李闖民，李詩(shī)琦，肖 玲，閆華文

(長(zhǎng)沙理工大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410114)

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影響粗集料密度及吸水率試驗(yàn)的因子分析

李闖民，李詩(shī)琦，肖 玲，閆華文

(長(zhǎng)沙理工大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410114)

基于我國(guó)T0304—2005粗集料試驗(yàn)方法中存在的問(wèn)題，通過(guò)運(yùn)用Plackett-Burman設(shè)計(jì)法，針對(duì)可能影響粗集料密度及吸水率實(shí)測(cè)值的試驗(yàn)因子，采用兩種不同吸水率水平的(大于2%和小于2%)粗集料，分別研究了粗集料粒徑、水分狀況、待測(cè)樣品冷卻時(shí)間、浸泡時(shí)間、擦干狀況、水浴溫度及測(cè)試試樣冷卻時(shí)間等7個(gè)因子對(duì)粗集料密度及吸水率的影響。統(tǒng)計(jì)學(xué)方差分析表明，在不同吸水率水平下，這7個(gè)因子對(duì)粗集料的毛體積密度、表干密度、表觀密度及吸水率的實(shí)測(cè)值有不同程度的影響。在此基礎(chǔ)上對(duì)我國(guó)T0304—2005粗集料密度及吸水率試驗(yàn)方法提出了相應(yīng)建議。

道路工程；粗集料密度和吸水率試驗(yàn)；Plackett-Burman設(shè)計(jì)法；影響因子；方差分析

0 引言

在熱拌瀝青混合料(HMA)和波特蘭水泥混凝土(PCC)的路面設(shè)計(jì)和施工中，粗集料的密度(Gs)和吸水率(Wa%)是兩個(gè)重要的參數(shù)[1-3]。在瀝青混合料中，集料的密度被用來(lái)計(jì)算瀝青混合料礦料間隙率(VMA)、改性瀝青混合料最大理論密度與有效瀝青含量(Pbe)等關(guān)鍵的參數(shù)。集料密度的不準(zhǔn)確性，將會(huì)導(dǎo)致混合料配合比設(shè)計(jì)中體積參數(shù)的錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致整個(gè)瀝青路面出現(xiàn)各種性能問(wèn)題[4-6]。同時(shí)，粗集料吸水率的變異性也會(huì)對(duì)瀝青混合料的性能產(chǎn)生不利影響[7]。因此，對(duì)于瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制，集料的密度和吸水率也是一個(gè)至關(guān)重要的因素[8]。在水泥混凝土的配比生產(chǎn)中，若使用一個(gè)不精確的密度值，將會(huì)導(dǎo)致在產(chǎn)值估算和體積計(jì)算上產(chǎn)生嚴(yán)重的誤差。而集料的吸水率則被用于調(diào)整混合料中水的質(zhì)量，從而達(dá)到目標(biāo)水灰比或者水膠比。吸水率和密度的準(zhǔn)確測(cè)定對(duì)于水泥混凝土的工作性和耐久性十分重要[9]。因此，為了得出令人滿意的配合比設(shè)計(jì)，本文針對(duì)可能影響我國(guó)現(xiàn)行規(guī)程《粗集料的密度和吸水率的測(cè)定方法(T0304—2005)》試驗(yàn)結(jié)果的試驗(yàn)因子，特設(shè)定了7因子Plackett-Burman設(shè)計(jì)方案，研究各因子對(duì)粗集料密度及吸水率實(shí)測(cè)值影響規(guī)律，并對(duì)現(xiàn)行試驗(yàn)方法的改進(jìn)提出了建議。

1 粗集料密度和吸水率試驗(yàn)方法

1.1 T0304—2005試驗(yàn)方法[1]

現(xiàn)行規(guī)范對(duì)粗集料的密度和吸水率的測(cè)定方法是T0304—2005，其適用于測(cè)定各種粗集料的表現(xiàn)相對(duì)密度、表干相對(duì)密度、毛體積相對(duì)密度、表觀密度、表干密度、毛體積密度以及粗集料的吸水率。

