烘箱養(yǎng)生對(duì)泡沫瀝青冷再生混合料性能的影響

樊寧寧

（山西路橋集團(tuán)試驗(yàn)檢測(cè)中心有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

泡沫瀝青冷再生混合料由廢舊瀝青及水穩(wěn)基層銑刨料和新瀝青集料混合而成，摻入一定比例的泡沫瀝青并充分拌和后，形成表面黏附有大量瀝青細(xì)集料的填充料；經(jīng)人工壓實(shí)作用，填充料可均勻填充于粗集料孔隙間，進(jìn)而形成質(zhì)密的泡沫瀝青冷再生混合料[1]。目前，泡沫瀝青冷再生技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于路面養(yǎng)護(hù)工程中，常用于改善瀝青路面的下面層及基層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了瀝青路面面層與基層的全厚式再生，極大地提高了瀝青路面的養(yǎng)護(hù)效率，同時(shí)具有改變基層力學(xué)特性的功能，且拌和過(guò)程中無(wú)需加熱集料，環(huán)保性更佳。為進(jìn)一步探討泡沫瀝青冷再生混合料性能的變化規(guī)律，本文從泡沫瀝青冷再生混合料的養(yǎng)生條件出發(fā)，擬借助單因素方差統(tǒng)計(jì)理論，定量判斷不同溫度條件下烘箱養(yǎng)生對(duì)其性能的影響。

1 單因素方差統(tǒng)計(jì)理論概述

單因素方差分析又稱一維方差分析，主要用于判斷在單一影響因素影響下的若干因變量的水平分組均值間的差異是否滿足統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[2]。假設(shè)單因素A具有r個(gè)水平，記為：A1、A2、……、Ar，不同水平相互獨(dú)立，對(duì)應(yīng)水平下可獲取m個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，假設(shè)任意Ai（i=1、2、……、r）均滿足正態(tài)分布，則有式（1）成立：

2 基于單因素方差理論的養(yǎng)生條件對(duì)泡沫瀝青冷再生混合料性能的影響分析

2.1 室內(nèi)加速試驗(yàn)設(shè)計(jì)

既有研究成果表明，養(yǎng)生條件對(duì)泡沫瀝青冷再生混合料的性能形成至關(guān)重要，可通過(guò)室內(nèi)加速養(yǎng)生試驗(yàn)明確不同養(yǎng)生條件對(duì)泡沫瀝青冷再生混合料性能的影響，室內(nèi)養(yǎng)生試驗(yàn)采用烘箱提供相應(yīng)的加速養(yǎng)生環(huán)境，試件加工成型后的壓實(shí)度指標(biāo)需達(dá)到98%，成型后應(yīng)在室外常溫環(huán)境下靜置1 d[3]。試驗(yàn)試件各組分含量如表1。

表1 試驗(yàn)試件各組分含量

為對(duì)比不同溫度條件下烘箱養(yǎng)生對(duì)泡沫瀝青冷再生混合料強(qiáng)度、溫穩(wěn)性及水穩(wěn)性的影響，本文選取60℃、70℃、80℃三個(gè)溫度指標(biāo)，烘箱養(yǎng)生時(shí)間均設(shè)定為24 h[4]，每個(gè)溫度梯度測(cè)定3個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)并求均值作為最終結(jié)果取用。

2.2 泡沫瀝青冷再生混合料性能試驗(yàn)結(jié)果

a）強(qiáng)度試驗(yàn) 泡沫瀝青冷再生混合料強(qiáng)度通過(guò)馬歇爾穩(wěn)定度指標(biāo)表征，試驗(yàn)過(guò)程按照現(xiàn)行的《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2019）進(jìn)行，按照規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)法成型馬歇爾試件，試件直徑及高度應(yīng)分別滿足101.6±0.2 mm、63.5±1.3 mm，試驗(yàn)前將標(biāo)準(zhǔn)試件置于恒溫水槽中水浴30～40 min，水浴后將試件置于加載設(shè)備上，啟動(dòng)設(shè)備使試件受載，加載速度為50±5 mm/min，當(dāng)試驗(yàn)荷載達(dá)到最大值的瞬間，讀取試驗(yàn)結(jié)果[5]。強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如圖1。

圖1 泡沫瀝青冷再生混合料強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

b）高溫穩(wěn)定性試驗(yàn) 高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)按照現(xiàn)行的《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2019）中要求的車(chē)轍試驗(yàn)進(jìn)行，采用動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)表征，將試件置于車(chē)轍試驗(yàn)機(jī)上，試驗(yàn)輪走行方向需與行車(chē)方向一致，先開(kāi)啟變形記錄儀，隨即啟動(dòng)車(chē)轍試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)輪在試件表面來(lái)回行走，試驗(yàn)停止標(biāo)志以試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間1 h或最大變形超過(guò)25 mm為準(zhǔn)，動(dòng)穩(wěn)定度計(jì)算公式如式（6）[5]：

式中：DS為動(dòng)穩(wěn)定度，次/mm；d1為t1下的變形量，mm；d2為t2下的變形量，mm；N為試驗(yàn)輪反復(fù)碾壓速率；C1為試驗(yàn)設(shè)備類型系數(shù)；C2為試件系數(shù)。

