沥青混合料体积参数计算

沥青混合料空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率、
最大理论密度的计算公式
一、公式
1、沥青混合料空隙率=（1-试件毛体积密度/最大理论密度）*100%，单位%
2、沥青饱和度=（矿料间隙率-空隙率）/VMA*100%，单位%
3、矿料间隙率=[1-（试件毛体积密度/矿料合成毛体积密度）*（矿料质量百分比/100）]*100%，单位%
4、最大理论密度=100/[(100/矿料有效相对密度)+(沥青用量/沥青25℃的密度)]，单位g/mm3
二、计算方法
1、用A类容器时，沥青混合料的理论最大相对密度按式(1)计算。

γt=ma/(ma-(m1-m2)) 式中：γt－沥青混合料理论最大相对密度；Ma－干燥沥青混合料试样的空气中质量，g；m1－负压容器在25℃水中的质量，g；m2--负压容器与沥青混合料一起在25℃水中的质量，g；
2、采用B、C类容器作负压容器时，沥青混合料的最大相对密度按式(2)计算。

γτ=ma/（ma+mb-mc）式中：mb-装满25℃水的负压容器的总质量，g；mc-25℃时试样、水与负压容器的总质量，g；
3、沥青混合料25℃时的理论最大密度按式(3)计算。

ρτ=γτ×ρω式中：ρτ——沥青混合料的理论最大密度，g/cm3; ρω--25℃
时水的密度，0．9971g/cm3。

同一试样至少平行试验两次，取平均值作为试验结果，计算至小数点后三位。

沥青混合料密度
沥青混合料的密度是指沥青混合料中每单位体积的物质的质量,单位是千克/立方米(kg/m3)，也尛己称吨位密度，是计算公路及机械行业沥青和砂性混合料质量及产量的重要参数。

沥青混合料各种组成原料的密度有所不同：沥青自身的密度为810~915kg/m3，而各类骨料的密度约为260-2700 kg/m3，各类骨料粒径比、混合比例等因素也会影响沥青混合料的密度。

一般来说，随着混合比例及细度指数的增大，沥青混合料的密度也会增大。

测定沥青混合料的密度，可用一种叫做“里氏豆秤法”的方法，它是将沥青混合料放入金属罐中，在罐中增加水，然后重新加入某种填充剂，估算填充剂的比例。

有了填充剂的比例后，就可以计算出整个沥青混合料的实际密度有多少。

此外，核心石屑仪也可用于测定沥青混合料的密度。

测量原理是在一个圆形样品管中挤压沥青混合料，当被挤压的物体通过由超声波检测仪探测的低压黑色盖片时，由超声波检测仪检测出沥青混合料密度。

另外，还有用硬度仪、汽缸等实验仪器测定沥青混合料密度的方法。

总之，测定沥青混合料密度的方法应视具体情况而定。

沥青混合料试件合理密度取值探讨现行沥青混合料试验规程中提出了不同沥青混合料试件密度测定方法，有水中重法，蜡封法，表干法及体积法等。

这些方法各有特点，测量结果也不尽相同。

事实上沥青混合料试件的密度不存在真值，它是时间成型，成型功能，密度试验方法的条件性试验值。

１沥青混合料试件密度合理取值理论探讨１．１对于连续级配的较密实的沥青混合料，对其空隙组成做以下分析混合料试件的空隙包括表面构造深度的空隙体积、试件开口空隙及试件闭口空隙。

首先，构造深度的体积不能计入孔隙率体积，因为构造深度的体积除了与路面抗滑能力有关外，几乎与其它路面性能无关。

其次，是闭口空隙，闭口空隙的体积必须计入沥青混合料孔隙率体积之中，这是研究者一致同意的观点。

第三，是开口空隙，如何定义（或测定）开口空隙是选择试件密度测定方法的关键。

根据王旭东的研究结果，沥青混合料试件的孔隙率一般以开口空隙为主，开口空隙占混合料空隙的60~70%。

因此如何严密定义开口空隙并采用合适的试验方法进行测定十分重要。

１．２各测量方法及评论水中重法操作简便，但此法将沥青混合料试件的一部分开口空隙排除在外，导致测定的密度偏大，理论上孔隙率组成不合理。

体积法将沥青混合料试件的开口、闭口空隙及构造深度所占体积均计入孔隙率之中，对于构造深度较大但密实的混合料（比如SMA），体积法孔隙率势必导致计算的孔隙率偏大，且理论上孔隙率组成也不合理。