1.2 T0304—2005中存在的問(wèn)題

(1)使用網(wǎng)籃法測(cè)定粗集料密度時(shí)，原規(guī)程(JTJ058—2000)僅適用于4.75 mm以上的粗集料的密度測(cè)定。但是為瀝青混合料測(cè)定2.36～4.75 mm粗集料各種密度的需要，T0304—2005將其修訂擴(kuò)大至2.36 mm以上。因此有必要驗(yàn)證T0304—2005中2.36～4.75 mm粗集料對(duì)其密度和吸水率是否會(huì)產(chǎn)生顯著性影響。

(2)對(duì)比美國(guó)粗集料密度試驗(yàn)方法(AASHTO T85)，該方法是將過(guò)篩后清洗干凈的粗集料置于(110±5)℃烘箱中烘干，待其自然冷卻1～3 h后浸泡于室溫的水中，而我國(guó)T0304—2005中則是直接將其浸泡于室溫的水中。因此有必要探討粗集料的水分狀況和冷卻時(shí)間是否會(huì)對(duì)其密度和吸水率產(chǎn)生顯著性影響。

(3)按照T0304—2005的規(guī)定，使用網(wǎng)籃法測(cè)定粗集料密度時(shí)，浸水時(shí)間需要24 h，再加上試驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)間和測(cè)量時(shí)間，嚴(yán)格按照規(guī)程操作時(shí)則至少需要2 d時(shí)間，從而導(dǎo)致試驗(yàn)周期過(guò)長(zhǎng)[10-11]。因此有必要研究浸水時(shí)間是否會(huì)對(duì)其密度和吸水率產(chǎn)生顯著性影響。

(4)按照T0304—2005的規(guī)定，使用網(wǎng)籃法測(cè)定粗集料密度時(shí)，毛體積相對(duì)密度的測(cè)定受人為因素的影響較大，當(dāng)使用擰干的濕毛巾將每一顆集料都擦至飽和面較干狀態(tài)時(shí)，每個(gè)人在實(shí)際操作中對(duì)集料的擦干狀態(tài)都是不一樣的，同時(shí)還容易造成集料附著在毛巾表面，導(dǎo)致集料損失[12]。因此有必要確定使用干濕毛巾擦干集料至飽和面較干狀態(tài)是否會(huì)對(duì)其密度和吸水率產(chǎn)生顯著性影響。

(5)按照T0304—2005的規(guī)定，使用網(wǎng)籃法測(cè)定粗集料密度時(shí)，水浴溫度為(20±5)℃。而瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程中使用表干法測(cè)定密度時(shí)其溫度范圍為(20±0.5)℃，同時(shí)對(duì)比美國(guó)粗集料密度測(cè)定試驗(yàn)方法(AASHTO T85)中溫度范圍為(20±1.7)℃。因此有必要研究環(huán)境溫度是否會(huì)對(duì)粗集料的密度和吸水率產(chǎn)生顯著性影響。

(6)按照T0304—2005的規(guī)定，使用網(wǎng)籃法測(cè)定粗集料密度時(shí)，需要冷卻至室溫后再稱量其烘干質(zhì)量。因此有必要確定一個(gè)時(shí)間范圍，研究在該范圍內(nèi)冷卻時(shí)間是否會(huì)對(duì)粗集料的密度和吸水率產(chǎn)生顯著性影響。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)結(jié)果

2.1 Plackett-Burman設(shè)計(jì)法

Plackett-Burman設(shè)計(jì)法(后面簡(jiǎn)稱PB設(shè)計(jì)法)是一種兩水平的部分因子試驗(yàn)(即析因試驗(yàn))設(shè)計(jì)方法，能有效確定各試驗(yàn)因素對(duì)響應(yīng)變量的顯著性影響。影響試驗(yàn)結(jié)果的因素在PB設(shè)計(jì)法中成為因子，PB設(shè)計(jì)法能夠在N(N為4的倍數(shù))次數(shù)試驗(yàn)中研究K=N-1個(gè)因子。當(dāng)影響因素較多時(shí)，如果逐一對(duì)各影響因素進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，往往試驗(yàn)量大、不經(jīng)濟(jì)，而PB設(shè)計(jì)法能在很大程度上減少試驗(yàn)次數(shù)并快速、有效地確定有顯著性影響的因子，能夠避免在后期的優(yōu)化試驗(yàn)中由于因子數(shù)過(guò)多或部分因子不顯著而浪費(fèi)試驗(yàn)資源[13]。

