隙率变大。④集料的安定性。针对性能偏硬的集料来说，则符合矿料间隙率的设计要求，但是性能偏软的集料无法达到其设计要求，在施工期间，甚至会导致矿料间隙率的不断减小。⑤集料的空隙率。集料一般能够吸收一定比例的沥青混合料，当然也会受到其空隙率、孔隙径长等因素的影响，如果集料的空隙率偏大，那么其吸收率也会大大提升，由此会造成有效沥青含量下滑，最终引起矿料间隙率的降低。

（二）沥青混合料的级配

如果已经确定集料特性的话，矿料间隙率则会对其级配构成带来一定的影响。通常来说，集料级配曲线如果相距最大密度线非常远的话，那么会造成矿料间隙率的变大。所以，针对粗集料来说，缩减4.75mm、2.36mm通过率的话，则会促使矿料间隙率的逐步变大。反之，针对细集料而言，如果提高2.36mm通过率的话，也会促使矿料间隙率的变大，不过需要预防驼峰现象的出现。缩减矿粉使用量，则会导致矿料间隙率变大。

（三）压实功

如果已经确定了集料特性与级配等，矿料间隙率的变化也与压实功有着直接的相关性。根据矿料间隙率的计算过程我们能够发现：如果压实功比较小的话，那么矿料间隙率则会变大；相反，则会减小，由此来看，矿料间隙率的与压实功之间具有反比例关系。

二、马歇尔正交试验

（一）方案设计

此次试验的根本目的是为了探讨所有因素在反应过程中带来的影响，并由此能够创建一个最理想的组合系统。一个理想的试验设计需要通过最少的试验次数来收集最多的信息量。所以在进行此次方案设计的过程中，其实是属于多因素试验的一个重要方式，它需要在全面试验中筛选出一些典型的内容，并由此展开论证分析。

如果此次试验选择的沥青混合料是AC-13型号，那么按照贝雷设计法对其级配进行评价，确定其参数、油石比等，并整理出相关影响因数。随后，则需要确定本试验体积指标。具体来说，则需对沥青实施改性处理，其集料选择的是玄武岩。接下来，则需要按照级配正交实验的方法对矿料间隙率指标的影响效果进行统计分析，由此来整理出：相关因素对矿料间隙率影响程度，并思考FAC、FAF、CA及油石比对矿料间隙率带来的影响[1]。

（二）

试验结果

①确定影响矿料间隙率的重要因子按照程度大小从高质低进行排序，其分别是：FAC＞CA＞FAF＞油石比。②通过实验研究发现：如果CA比值的大小在0.4-0.6范围内的话，矿料间隙率则与CA具有正比例关系，探究其原因，则是因为存在大量的干涉颗粒等。如果CA比值提高0.2的话，那么矿料间隙率则会相应地提高0.5%-1.0%。③如果FAC比值在0.4-0.5范围内的话，矿料间隙率与FAC之间具有反比例关系。也就是说，如果FAC比值减少0.05的话，矿料间隙率则会相应地提升0.5%；相反，如果FAC比值减小0.1的话，矿料间隙率则会提升1.0%。④如果FAF比值在0.3-0.5范围内的话，矿料间隙率则与FAF具有反比例关系，如果FAF比值提升0.2的话，矿料间隙率则会相应地减小0.5%。⑤由于油石比的提升，矿料间隙率会出现波动性改变。油石比在4.5%-5.0%范围内波动的话，矿料间隙率一般会伴随着油石比的提升而快速减小；如果油石比在5%-5.5%范围内波动的话，矿料间隙率则会伴随着矿料间隙率油石比的提升而明显提升，由此来看，伴随着油量的逐步提升，矿料的骨架则会慢慢地撑起。

（三）试验总结

1.集料特性与矿料间隙率之间的关系。破碎的集料通常会造成矿料间隙率变大；如果针片状集料的占比偏大，在施工期间，集料破碎会造成矿料间隙率减小；寂寥表面纹理光滑的话，则会造成矿料间隙率降低；反之若是粗糙的话，则会导致矿料间隙率变大；而且，集料空隙率增加，则会造成其吸收的沥青量提升，进一步引起有效沥青量缩减，促使矿料间隙率变小。

2.压实功与矿料间隙率之间的关系。压实功变小，那么沥青混合料试件毛体积密度也会降低，此时矿料间隙率变大；相反，则会减小[2]。

3.利用此试验分析能够发现：集料级配与油石比等相关指标对矿料间隙率带来的影响是有一定的规律可循的，当选取最佳油石比时，VMA最小，油石比变大或降低，VMA的值都会增大。

三、结束语

通过以上内容的介绍，我们能够发现，如果要确保沥青路面具备较强的耐久性与承载力，那么在具体施工建设过程中，不但要拥有一个相对稳固的路基，而且还需要科学设计路面结构及各层配合比等。矿料间隙率在沥青混合料配合比设计过程中是一个非常重要的指标，它与集料的耐久性有着很大的相关性，并且矿料间隙率的波动都会对混合集料的强度、抗高温性等带来影响。所以在对沥青混合料配合比进行设计的过程中，倘若矿料间隙率偏小的话，则会导致沥青混合料的空隙率减小，促使沥青的吸附性减弱，这必然会导致其耐久性、抗疲劳性等减弱；倘若矿料间隙率偏大的话，则代表着细集料含量大大提升，必然会破坏其稳定性。所以一定要结合实际情况计算出最理想的矿料间隙率，方可逐步增强沥青路面的稳定性与耐久性。

    参考文献

[1]李绪干, 付忠锋, 王志强,等. 基于响应曲面法玄武岩纤维SMA-13沥青混合料配合比设计[J].  2021.

[2]沈彦忠, 张银博, 李耀业. 沥青混合料压实质量影响因素分析[J]. 现代交通技术, 2021, 018(004):17-19,46.