浅论沥青混合料密度试验方法选择

浅论沥青混合料密度试验方法选择
摘要：本文首先介绍了在沥青混合料试验中常用的毛体积密度以及最大理论相对密度试验方法及其使用条件，以期为相关从业人员试验研究提供合理的参考。

关键词：沥青混合料；密度；试验方法
1沥青混合料毛体积密度试验方法
1.1沥青混合料密度试验表干法
表干法主要用于于吸水率小于2%的各种沥青混合料试件的毛体积密度的测定，包括AC类沥青混凝土试件，SMA沥青玛蹄脂碎石混合料试件等密级配以及间断级配沥青混合料实践的毛体积密度，以便于进一步计算空隙率以及矿料间隙率等指标。

表干法的试验步骤为首先，选择合适的浸水天平，天平的量程需要根据试件质量决定，一般量程选择在5~20kg左右，量程范围控制在试件质量的1.25~5倍之间。

将制备好的试件除去表面的松散颗粒，首先称取其干重ma精确至0.1g，之后将试件浸于水中3~5min左右，在浸水天平下方挂置网篮，称取试件的水中重mw，如果天平读数变化幅度较大，而且不能趋于稳定，表明试件的空隙率较大，吸水率较大，必须修改毛体积密度的测试方法。

测得水中重后，将试件取出，用洁净湿润的毛巾擦除试件表面水份，注意避免吸走空隙内内部水分，置于天平上称取试件的表干重mf。

试件的毛体积密度计算公式如下：
γf＝ma/（mf－mw）
式中：γf—表干法测定的试件毛体积相对密度；ma—试件的干重，g；mw—试件的水中重，g；mf—试件的表干重，g。

1.2沥青混合料密度试验蜡封法
如果沥青混合料试件的吸水率较大，超过2%的开级配或者间断级配类沥青混合料，其毛体积密度的测定就不能采用水中重法，可以改由蜡封法测定。

蜡封法浸水天平的选择与表干法类似，天平的量程同样需要根据试件质量决定，一般量程选择在5~20kg左右，量程范围控制在试件质量的1.25~5倍之间。

试验首先将制备好的试件除去表面的松散颗粒，称取其干重ma精确至0.1g，然后将试件置于4-5℃的低温环境下冷却半小时以上，取出后立即浸入融化好的石蜡溶液中，当试件表面被石蜡表面完全裹覆后，置于常温下静止半小时后再称取
干重mp，然后在在浸水天平下方挂置网篮，称取蜡封试件的水中重mc。

根据蜡封法测定的试件毛体积相对密度计算公式如下所示：
γf＝ma/（mp－mc－（mp－ma）/γp）
式中：γf—蜡封法测定的试件毛体积密度；γp—石蜡的密度；ma—试件干重，g；mp—蜡封后试件干重，g；mc—蜡封试件的水中重，g。

1.3沥青混合料密度试验体积法
对于不能使用表干法以及蜡封法的大空隙沥青碎石或者开级配的排水沥青混合料，可以使用体积法测定沥青混合料的毛体积密度。

体积法试验相对简单，但是精确度较差，只需利用卡尺多次测量圆柱体试件的的直径以及试件的高度，并取其平均值，计算得出试件的体积，计算公式如下：
V=π×d2×h/4
式中：V——试件的毛体积，cm3；d——试件的直径，cm；h——试件的高度，cm。

试件的毛体积密度计算公式为：
ρs=ma/V
式中：ρs——由体积法测定的试件的毛体积密度，g/cm3；ma——干燥试件的空中质量，g。

1.4Corelok法测定毛体积密度
由于Superpave 沥青混合料设计方法的不同，因此，利用Superpave进行的AC沥青混合料设计相对于马歇尔设计方法的级配设计更粗,因此Superpave沥青混合料试件相比普通的AC混合料试件开口空隙更多一些，如果采用表干法测定试件的毛体积密度，容易导致测量结果偏小，造成测试结果的不准确。

因此，针对Superpave 沥青混合料试件密度的测定，相关研发设计单位提出了使用利用Corelok测定试件的毛体积密度，其测试步骤如下所示：首先，将制备好的沥青混合料试件装入已经给出密度值的塑料袋中，并将塑料袋放入Corelok内抽真空。

