沥青混合料的抗车辙性能和其抗剪性能紧密相关^[1-6]，因此，很多研究者对影响沥青混合料抗剪性能的因素进行了研究。Stakston研究了细集料棱角性对沥青混合料抗剪性能的影响，结果表明，细集料对混合料抗剪性能的影响随压实度的不同而不同^[7]。NCAT试验路结果则表明，改性沥青能够有效提高混合料的抗车辙性能^[8]。Zhu则通过三轴试验结果发现，沥青混合料的抗剪性能随油石比的增加而下降^[9]。Lister的研究表明，提高压实度可有效提高混合料的抗剪性能^[10]。Aguiar-Moya的研究结果表明，在其他条件固定时，沥青混合料的抗剪性能与设计旋转次数成正比^[11]。Kandhal研究了3种级配对Superpave沥青混合料抗车辙性能的影响，基于APA的试验结果表明3种级配的抗车辙性能相差不大^[12]。国内的研究者采用单轴贯入试验^[13-14]，对集料、级配、油石比、沥青等对混合料抗剪性能的影响也进行了研究^[15-16]。国内外不同研究者所得的结论总体上是一致的。

可见，目前大部分研究集中在探讨单一参数或某几个参数对抗剪性能的影响规律方面^[17-18]，不仅缺乏不同参数对抗剪性能的不同影响程度的认识，还忽略了不同参数之间的交互作用，这就导致在实际混合料设计过程及施工中很难采取有针对性的措施来提高其抗剪性能。因此，本研究的目的就是明确影响沥青混合料抗剪性能的主要因素，并探讨不同因素之间的交互作用，为以后的沥青混合料设计及施工提供依据。

工程中的沥青混合料是在设计压实功下确定出级配和油石比之后，再通过压实机具碾压成型的材料，因此影响沥青混合料抗剪强度的主要因素可归纳为集料和沥青种类、油石比、设计压实功和压实度5种。本研究对上述参数进行研究，选取了3种集料(玄武岩、辉绿岩、砂岩)，两种沥青(SBS改性沥青、70^#基质沥青)、4个油石比(OAC-0.4%，OAC，OAC+0.4%，OAC+0.8%)、3个设计压实功水平(75次，100次，125次)和4个压实度水平(理论最大密度的93%，94.5%，96%，97.5%)来进行室内试验。本研究试验采用Sup13沥青混合料。针对每种集料，首先按照Superpave设计方法在不同的设计压实功水平下进行沥青混合料的配合比设计。然后以上述沥青混合料为基础，分别改变沥青种类、油石比和压实度，共形成54种不同参数组合的沥青混合料，具体组合信息如表 1所示。然后，使用单轴贯入试验测试沥青混合料的抗剪性能，每组试验取3个平行试件。最后，分别采用DPS7.05软件和SPSS 22.0软件对试验结果进行灰色关联分析和方差分析，以明确不同参数对沥青混合料贯入强度的影响程度及其显著性。试验所用原材料的性能均满足规范要求。

表 1 试验计划 Tab. 1 Test scheme

表选项

所有级配的最佳油石比均为4.7%。其体积参数均满足规范要求。不同参数组合下的沥青混合料的抗剪性能测试结果如表 2所示，表 2和表 1中的参数组合编号是一一对应的。

采用DPS7.05软件进行灰色关联分析，将表 1和表 2中的相关数据输入软件，分析结果如表 3所示。

从表 3所示的分析结果可知，不同参数与贯入强度之间的关联系数依次为沥青种类＞压实度＞设计压实功＞油石比＞集料种类，关联系数越大，相应的参数对贯入强度的影响程度也越大。但表 3所示的结果过于笼统，并不能反映出不同参数之间复杂的交互影响，因此，有必要采用方差分析的方法对试验数据做进一步的分析，以明确不同参数对贯入强度的影响是否显著以及不同参数之间的交互作用对贯入强度的影响。

基于表 1中的组合情况和表 2中的试验数据，对试验结果的方差分析如下。

该组合下的沥青混合料贯入强度测试结果如图 1所示，并根据表 1所示结果进行统计分析(a=0.05)，结果如表 4所示。采用LSD方法对设计压实功和集料类型进行了事后多重比较，结果如表 5~表 6所示。

图 1 不同设计压实功-集料类型-沥青类型组合下沥青混合料贯入强度的测试结果 Fig. 1 Test result of penetration strengths of asphalt mixtures with different design compaction works, aggregates and asphalt types

从图 1所示的结果可以看出：(1)沥青混合料的贯入强度随着设计压实功的增加而增加；(2)SBS改性沥青混合料的贯入强度较70^#基质沥青混合料有了大幅提高，并且提高幅度与集料类型有关；(3)采用不同集料的沥青混合料的贯入强度存在一定差别，其中辉绿岩沥青混合料和砂岩沥青混合料的贯入强度较为接近，它们与玄武岩沥青混合料的贯入强度相差较大。

从表 4所示的方差分析结果可以看出，设计压实功、集料类型和沥青类型均对沥青混合料的贯入强度有显著影响，并且集料类型和沥青类型之间还存在着显著的交互作用。如表 5所示, 事后多重比较的结果则表明，辉绿岩沥青混合料和砂岩沥青混合料的贯入强度并没有显著差别，相似的情况如表 6所示，在设计压实功100次下设计沥青混合料的贯入强度和在设计压实功75，125次下设计沥青混合料的贯入强度也并没有显著不同，这说明虽然集料类型和设计压实功都是影响沥青混合料贯入强度的参数，但并不意味着一旦改变这些参数就会带来贯入强度的显著改变，这是因为：(1)不同参数对贯入强度的影响并不是孤立的，还存在着不同参数之间的交互影响；(2)在一定范围内，这些参数的改变量还不足以造成贯入强度的显著改变。