2.2 原材料及試驗(yàn)因子的選取

為消除或減少 T0304—2005試驗(yàn)規(guī)程的變異來(lái)源，同時(shí)確保測(cè)試結(jié)果的精度，針對(duì)該試驗(yàn)方法存在的問(wèn)題，提出了7因子PB設(shè)計(jì)方案，用來(lái)評(píng)估T0304—2005中在變化的操作水平和環(huán)境因素共同作用下的敏感性，并為該規(guī)程試驗(yàn)方法建立適當(dāng)?shù)牟僮鲄?shù)范圍[14]。

針對(duì)T0304—2005中的不確定性或缺陷，試驗(yàn)制定了包括粗集料粒徑、水分狀況、樣品冷卻時(shí)間、浸泡時(shí)間、擦干狀態(tài)、水浴溫度及試樣冷卻時(shí)間等7個(gè)可變因子，同時(shí)對(duì)每個(gè)因子都分配了高低值，這代表了變量因子在試驗(yàn)過(guò)程中可以承受的極限范圍。由于試驗(yàn)中需要確定兩種吸水率水平下的7個(gè)可變因子對(duì)密度的影響，因而使用PB設(shè)計(jì)法，T0304—2005重現(xiàn)性試驗(yàn)研究包括以下步驟:

(1)對(duì)每個(gè)測(cè)試方法分別鑒別7個(gè)變量因子；

(2)確定每個(gè)因子的高低水平；

(3)對(duì)14個(gè)因子水平(7個(gè)因子×2個(gè)水平)建立8個(gè)組合，并對(duì)每個(gè)組合進(jìn)行2組平行試驗(yàn)；

(4)確定3～5種材料，這些材料必須適用于這項(xiàng)試驗(yàn)方法并且包含了所應(yīng)有的性能。

根據(jù)集料的吸水率，我們確定了兩個(gè)吸水率水平(大于2%和小于2%)和4種粗集料，如表1所示。同時(shí)還確定了7個(gè)可變因子，見(jiàn)表2，該表提供了7個(gè)可變因子的最小和最大水平，分別用來(lái)測(cè)量在大于2%或小于2%吸水率條件下對(duì)T0304—2005試驗(yàn)的影響。

表1 重現(xiàn)性試驗(yàn)的粗集料Tab.1 Coarse aggregates for repetitive test

表2 粗集料的重現(xiàn)性試驗(yàn)的7個(gè)因子Tab.2 Seven factors for repetitive test of coarse aggregate

2.3 PB矩陣設(shè)計(jì)

表3提供了對(duì)7個(gè)可變因子和它們的兩個(gè)吸水率水平的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)對(duì)T0304—2005中所示的7個(gè)因子能產(chǎn)生最有效的結(jié)果。7個(gè)因子分別被編號(hào)為A-G，兩個(gè)吸水率水平分別標(biāo)識(shí)為高值和低值。通過(guò)每個(gè)變量因子在兩個(gè)吸水率水平之間的變化，來(lái)評(píng)價(jià)因子的變化對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。

表3 7個(gè)因子和兩個(gè)吸水率水平下的PB設(shè)計(jì)矩陣Tab.3 PB design matrix with 7 factors and 2 water absorption

基于表3的PB設(shè)計(jì)，運(yùn)用表2中提供的7個(gè)因子和兩個(gè)吸水率水平，制定了T0304—2005(表4)的重現(xiàn)性試驗(yàn)方案。對(duì)8種組合進(jìn)行兩個(gè)平行試驗(yàn)，因此對(duì)每種材料共有16組決定因素。其中小寫字母為“低”水平，大寫字母為“高”水平。

