T0705—2011壓實(shí)瀝青混合料密度試驗(yàn)(表干法)
1目的與適用范圍
1.1本方法適用于測定吸水率不大于2%的各種瀝青混合料試件,包括密級(jí)配瀝青混凝土、瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)和瀝青穩(wěn)定碎石等瀝青混合料試件的毛體積相對(duì)密度和毛體積密度。標(biāo)準(zhǔn)溫度為25℃±0.5℃。
1.2本方法測定的毛體積相對(duì)密度和毛體積密度適用于計(jì)算瀝青混合料試件的空隙率、礦料間隙率等各項(xiàng)體積指標(biāo)。
2儀具與材料技術(shù)要求
2.1浸水天平或電子天平:當(dāng)最大稱量在3kg以下時(shí),感量不大于O.lg;最大稱量3kg以上時(shí),感量不大于0.5g。應(yīng)有測量水中重的掛鉤。
2.2網(wǎng)籃。
2.3溢流水箱:如圖T0705-1所示,使用潔凈水,有水位溢流裝置,保持試件和網(wǎng)籃浸入水中后的水位一定,能調(diào)整水溫至25℃±0.5℃。
圖T 0705-1溢流水箱及下掛法水中重稱量方法示意圖
1-浸水天平或電子天平;2-試件;3-網(wǎng)籃;4-溢流水箱;5-水位擱板;6-注入口; 7-放水閥門
2.4試件懸吊裝置:天平下方懸吊網(wǎng)籃及試件的裝置,吊線應(yīng)采用不吸水的細(xì)尼龍線繩,并有足夠的長度。對(duì)輪碾成型機(jī)成型的板塊狀試件可用鐵絲懸掛。
2.5秒表。
2.6毛巾。
2.7電風(fēng)扇或烘箱。
3方法與步驟
3.1準(zhǔn)備試件。本試驗(yàn)可以采用室內(nèi)成型的試件,也可以采用工程現(xiàn)場鉆芯、切割等方法獲得的試件。當(dāng)采用現(xiàn)場鉆芯取樣時(shí),應(yīng)按照T0710的方法進(jìn)行。試驗(yàn)前試件宜在陰涼處保存(溫度不宜高于35℃),且放置在水平的平面上,注意不要使試件產(chǎn)生變形。
3.2選擇適宜的浸水天平或電子天平,最大稱量應(yīng)滿足試件質(zhì)量的要求。
3.3除去試件表面的浮粒,稱取干燥試件的空中質(zhì)量(ma),根據(jù)選擇的天平的感量讀數(shù),準(zhǔn)確至0.lg或0.5g。
3.4將溢流水箱水溫保持在25℃±0.5℃。掛上網(wǎng)籃,浸入溢流水箱中,調(diào)節(jié)水位,將天平調(diào)平并復(fù)零,把試件置于網(wǎng)籃中(注意不要晃動(dòng)水)浸水中3?5min,稱取水中質(zhì)量(mw)。若天平讀數(shù)持續(xù)變化,不能很快達(dá)到穩(wěn)定,說明試件吸水較嚴(yán)重,不適用于此法測定,應(yīng)改用本規(guī)程T0707的蠟封法測定。
3.5從水中取出試件,用潔凈柔軟的擰干濕毛巾輕輕擦去試件的表面水(不得吸走空隙內(nèi)的水),稱取試件的表干質(zhì)量(mf)。從試件拿出水面到擦拭結(jié)束不宜超過5s,稱量過程中流出的水不得再擦拭。
3.6對(duì)從工程現(xiàn)場鉆取的非干燥試件,可先稱取水中質(zhì)量(mw)和表干質(zhì)量(mf),然后用電風(fēng)扇將試件吹干至恒重(一般不少于12h,當(dāng)不需進(jìn)行其他試驗(yàn)時(shí),也可用60℃±5℃烘箱烘干至恒重),再稱取空中質(zhì)量(ma)。
4計(jì)算
4.1按式(T0705-1)計(jì)算試件的吸水率,取1位小數(shù)。
(T0705-1)
式中:Sa——試件的吸水率(%);
ma——干燥試件的空中質(zhì)量(g);
mw——試件的水中質(zhì)量(g);
mf——試件的表干質(zhì)量(g)。
4.2按式(T0705-2)及式(T0705~3)計(jì)算試件的毛體積相對(duì)密度和毛體積密度,取3位小數(shù)。
(T0705-3)
式中:yf——試件毛體積相對(duì)密度,無量綱;
pf——試件毛體積密度(g/cm3);
pw——25℃時(shí)水的密度,取0.9971g/cm3。