蜡封法是将一定温度的石蜡与一定表面温度的混合料试件接触后，使得蜡能够进入到沥青混合料试件一定的深度，并用石蜡完全封闭混合料试件。

此时认为被蜡完全封住的空隙即为沥青混合料空隙。

这种方法的难点比较高，一是蜡的温度，控制不好，会产生较大的误差。

另外蜡封时试件表面温度对结果也有直接影响。

且蜡封后的时间基本上不能进行马歇尔试验，而要重新新制作试件，工作量增加一倍。

表干法是用于重减去水中重（可根据需要进行水温修正）代表沥青混合料时间的体积，此体积包括试件开口及闭口空隙（用拧干的毛巾轻轻擦掉混合料试件表面的水来实现）。

1.高温稳定性：在高温条件下，抵抗车辆荷载反复作用，不发生显著永久变形，保持平整度的特性。

高温稳定性的影响因素：沥青混合料类型的影响（高温稳定性形成机理来源于沥青结合料的高温粘结性和矿料级配的嵌挤作用）；材料（选取优质材料，合适的沥青用量，适当的级配设计。

适当减少沥青用量，加大压实度，使混合料充分嵌挤，又没有留下大的空隙率是提高沥青路面高温稳定性的重要措施）；气候；荷载；评价高温稳定性的试验：马歇尔稳定度试验（马歇尔稳定度和流值）和车辙试验（动稳定度）2.低温抗裂性：低温下产生体积收缩，边界约束在其内部产生温度应力，沥青混合料抵抗这种应力而不破坏的特性。

温度应力超过容许应力时会发生开裂；影响低温性能因素：沥青黏度和沥青温度敏感性，低温弯拉试验的破坏应变指标加以评价。

3.耐久性：使用过程中抵抗环境因素及行车荷载反复作用的能力。

4.抗滑性：路面的抗滑能力与沥青混合料的粗糙度、级配组成、沥青用量和矿质集料的微表面等因素有关；抗滑性的主要因素：矿物组成、化学成分及风化程度、加工方法所决定的矿料自身表面结构；矿料级配所确定的路面构造深度；沥青用量及含蜡量。

4.施工和易性：混合料在拌和、摊铺与碾压过程中集料颗粒保持分布均匀、表面被沥青膜完整的包裹，并能被压实到规定密度的性质。

施工和易性的因素：组成材料的矿料级配、粗细集料之间比例、沥青与矿粉之间比例、矿料与沥青之间比例和施工条件（温度、拌和时间、拌和设备等）5.水稳定性的因素：集料的化学组成、沥青混合料的压实空隙率或混合料类型、沥青用量和沥青膜厚度、沥青品质水稳定性测试方法：粘附性试验（黏附性等级）、浸水马歇尔试验（残留稳定度）、冻融劈裂试验（冻融劈裂强度比）5.气候分区指标：高温、低温、雨量6.蠕变：在恒定荷载下随时间而增加的应变7.合成级配：几种矿质集料按照一定的比例配合得到的沥青混合料的级配情况8.沥青马蹄脂碎石或SMA混合料：一种粗集料多、矿粉多、沥青用量多，而细集料少，并掺加少量纤维稳定剂组成的沥青马蹄脂混合料。

美国Superpave沥青混合料设计方法一、美国superpave沥青混合料设计方法superpave(superiorperformingasphaltpavements)是shrp(strategichighwayresearchprogram)的沥青研究部分的最终系列成果的代称.shrp是美国战略公路研究计划的简称，其目的是通过将混合料设计与路面结构设计相联系，以路面使用性能。