2.4 方差分析方法

由于T0304—2005包含了有關(guān)計(jì)算的詳細(xì)信息，這對(duì)確定每個(gè)可變因子的試驗(yàn)方法來(lái)說(shuō)十分有必要，故本文根據(jù)T0304—2005標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。這種分析涉及了7個(gè)因子中每個(gè)因子的方差測(cè)定。相應(yīng)變量中的變異(密度和吸水率)導(dǎo)致7種變量因子具有高低兩種水平，并且我們可以通過(guò)F檢驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)它們。F統(tǒng)計(jì)量用式(1)計(jì)算：

(1)

式中，F(xiàn)A為因子A影響的F統(tǒng)計(jì)量；σA為由試驗(yàn)因子A引起的測(cè)試屬性中的誤差方差；σTotal為由所有試驗(yàn)因子(A到G)引起的測(cè)試屬性中的誤差方差。

表4 吸水率分別大于或小于2%的粗集料的重現(xiàn)性試驗(yàn)設(shè)計(jì)Tab.4 Experimental design for repetitive test of coarse aggregate with absorption less than 2% or greater than 2%

對(duì)于一個(gè)給定的變量因子(A到G)，把計(jì)算所得的F統(tǒng)計(jì)量與臨界F值進(jìn)行比較。如果計(jì)算出的F統(tǒng)計(jì)量大于臨界F值，則表示隨著主要因素在高值和低值之間的變化，它對(duì)實(shí)測(cè)試驗(yàn)具有顯著的影響。試驗(yàn)在5%的概率下考慮因素在高低值之間變化的影響[15]，確定的F臨界值是5.59。因此，如果因子的F統(tǒng)計(jì)量大于等于5.59，那么就應(yīng)該考慮因子在高低值之間變化的顯著影響。

2.5 試驗(yàn)結(jié)果

利用上面的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，對(duì)4種粗集料(高爐礦渣、礫石、石灰石、花崗巖)進(jìn)行了試驗(yàn)。由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)較多，限于篇幅在此只給出對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的方差分析結(jié)果，詳細(xì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可參照參考文獻(xiàn)[14],[16]。表5～表8分別顯示了表觀密度、毛體積密度、表干密度和吸水率統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。其中NS表示不顯著，單元格數(shù)字表示F值超過(guò)了5.59這一臨界值。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

表9和表10綜合了表5～表8中每個(gè)重現(xiàn)性因子出現(xiàn)顯著影響的次數(shù)百分比的結(jié)果。T0304—2005中并沒(méi)有提供一種用于選擇顯著性檢驗(yàn)參數(shù)的定量方法，本文根據(jù)表5～表8中的統(tǒng)計(jì)分析對(duì)它進(jìn)行檢驗(yàn)。如果重現(xiàn)性因子的顯著次數(shù)在33.4%以上(2次)，則被認(rèn)為在統(tǒng)計(jì)學(xué)上具有顯著性。

基于表9和表10所示的結(jié)果，分別對(duì)重現(xiàn)性試驗(yàn)中的7個(gè)因子進(jìn)行分析：

(1)集料粒徑

表9和表10中的結(jié)果表明，在其集料粒徑(即試驗(yàn)A)中，對(duì)大于4.75 mm和大于2.36 mm粒徑的集料有不同的測(cè)試結(jié)果。粗集料在低吸水率水平(即小于2%)下集料的粒徑對(duì)毛體積密度和吸水率

表5 粗集料毛體積密度的F統(tǒng)計(jì)量Tab.5 F-statistics for bulk volume density of coarse aggregates

表6 粗集料表干密度的F統(tǒng)計(jì)量Tab.6 F-statistics for skin drying density of coarse aggregates

表7 粗集料表觀密度的F統(tǒng)計(jì)量Tab.7 F-statistics for apparent density of coarse aggregates

表8 粗集料吸水率的F統(tǒng)計(jì)量Tab.8 F-statistics for water absorption of coarse aggregates

表9 T0304—2005試驗(yàn)中低吸水率(<2%)粗集料(花崗巖和礫石)的每個(gè)重現(xiàn)性因子的顯著性次數(shù)百分率

Tab.9 Percentages of significance time of each repetitive factor for testing low absorption (<2%) coarse aggregates(granite and gravel) in T0304—2005