高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果如圖2。

圖2 泡沫瀝青冷再生混合料高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

c）低溫穩(wěn)定性試驗(yàn) 低溫穩(wěn)定性采用小梁彎曲試驗(yàn)對(duì)應(yīng)的抗裂應(yīng)變作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，試驗(yàn)過(guò)程按照現(xiàn)行的《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2019）進(jìn)行，彎曲試驗(yàn)前將試件置于-10℃±0.5℃的恒溫箱中3 h以上，準(zhǔn)確擺放試驗(yàn)機(jī)支座位置，支座間距控制在200±0.5 mm為宜，開(kāi)啟試驗(yàn)系統(tǒng)，設(shè)定加載速率為50 mm/min，設(shè)備自動(dòng)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)[5]。低溫穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果如圖3。

圖3 泡沫瀝青冷再生混合料低溫穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

d）水穩(wěn)性 水穩(wěn)性通過(guò)浸水馬歇爾試驗(yàn)測(cè)定，采用殘留穩(wěn)定度指標(biāo)表征，試驗(yàn)過(guò)程按照現(xiàn)行的《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2019）進(jìn)行，浸水馬歇爾試驗(yàn)與標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗(yàn)類似，不同之處在于，浸水馬歇爾試驗(yàn)前試件已在恒溫水槽中水浴48 h，其他流程同上。試件殘留穩(wěn)定度計(jì)算公式如式（7）：

式中：MS0為試件的殘留穩(wěn)定度，%；MS1為試件浸水48 h后的穩(wěn)定度，kN；MS為試件穩(wěn)定度，kN。

低溫穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果如圖4。

圖4 泡沫瀝青冷再生混合料水穩(wěn)性試驗(yàn)結(jié)果

2.3 基于單因素方差理論的試驗(yàn)結(jié)果分析

為了準(zhǔn)確判斷泡沫瀝青冷再生混合料不同性能指標(biāo)受烘箱養(yǎng)生溫度變化的影響程度，從而評(píng)價(jià)養(yǎng)生溫度對(duì)其性能的影響規(guī)律，為室內(nèi)加速養(yǎng)生試驗(yàn)的溫度梯度設(shè)置提供參考；本文擬借助SPSS統(tǒng)計(jì)分析工具進(jìn)行單因素方差分析，顯著性限值為0.05[4]，分別計(jì)算不同性能指標(biāo)對(duì)應(yīng)的方差齊性及“事后檢驗(yàn)”的顯著性水平P。結(jié)果如表2、表3所示。

表2 方差齊性檢驗(yàn)結(jié)果

顯著性水平P均大于0.05限值，表明不同性能指標(biāo)對(duì)應(yīng)的方差齊性滿足要求，可以進(jìn)行單因素方差分析。

為具體分析養(yǎng)生溫度變化對(duì)不同性能指標(biāo)的影響情況，需分析SPSS分析結(jié)果中“事后檢驗(yàn)”結(jié)果對(duì)應(yīng)的顯著性水平P。不同性能指標(biāo)對(duì)應(yīng)的“事后檢驗(yàn)”結(jié)果如表3所示。

表3 不同性能指標(biāo)的“事后檢驗(yàn)”結(jié)果

據(jù)表3計(jì)算結(jié)果可知，對(duì)于泡沫瀝青冷再生混合料強(qiáng)度指標(biāo)而言，溫度從60℃上升到70℃時(shí)，強(qiáng)度指標(biāo)有顯著差異，從70℃上升到80℃時(shí)，強(qiáng)度指標(biāo)無(wú)顯著差異；對(duì)于混合料高溫穩(wěn)定性指標(biāo)而言，溫度從60℃上升到70℃時(shí)，高溫穩(wěn)定性指標(biāo)有顯著差異，從70℃上升到80℃時(shí)，高溫穩(wěn)定性指標(biāo)無(wú)顯著差異；對(duì)于混合料低溫穩(wěn)定性指標(biāo)而言，溫度從60℃上升到70℃時(shí)，低溫穩(wěn)定性指標(biāo)無(wú)顯著差異，從70℃上升到80℃時(shí)，低溫穩(wěn)定性指標(biāo)有顯著差異；對(duì)于混合料水穩(wěn)定性指標(biāo)而言，從60℃上升到70℃再上升至80℃的整個(gè)歷程中，水穩(wěn)定性指標(biāo)均有顯著差異。

3 結(jié)語(yǔ)

本文基于單因素方差理論，通過(guò)顯著性指標(biāo)分析，明確了烘箱養(yǎng)生溫度對(duì)泡沫瀝青冷再生混合料強(qiáng)度、溫穩(wěn)性及水穩(wěn)性等性能的影響規(guī)律。并得出以下結(jié)論：在60℃、70℃、80℃三個(gè)溫度梯度內(nèi)，強(qiáng)度與高溫穩(wěn)定性受溫度梯度影響規(guī)律一致，低溫穩(wěn)定性隨溫度梯度變化規(guī)律與上述規(guī)律相反；而水穩(wěn)定性受溫度梯度變化的反應(yīng)最靈敏。