它历时5年（1987―1992），耗资1亿5千万美元，是公路研究史上最大的研究项目之一，取得了130多项科研成果。

superpave设计法就是创建在路用性能基础上的设计方法，就是通过路面模型的方法去推论路面性能。

superpave沥青混合料就是力图将试验方法与指标同沥青路面的野外性能创建起至轻易的联系，通过掌控高温车辙、低温、烦躁脱落，以全面废止路面性能。

1、superpave设计方法的全套技术涵盖以下五个方面：①含水料与集料规范；②混合料体积设计；③混合料施工；④混合料性能预测；⑤相关软件、试验方法及设备等；这些体系一起共同组成完备的superpave技术，边缘化的应用领域其中部分技术很难达至superpave整体应用领域所应用领域的效果。

2、superpave体积设计方法的主要特点如下：①提出了三个水平设计沥青混合料的思想，见下表1―1；②通过限制孔隙率、矿料间隙和沥青饱和度，来实现沥青胶结料、集料和空隙三要素间合理的体积比例；沥青混合料设计水平表1―1设计水平iiiiii交通量（easls）轻交通，交通量≤1×106中等交通，1×106交通量q1×107按体积设计选择材料试验要求重交通1×1073、设计方法及评价指标superpave体积设计方法以集料酿制沥青混合料，确认空隙率为4%，利用混合料的体积参数估计起始沥青用量。

主要步骤为：①测量集料的密度参数与矿料制备级分体式设计。

六、沥青软化点试验七、压实沥青混合料密度试验压实沥青混合料密度试验方法比较方法水中重法表干法蜡封法计算用试件质量试件的空中质量试件的空中质量试件的空中质量计算用的试件体积混合料体积+试件内部的闭口孔隙（开口孔隙几乎可忽略）混合料体积+试件内部的闭口孔隙+连通表面的开口孔隙混合料体积+试件内部的闭口孔隙+连通表面的开口孔隙体积法试件的空中质量混合料体积+试件内部的闭口孔隙+连通表面的开口孔隙+表面凹陷软化点环与球软化点测定仪七、压实沥青混合料密度试验—表干法本方法适用于测定吸水率不大于2%的各种沥青混合料试件，包括密级配沥青混凝土、SMA和沥青温度碎石等沥青混合料试件的毛体积相对密度和毛体积密度。

标准温度为25±0.5℃适用范围里去掉了原规程的Ⅰ、Ⅱ型，统称为密级配沥青混凝土，对试验所用的试件包括了现场取芯样、切割的试件，提出了试件的保持条件，宜在阴凉处保存，温度不宜高于35℃，且放置在水平的平面上，保持试件不产生变形。

因此留样室要规范。

加了很多SHRP的研究内容，如有效相对密度、有效沥青含量、有效沥青膜厚度等。

七、压实沥青混合料密度试验—表干法对用于工程现场钻取芯样的方法应该按照T0710的步骤进行，如果钻取的芯样黏附有黏层油、透层油和松散颗粒，应该清理干净。

当现场芯样与多层沥青混合料联结时，一般要采用切割方法进行分离，并注意观察切割后的试件不能包含相邻层的混合料。

在用表干法测定时，关键是在用拧干的毛巾擦拭试件表面时要将试件形成饱和面干状态，表面既不能有多余的水膜，又不能把吸入孔隙中的水分擦走。

如果水从试件的开口孔隙中流出，测量的毛体积将会比实际值偏小，密度结果偏大；如果表面水没有擦干，试件的毛体积测量值将会偏大，密度结果偏小。

沥青混合料的吸水率与集料的吸水率，其概念和设计方法是不同的。

沥青混合料试件的吸水率为达到饱和面干状态时所吸收的水的体积与试件毛体积之比（体积比），而集料的吸水率是吸收水量与集料烘干质量之比（质量比）。