編號(hào)變量毛體積密度/%表干密度/%表觀密度/%吸水率/%A集料粒徑(2．36mm/4．75mm)33．416．716．750B水分狀況(烘干/隨即浸泡)16．705050C樣品冷卻時(shí)間(0/3h)00033．4D浸泡時(shí)間(15h/24h)16．716．7016．7E擦干試樣(干毛巾/擰干的濕毛巾)00016．7F水溫(15～19℃/21～25℃)505016．733．4G樣品冷卻時(shí)間(1h/3h)005050

注：變量括號(hào)中，/前為低值，/后為高值，下同。

表10 T0304—2005試驗(yàn)中高吸水率(>2%)粗集料(石灰石和高爐礦渣)的每個(gè)重現(xiàn)性因子的顯著性次數(shù)百分率

Tab.10 Percentages of significance time of each repetitive factor for testing low absorption (>2%) coarse aggregates(granite and gravel) in T0304—2005

編號(hào)變量毛體積密度/%表干密度/%表觀密度/%吸水率/%A集料粒徑(2．36mm/4．75mm)00016．7B水分狀況(烘干/隨即浸泡)016．75050C樣品冷卻時(shí)間(0/3h)0335033．4D浸泡時(shí)間(15h/24h)00016．7E擦干試樣(干毛巾/擰干的濕毛巾)33．4016．733．4F水溫(15～19℃/21～25℃)16．733．45050G樣品冷卻時(shí)間(1h/3h)0033．450

有顯著性影響。這是由于兩個(gè)試驗(yàn)試樣有不同的集料粒徑下限，從而導(dǎo)致表面孔隙結(jié)構(gòu)不同，最終影響了吸水率和毛體積密度。而在高吸水率水平(即大于2%)下，集料的粒徑對(duì)毛體積密度、表觀密度、表干密度及吸水率無(wú)顯著性影響。因此，在T0304—2005方法中，對(duì)于高吸水率水平的粗集料，將適用于4.75 mm以上的粗集料統(tǒng)一擴(kuò)大至適用于2.36 mm以上的粗集料是必要的，試驗(yàn)結(jié)果才具有可比性。

(2)水分條件

表9和表10中的結(jié)果表明，在其水分狀況(即試驗(yàn)B)中，使用烘干的粗集料試樣或在隨即浸泡條件下其測(cè)試結(jié)果基本上不相同。這表明粗集料在高低不同的吸水率水平下，烘干的粗集料或自然風(fēng)干的粗集料對(duì)表觀密度和吸水率均有顯著性影響。因此，在T0304—2005方法中，建議將清洗干凈后的粗集料置于(105±5)℃的烘箱中烘干后再進(jìn)行后面的試驗(yàn)。

(3)樣品冷卻時(shí)間

在樣品冷卻時(shí)間(即試驗(yàn)C)中，先將烘箱干燥后的集料樣品自然冷卻至室溫，然后再將其浸泡在室溫的水中。這是為了避免熱沖擊，這種熱沖擊可能會(huì)導(dǎo)致熱集料顆粒的微分收縮，這種不同程度的收縮可能會(huì)導(dǎo)致集料形成裂縫，改變集料的空隙結(jié)構(gòu)、吸水能力和密度。同時(shí)，表9和表10中的結(jié)果表明，粗集料在低吸水率水平(即小于2%)下冷卻時(shí)間對(duì)吸水率有顯著性影響，而在高吸水率水平(即>2%)下，對(duì)表觀密度、表干密度及吸水率有顯著性影響。因此，在T0304—2005方法中，建議在烘箱中干燥后的粗集料，需要自然冷卻規(guī)定時(shí)間至室溫后再繼續(xù)進(jìn)行后面的試驗(yàn)。

