瀝青混合料毛體積密度測定方法的研究

摘要:瀝青混合料的毛體積實測密度是瀝青路面中至關重要的一個指標，它不公控制著瀝青混合料配合比設計，而且對瀝青路面的壓實度有著較大的影響。本文從瀝青混合料密度的定義出發，深刻揭示了不同測定方法對瀝青混合料配合比和質量控制的影響，實驗結果表明，瀝青混合料的毛體積實測密度，采用蠟封法比較科學，但應注意蠟封法的具體要求。

關鍵詞:瀝青混合料 毛體積密度 測定方法 蠟封法

0 引言

壓實瀝青混合料的實測毛體積密度是瀝青混合料配合比設計和瀝青路面質量控制的一個至關重要的指標，它直接影響著瀝青混合料的空隙率、骨架間隙率、瀝青混合料的飽和度以及現場的壓實度等，同時對瀝青路面的車轍、推移、開裂、松散也有著重要的影響，因此準確地測定壓實瀝青混合料的毛體積密度是非常重要的。本文針對我國瀝青路面修筑的現實，從理論和實驗來分析論證瀝青混合料密度的測定方法，以指導瀝青混合料的配合比設計質量控制。

1 瀝青混合料毛體積密度測定方法及其存在的問題

《公路工程瀝青及混合料試驗規程》(JTJ052-2000)中關于瀝青混合料試件的密度測定方法規定有4種，即水中重法(T0705)、表干法(T0706)、蠟封法(T0707)以及體積法(T0708)。

規范規定不同的測定方法適用于不同的情況。現將各種方法的基本原理分析如下:

1.1 水中重法 水中重法測定的是瀝青混合料試件的濕密度或表觀相對密度，其基本原理是一個物體的體積等于其在水中的缺失的重量。該法的基本前提是要求試件不吸水或水不能進入試件內。其體積部分包括礦質實體和閉口孔隙大小，而不包括開口孔隙和試件表面的凹陷不平。對于瀝青混合料試件要保證其不吸水，可能比較困難，這是因為對于一般較致密的碎石，通常其吸水率也有1%左右，何況瀝青混合料試件。

規范中規定水中重法適用于測定幾乎不吸水的密實Ⅰ型瀝青混合料的表觀密度;但未規定幾乎不吸水的程度。而且水中重法測定的濕比重與瀝青混合料試件本身的毛體積特性概念不相符，這一方法應盡量少用。

1.2 表干法 表干法測定的是壓實瀝青混合料試件的毛體積密度，所謂毛體積是指試件飽和面干狀態下表面輪廓水膜所包裹的全部體積，試件內與外界流通的所有開口孔隙均已被水充滿，試件的體積包括礦質實體和瀝青體積，集料內部的閉口孔隙率和集料之間已被瀝青封閉的閉孔隙與外界流通的孔隙都計入了體積，但是試件輪廓以外的試件表面的凹陷是不包括在內。表干法毛體積相對密yf的基本計算公式是:

yf=ma

式中:ma—瀝青混合料試件的空中質量;

mw—水中質量;

mf—試件表干質量;

這種方法適用于密實級配表面光滑的瀝青混合料，對于表面粗糙密級配瀝青混合料、開級配瀝青混合料，如OGFC、SMA、SAC、AK等，采用該法也易產生問題。這是因為對于這些級配瀝青混合料通常空隙較大且相互聯通，當使用水置法測試時易產生問題。

對于孔隙聯通的瀝青混合料試件，當水浸滿后拿出來測定表干重量時，易使其聯通空隙中的水反滲出來，從而使測定的密度會變大。

對于兩種不同的瀝青混合料，其剩余空隙率均為6%，但一種為細級配瀝青混凝土，一種為粗級配瀝青混凝土，這兩種瀝青混凝土雖然空隙體積率相同，但空隙在其中的分布不相同，在粗級配瀝青混凝土中孔隙數量少，但體積大且相互連通，而在細級配瀝青混凝土中孔隙數理多，但體積小，相互聯通的少。粗級配瀝青混凝土中，大的連通孔隙反滲出來的機率要比細級配瀝青混凝土的要多，從而會使測定毛體積變小，密度偏大。這就是一些粗級配瀝青混凝土比細瀝青混凝土級配在同樣空隙率下出現滲水的原因。