待抽真空作业结束后，真空泵自动停止工作，完成塑料袋的密封。

然后依据上述的表干法测定试件的密度，需要注意必须利用塑料袋给出的密度值修正试验结果。

Corelock 测定试件毛体积密度试验方简单，但是设备价格相对较贵，目前在我国尚未全面使用，但是其由于密封效果好，测试结果相对精确，应该推广使用。

2.沥青混合料的最大理论相对密度试验
2.1真空法青混合料的最大理论密度
（1）沥青混合料分料。

计算沥青混合料试件的空隙率，必须知道沥青混合料的最大理论相对密度。

首先将沥青混合料进行分料，避免粗集料的破碎，同时将细集料分散至小于6.4mm细小的颗粒。

（2）对容器的标定。

负压容器分为A、B、C三种，A类负压容器为容积大于1000ml的耐压玻璃塑料以及金属罐，B为容积大于1000ml的真空容量瓶，C 类为4000ml的耐压真空干燥器。

对于A类负压容器，需要将容器浸于25±0.5℃的水中，并称取其水中重m1，对于B、C类的负压容器则将其装满25±0.5℃的水，称取负压容器与水的总重之和mb。

（3）将分好的沥青混合料试样装入洁净干燥的容器中，称取沥青混合料的净重ma，沥青混合料的试样取样应采取四分法，试样最小质量应符合下表规定：
集料最大公称粒径37.5 26.5 19 16 13.2
9.5 4.75
试样最小质量（g）4000 2500 2000 1500 1500 1000
500
（4）抽真空。

将装有沥青混合料的容器中注水至没过混合料表面，利用真空泵将容器内的空气抽出，真空度在97.3kPa左右持续抽真空15分钟，之后高频低幅振动负压容器，使剩余的空气抽出，振动时间间隔在2分钟左右，直至没有气泡冒出。

（5）最大理论密度计算。

如果试验所用的为A类容器，将其浸入25℃的水浴中10min，然后称量容器与沥青混合料的水中重m2。

如果利用B、C类负压容器，则需要将容器浸入25℃水浴中10min后，用干净的玻璃板密封盖好，排除容器中的空气，擦拭容器外的水分，称取负压容器、水以及沥青混合料试样的总重mc。

对于A类容器，沥青混合料的理论最大相对密度计算公式如下：
γt＝ma/（ma－（m1－m2））
γt—沥青混合料理论最大相对密度；ma—沥青混合料试样的干重，g；m1—负压容器的25℃水中重，g；m2—负压容器与沥青混合料25℃水中总重，g。

对于B、C类容器，沥青混合料的最大理论相对密度计算公式如下：
γt＝ma/（ma+mb－mc）
式中：mb—装满25C水的负压容器重，g；mc—25℃时试样、水与负压容
器的总重g。

2.2溶剂法测定沥青混合料最大理论相对密度
首先称取干燥洁净度的广口容量瓶质量mc，然后将广口瓶倒满三氯乙烯溶剂后盖好瓶塞，将其置于25℃的恒温水浴中15分钟左右，取出后擦拭掉水分后称取质量记作me,然后倒出溶剂，向广口容量瓶充满三氯乙烯溶剂，用瓶塞盖好后放入25℃℃恒温水槽中保温15分钟，取出擦净，称取瓶与溶剂合计质量me。

把三氯乙烯倒出并经过干燥后，按照规范要求称取试样200g左右装入瓶中，称取瓶与混合料总重mb，然后向瓶中加入三氯乙烯溶液大约在250ml左右，通过浸泡是的沥青充分溶解，之后向其中加满恒温25℃的三氯乙烯溶液，称其总重ma。

则沥青混合料的最大理论密度计算公式为：
γt＝(mb-mc) γc /[(me-mc)-(ma-mb)]
式中：Ma-容量瓶填满混合料与溶剂的质量，g；mc-广口容量瓶质量，g；mb-瓶与混合料总重，g；me-瓶与溶剂合计质量me，g；γc-三氯乙烯相对于水的比重。

由于利用溶剂法是利用三氯乙烯对沥青混合料中的沥青充分溶解，因而沥青混合料的孔隙率变为零，但是实际上由于沥青溶解后悔仅需狂了得开口孔隙中，造成试验结果的偏大，因此溶剂法进行沥青混合料最大密度试验不适用于吸水率较大的沥青混合料。

结语
沥青混合料的密度作为沥青混合料体积指标的重要计算参数，必须确保试验结果的精准可靠。

根据不同的沥青混合料类型，结合实际试验设备条件，科学确定沥青混合料试件的毛体积密度以及最大理论密度的试验方法，对于合理进行沥青混合料的体积指标以及配比设计具有重要的作用。

参考文献：
[1]JTJ 052- 2000,公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].
[2]L.Allen Cooley,Jr. Brian D. Prowell, Mohd Rosli Hainin, M.Shane Buchanan. Jason Harrington - bulk specific gravityround- robin using the corelok vacuum sealing device [M].。