(4)浸泡時(shí)間

在浸泡時(shí)間(即試驗(yàn)D)中，根據(jù)表9和表10中的結(jié)果，在不同浸泡時(shí)間條件下其測(cè)試結(jié)果基本上相同，粗集料在高低不同吸水率水平下，浸泡時(shí)間對(duì)粗集料的毛體積密度、表觀密度、表干密度及吸水率均無(wú)顯著性影響。因此，浸泡時(shí)間不是影響粗集料密度和吸水率的顯著性因子。T0304—2005方法中規(guī)定浸泡時(shí)間為24 h，而試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，浸泡時(shí)間對(duì)試驗(yàn)的密度和吸水率沒(méi)有顯著性影響，故建議試驗(yàn)中可以縮短其浸泡時(shí)間至15 h，從而縮短試驗(yàn)的時(shí)間，提高效率。

(5)擦干試樣

在擦干試樣(即試驗(yàn)E)中，使用干毛巾或者擰干的濕毛巾來(lái)擦干濕潤(rùn)集料的表面從而達(dá)到飽和面干狀態(tài)(SSD)可能嚴(yán)重影響試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)吸水?dāng)?shù)量，濕布的吸水能力可能比一塊完全干燥的毛巾更好，這是因?yàn)樗肿拥谋砻姹粯O化，從而對(duì)于其他水分子來(lái)說(shuō)就像一塊磁鐵，這一過(guò)程是基于水分子的毛細(xì)作用所致。而根據(jù)表9和表10中的結(jié)果，在高吸水率水平下，使用干毛巾和使用濕毛巾擦干試樣對(duì)粗集料的毛體積密度和吸水率有顯著性影響，在低吸水率水平下，使用干毛巾和使用濕毛巾擦干試樣對(duì)粗集料的毛體積密度、表觀密度、表干密度及吸水率無(wú)顯著性影響。T0304—2005方法中規(guī)定使用擰干的濕毛巾擦干集料濕潤(rùn)的表面達(dá)到SSD狀態(tài)。因此，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，對(duì)于高吸水率水平的粗集料，使用擰干的濕毛巾擦干集料濕潤(rùn)的表面達(dá)到SSD狀態(tài)是合理的。

(6)水浴溫度

在水浴溫度(即試驗(yàn)F)中，水浴溫度是一個(gè)十分重要的試驗(yàn)參數(shù)，這是因?yàn)闊嵝?yīng)對(duì)集料和水的密度都有影響。同時(shí)，根據(jù)表9和表10中的結(jié)果，在低吸水率條件下，水溫對(duì)粗集料的毛體積密度、表干密度和吸水率有顯著性影響，在高吸水率條件下，水溫對(duì)粗集料的表干密度、表觀密度和吸水率也有顯著性影響。而T0304—2005方法中規(guī)定水浴溫度為(20±5)℃。因此，我們建議水浴溫度從(20±5)℃ 改為(20±1)℃。之所以提出±1 ℃波動(dòng)范圍是因?yàn)槲覀冊(cè)趯?shí)驗(yàn)室中可以合理地控制這一溫度范圍。

(7)試樣冷卻時(shí)間

在冷卻時(shí)間(即試驗(yàn)G)中，當(dāng)樣品安全的從烘箱中拿出之后或者在它自然降溫冷卻到適合處理的溫度(大約20 ℃)后，我們可以確定烘干的集料試樣的最終質(zhì)量。根據(jù)表9和表10中的結(jié)果，在高低不同的吸水率條件下，冷卻時(shí)間對(duì)粗集料的表觀密度和吸水率均有顯著性影響，而T0304—2005方法中規(guī)定集料冷卻至室溫。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，建議將烘干后的集料自然冷卻一個(gè)規(guī)定的時(shí)間。

4 結(jié)論

目前，測(cè)定粗集料密度和吸水率的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法是T0304—2005?；谏厦嬷噩F(xiàn)性試驗(yàn)研究結(jié)果的分析，可以對(duì)T0304—2005得出如下的結(jié)論和建議：

(1)集料粒徑對(duì)粗集料的密度和吸水率有顯著性影響，特別是毛體積密度和吸水率。因此，在T0304—2005方法中，對(duì)于粗集料，統(tǒng)一采用2.36 mm以上的粗集料進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果才具有可比性。