该组合下的沥青混合料贯入强度测试结果如图 2所示。

图 2 不同设计压实功-集料类型-沥青类型组合下沥青混合料贯入强度的测试结果 Fig. 2 Test result of penetration strengths of asphalt mixtures with different design compaction works, aggregates and asphalt types

由于这里辉绿岩沥青混合料和砂岩沥青混合料使用了不同的沥青，因此对两种集料类型的沥青混合料分别进行了分析，结果分别如表 7和表 8所示。

从图 2可以看出：(1)对于辉绿岩沥青混合料而言，其贯入强度随着油石比的增加呈现出先增加后减小的趋势，油石比为OAC+0.4%时的贯入强度最大；而对于砂岩沥青混合料而言，其贯入强度却是随着油石比的增加而持续增加。(2)在砂岩沥青混合料中，相较于其他设计压实功水平，设计旋转次数为125次时的沥青混合料的贯入强度随油石比的增幅明显较大。这说明集料类型、设计压实功与油石比之间存在着交互作用。表 7所示的方差分析结果也证明了这一点。从表 7可以看出，油石比对混合料的贯入强度存在着显著影响，不同的是，辉绿岩沥青混合料的贯入强度方差分析结果表明设计压实功和油石比之间不存在交互作用，而砂岩沥青混合料的相关结果则相反，这证明了集料类型对分析结果的影响。表 8所示的事后多重比较结果也说明了集料类型与油石比之间的交互作用，从表 8所示的结果可以看出，对于砂岩沥青混合料而言，不同油石比下的混合料贯入强度的关系较为明确，除了油石比为4.3%和4.7%时的贯入强度差别不显著之外，其他任意两个油石比下的混合料贯入强度都存在显著区别，而油石比与辉绿岩沥青混合料贯入强度的关系则较为复杂，这说明集料类型影响了混合料贯入强度对油石比变化的敏感程度。

该组合下的沥青混合料贯入强度测试结果如图 3所示。由于这里辉绿岩沥青混合料和砂岩沥青混合料使用了不同类型的沥青，因此对两种集料类型的沥青混合料分别进行了分析，结果分别如表 9和表 10所示。

图 3 不同压实度-集料类型-沥青类型组合下沥青混合料贯入强度的测试结果 Fig. 3 Test result of penetration strengths of asphalt mixtures with different compaction degrees, aggregates and asphalt types

根据《公路沥青路面施工技术规范》(JGJ F40—2004)的相关要求，沥青混合料碾压结束之后的现场空隙率在7%左右，即最大理论密度的93%左右。为了研究不同压实度对沥青混合料贯入强度的影响，本研究设置了4个压实度水平，即最大理论密度的93%，94.5%，96%和97.5%，其中93%的压实度模拟正常施工压实，94.5%的压实度模拟提高现场压实度后的情况，96%的压实度模拟设计空隙率水平，97.5%的压实度模拟过度压实情况。图 3所示的测试结果表明，沥青混合料的贯入强度随着压实度的提高而提高，当压实度从93%提高到97.5%后，混合料的贯入强度均提高了1~2倍，这说明在一定压实度范围内，即使过度压实也会带来贯入强度的持续提高。本研究中辉绿岩沥青混合料采用的是改性沥青，砂岩沥青混合料使用的是基质沥青，图 2的数据还表明，尽管在相同的压实度下，使用改性沥青的辉绿岩沥青混合料的贯入强度均较高，但当压实度不同时，使用基质沥青的砂岩沥青混合料的贯入强度也能够达到甚至超过改性沥青混合料的贯入强度，因此，在实际工程中，通过提高压实度来改善混合料的贯入强度是一个更为经济的方法。

表 9所示的方差分析结果表明压实度对沥青混合料的贯入强度存在着显著影响，并且压实度和设计压实功之间不存在交互作用。从表 9中的结果还可以看出，辉绿岩沥青混合料和砂岩沥青混合料的分析结果一致，说明集料类型和压实度之间也不存在交互作用。表 10所示的多重比较结果则表明了不同压实度下的混合料贯入强度之间均存在显著差别，这说明贯入强度对压实度的变化较为敏感，因此通过适当提高现场压实度来提高混合料的贯入强度是可行的。

基于本研究的结果，可得出以下结论：

(1) 灰色关联分析结果表明，不同参数对贯入强度的影响程度大小依次为沥青种类、压实度、设计压实功、油石比和集料种类。

(2) 方差分析结果表明，集料种类、沥青种类、油石比、设计压实功、压实度5个参数均对沥青混合料的贯入强度有显著影响，并且不同参数之间存在复杂的交互作用；其中，集料种类、油石比和设计压实功只有在一定条件下才会表现出对混合料贯入强度的显著影响，而沥青种类和压实度则总是表现出显著影响。

(3) 虽然影响沥青混合料贯入强度的因素较多，并且在不同的情况下，各因素的重要性并不是始终一致的，但结合灰色关联分析和方差分析结果，可以认为沥青种类和压实度是影响沥青混合料贯入强度的较主要参数。

基于以上结论，提出如下建议：(1)由于不同参数之间存在着复杂的交互作用，因此建议在今后的沥青混合料设计过程中，不应该只注重单个参数对混合料性能的影响，而应该注重多个参数的综合作用；(2)之前往往通过采用改性沥青来提高沥青混合料的贯入强度，建议把提高压实度作为提高沥青混合料贯入强度的另一个重要措施。