1.3 蠟封法 蠟封法測定的也是瀝青混合了試件的毛體積密度，其基本機理是用蠟把開口空隙封閉起來成為假象的飽和面狀態，所以這與表干法是一個意思，都是以包括開口空隙及閉口空隙中內的毛體積作為計算密度體積用的，蠟封法若測定準確是一個比較科學的方法，但該法費時、廢試件，操作難度大，有錢當蠟的溫度太高時，易使蠟進入開口空隙中，從而影響了瀝青混合料毛體積密度測定值。

1.4 體積法 體積法測定的也是瀝青混合料試件的毛體積密度，其毛體積包括閉口空隙、礦質實體體積以及試件表面的凹陷，其僅實用于大孔隙瀝青混合料試件，一般不太使用。

2 各種不同測定方法試驗結果的比較

2.1 水中重法與表干法測定結果比較 為了更好地說明不同測定方法對瀝青混合料試件密度影響，本研究去常用的密級配瀝青混合土AC-16-I型和抗滑層AK-16A，在不同瀝青用量下密度測定結果及相應物理參數計算結果見表1、2所表。

由上述結果可以看出，兩種測定方法得出的空隙率差別很大，尤其是當瀝青用量較小時，差別更大，這是應為當瀝青用量較小時，瀝青混合料試件本身的空隙率較大，也就是試件的吸水性增大，從而使水中重法與表干法測定水置體積發生了明顯的變化，從而造成了密度測定結果差異，通常率較大，結果會使瀝青路面的透水性增大。

2.2 表干法與蠟封法測定結果的比較 為了說明這兩種測定方法差異，本文選用常用的密級配瀝青混凝土AC-16-I型、SMA-16、OGFC-16以及Superpave的細級配和粗級配作比較，其測定結果見表3所示。

由上表可以看出，對于不同級配類型，采用不同的測定方法其結果明顯不同，但是級配越細，兩者測定結果月接近，級配月粗也就是試件表面越凸凹不平、粗糙，兩者測定結果相差越大。這說明結果規范規定了表干法適用于瀝青混合料試件吸水率小于2%的各種瀝青混合料仍值得研究，從本研究結果來看，表干法適用吸水率不大于2%且試件表面致密的密級配瀝青混凝土，而不適用表面粗糙凸凹不平的瀝青混凝土。蠟封法適用于不同類型的瀝青混凝土，但蠟封法要求的操作水平較高，尤其是冷凍溫度、時間以及蠟的融化溫度均會對試驗結果造成影響，一般蠟的溫度越高，蠟侵入瀝青混合料開口空隙比率越大，由此測定的結果會導致密度偏大;因此蠟的融化溫度一般不易太高，蠟的溫度太低，會造成試件表面蠟膜太厚，蠟膜中混入空氣，影響測定結果，蠟的融化溫度在70-80℃內為宜，試件的冰凍時間也不易太長，一般控制在10min內。

3 主要結論

3.1 不同的測定方法得出瀝青混合料的毛體積密度差別較大，因此在馬歇爾試驗時應正確選擇測定方法;

3.2 表干法測定毛體積密度適用于瀝青混合料吸水率小于2%且表面致密的試件，而不適用于表面粗糙的凸凹不平的瀝青混凝土試件;

3.3 蠟封法測定毛體積密度即適用于密級配瀝青混凝土也適用于開級配瀝青混凝土，但需注意蠟封法的溫度、試件的冰凍溫度和時間;

3.4 水中重法用來測定瀝青混合料的表觀密度，一般不易使用;

3.5 體積法測定瀝青混合料的毛體積密度，僅適用大孔隙瀝青混合料。