(2)集料的水分狀況對(duì)粗集料的密度和吸水率也是有顯著性的影響，特別是表觀密度和吸水率。因此，在T0304—2005方法中，建議將清洗干凈后的粗集料置于(105±5)℃的烘箱中烘干。

(3)集料樣品的冷卻時(shí)間被認(rèn)為是十分顯著的因子，特別是表觀密度、表干密度及吸水率。因此，在T0304—2005方法中，建議在烘箱中干燥后的粗集料，需要自然冷卻3 h至室溫再繼續(xù)進(jìn)行后面的試驗(yàn)。

(4)浸泡時(shí)間對(duì)粗集料的密度和吸水率不是一個(gè)顯著性因子。因此，建議在試驗(yàn)中，縮短其浸泡時(shí)間至15 h，從而縮短試驗(yàn)的時(shí)間，提高效率。

(5)浸泡過(guò)的集料試樣干燥方法(無(wú)論是干或擰干的濕毛巾)對(duì)粗集料的密度和吸水率也是一種十分顯著的因子。因此，在試驗(yàn)中，對(duì)于粗集料，使用擰干的濕毛巾擦干集料濕潤(rùn)的表面來(lái)達(dá)到飽和面干狀態(tài)是合理的。

(6)水浴溫度也是一個(gè)非常顯著的因子。因此，建議在試驗(yàn)中，水浴溫度從(20±5)℃更改為(20±1)℃，從而降低試驗(yàn)變異性。

(7)集料的試樣冷卻時(shí)間對(duì)粗集料的密度和吸水率也是十分顯著的因子，特別是表觀密度和吸水率。因此，建議在試驗(yàn)中，統(tǒng)一將烘干后的粗集料自然冷卻3 h。

[1] JTG E42—2005，公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程[S]. JTG E42—2005, Test Methods of Aggregate for Highway Engineering [S].

[2] JTJ E20—2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S]. JTJ E20—2010, Standard Test Methods of Bitumen and Bituminous Mixtures for Highway Engineering[S].

[3] JTG E30—2005，公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程[S]. JTG E30—2005, Test Methods of Cement and Concrete for Highway Engineering[S].

[4] 王立久，劉慧.聚酯纖維瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)的理論方法[J].公路交通科技，2009，26(1)：11-15. WANG Li-jiu, LIU Hui. Theoretical Method of Aggregate Grading Design of Asphalt Mixture with Polyester Fiber[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development,2009，26(1): 11-15.

[5] 譚積青，張肖寧.瀝青混合料體積設(shè)計(jì)及其效果評(píng)價(jià)[J].公路交通科技，2005，22(6)：1-5,13. TAN Ji-qing, ZHANG Xiao-ning. Volume Design of Asphalt Mixture and Its Effect Evaluation[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2005，22(6):1-5,13.

[6] 張俊，朱浮聲，李慶昌.瀝青碎石混合料毛體積密度測(cè)定方法的改進(jìn)[J].公路交通科技，2007，24(11)：25-28. ZHANG Jun, ZHU Fu-sheng, LI Qing-chang. Modification of the Method for Testing Bulk Density of Asphalt Macadam with Large Void Ratio[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development,2007，24(11):25-28.

[7] 劉克非，蔣康.英安巖吸水率對(duì)瀝青混合料的影響及處理方法[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，32(5)：18-22. LIU Ke-fei, JIANG Kang. Effect of Specific Absorption of Dacite on Asphalt Mixture and Its Treatment[J].Journal of Chang’an University:Natural Science Edition, 2012，32(5):18-22.

[8] 朱興一，陳龍，王福建.瀝青混合料最大理論密度測(cè)試方法的試驗(yàn)研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)：交通科學(xué)與工程版，2012，36(3)：523-527. ZHU Xing-yi, CHEN Long, WANG Fu-jian. Test Research on Determining Theoretical Maximum Density of Asphalt Mixtures[J]. Journal of Wuhan University of Technology:Transportation Science & Engineering Edition, 2012，36(3):523-526.

[9] 鄒曉翎，楊琴.體積參數(shù)對(duì)道路水泥混凝土工作性能的影響[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，31(12)：8-11. ZOU Xiao-ling, YANG Qin. Effects of Volume Parameters on Workability of Cement Concrete Pavement[J]. Journal of Wuhan University of Technology, 2009,31(12):8-11.

[10] 李志.真空法替代網(wǎng)籃法測(cè)定粗集料相對(duì)密度的研究[J].中外公路，2012，32(6)：287-290. LI Zhi. Study on Determination of Relative Density of Coarse Aggregate by Vacuum Method Replacing Basket Method[J]. Journal of China & Foreign Highway, 2012，32(6):287-290.

[11] 盛燕萍，殷惠卿，王光輝，等.利用真空飽水法確定粗集料密度[J].中外公路，2014，34(6):206-209. SHENG Yan-ping, YIN Hui-qing, WANG Guang-hui，et al. Using Vacuum Water Saturating Method to Determine Density of Coarse Aggregate[J]. Journal of China & Foreign Highway, 2014，34(6):206-209.

[12] 王捷，吳建浩.關(guān)于瀝青混合料密度測(cè)試計(jì)算方法的探討[J].公路交通科技，2004，21(5):21-24. WANG Jie, WU Jian-hao. Discussion on Asphalt Mixture Density test Method [J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2004,21(5):21-24.

[13] 于清，高艷龍，倪宏革.用Plackett- Burman設(shè)計(jì)法分析無(wú)核密度儀測(cè)值的影響因數(shù)[J].中外公路，2011，31(5)：59-62. YU Qing, GAO Yan-long, NI Hong-ge. Using Plackett-Burman Method to Analyze Influence Factors of Measurement of Non-nuclear Density Gauge[J]. Journal of China & Foreign Highway, 2011,31(5):59-62.

[14]NAM H T，RANDY C W. Improved Test Methods for Specific Gravity and Absorption of Coarse and Fine Aggregate, NCHRP Report 805[R]. Washingtion, D. C.: Transportation Research Board,2015.

[15]DOUGLAS C M. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析[M].北京:人民郵電出版社,2009. DOUGLAS C M. Design and Analysis of Experiments[M]. Beijing: Post & Telecom Press, 2009.

[16]李闖民.《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E42—2005)試驗(yàn)驗(yàn)證報(bào)告[R].北京：交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院，2015. LI Chuang-min. Test Verification Report ofStandardTestMethodsofAggregateforHighwayEngineering(JTG E42—2005) [R]. Beijing: Research Institute of Highway Ministry of Transport, 2015.

Analysis of Influencing Factors for Testing Density and Water Absorption of Coarse Aggregates

LI Chuang-min，LI Shi-qi, XIAO Ling, YAN Hua-wen

(School of Traffic and Transportation Engineering，Changsha University of Science & Technology，Changsha Hunan 410114，China)

To cope with the problems of method of testing coarse aggregates specified in T0304—2005, by using Plackett-Burman design method, aiming at the experimental factors which may have effect on the measured values of density and water absorption of coarse aggregates, applying to aggregates with 2 levels of water absorption (less than 2% or greater than 2%), the influence of the factors include coarse aggregates size, moisture condition, cooling time of the sample before test, soak time, drying condition, water temperature, and cooling time of the tested sample on density and water absorption of coarse aggregates are studied respectively. Statistical analysis of variance shows that these factors have different degrees of impact on the measured values of bulk volume density, skin drying density, apparent density and water absorption of coarse aggregates. On this basis, the suggest for revising the method for testing density and water absorption of coarse aggregates specified in T0304—2005 is put forward.

road engineering; test of density and water absorption of coarse aggregate; Plackett-Burman design method; influencing factor; analysis of variance

2016-02-01

交通運(yùn)輸部公路工程行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制修訂計(jì)劃項(xiàng)目(2013-23);江西省宜春市科技研究計(jì)劃項(xiàng)目(20160001)

李闖民(1965-)，男，湖南寧鄉(xiāng)人，博士，教授.(lichuangmin@126.com)

10.3969/j.issn.1002-0268.2016.11.001

U416.03

A

1002-0268(2016)11-0001-07