4.3按式(T0705-4)計(jì)算試件的空隙率,取1位小數(shù):
(T0705-4)
式中:VV——試件的空隙率(%);
7,——瀝青混合料理論最大相對(duì)密度,按4.7的方法計(jì)算或?qū)崪y得到,無量綱;
γf——試件的毛體積相對(duì)密度,無量綱,通常采用表干法測定;當(dāng)試件吸水率Sa>2%時(shí),宜采用蠟封法測定;當(dāng)按規(guī)定容許采用水中重法測定時(shí),也可采用式中:表觀相對(duì)密度代替。
4.4按式(T0705-5)計(jì)算礦料的合成毛體積相對(duì)密度,取3位小數(shù)。
(T0705-5)
γsb——礦料的合成毛體積相對(duì)密度,無量綱;
P1、P2...Pn——各種礦料占礦料總質(zhì)量的百分率(%),其和為100;
γ1、γ2...γn——各種礦料的相對(duì)密度,無量綱;采用《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》(JTGE42-2005)的方法進(jìn)行測定,粗集料按T0304方法測定;機(jī)制砂及石屑可按T0330方法測定,也可以用篩出的2.36~4.75mm部分按T0304方法測定的毛體積相對(duì)密度代替;礦粉(含消石灰、水泥)采用表觀相對(duì)密度。
4.5按式(T0705-6)計(jì)算礦料的合成表觀相對(duì)密度,取3位小數(shù).
(T0705-6)
式中: γsb——礦料的合成表觀相對(duì)密度,無量綱;
——各種礦料的表觀相對(duì)密度,無量綱。
4.6確定礦料的有效相對(duì)密度,取3位小數(shù)。
4.6.1對(duì)非改性瀝青混合料,采用真空法實(shí)測理論最大相對(duì)密度,取平均值。按式(T0705-7)計(jì)算合成礦料的有效相對(duì)密度γse。
(T0705-7)
式中:γS6——合成礦料的有效相對(duì)密度,無量綱;
Pb——瀝青用量,即瀝青質(zhì)量占瀝青混合料總質(zhì)量的百分比(%);
γt—-實(shí)測的瀝青混合料理論最大相對(duì)密度,無量綱;
γb——25℃時(shí)瀝青的相對(duì)密度,無量綱。
4.6.2對(duì)改性瀝青及SMA等難以分散的混合料,有效相對(duì)密度宜直接由礦料的合成毛體積相對(duì)密度與合成表觀相對(duì)密度按式(T0705-8)計(jì)算跪定,其中瀝青吸收系數(shù)C值根據(jù)材料的吸水率由式(T0705-9)求得,合成礦料的吸水率按式(T0705-10)計(jì)算。
式中
C——瀝青吸收系數(shù),無量綱;
wx——合成礦料的吸水率(%)。
4.7確定瀝青混合料的理論最大相對(duì)密度,取3位小數(shù)。
4.7.1對(duì)非改性的普通瀝青混合料,采用真空法實(shí)測瀝青混合料的理論最大相對(duì)密度γt。
4.7.2對(duì)改性瀝青或SMA混合料宜按式(T0705-11)或式(T0705-12)計(jì)算瀝青混合料對(duì)應(yīng)油石比的理論最大相對(duì)密度。
式中:γt——計(jì)算瀝青混合料對(duì)應(yīng)油石比的理論最大相對(duì)密度,無量綱;
Pa——油石比,即瀝青質(zhì)量占礦料總質(zhì)量的百分比(%);
Px——纖維用量,即纖維質(zhì)量占礦料總質(zhì)量的百分比(%);
γx——25℃時(shí)纖維的相對(duì)密度,由廠方提供或?qū)崪y得到,無量綱;
γse——合成礦料的有效相對(duì)密度,無量綱;
γb——25℃時(shí)瀝青的相對(duì)密度,無量綱。
4.7.3對(duì)舊路面鉆取芯樣的試件缺乏材料密度、配合比及油石比的瀝青混合料,可以采用真空法實(shí)測瀝青混合料的理論最大相對(duì)密度γt。
4.8按式(T0705-13)~式(T0705-15)計(jì)算試件的空隙率、礦料間隙率VMA和有效瀝青的飽和度VFA,取1位小數(shù)。
式中:VV——瀝青混合料試件的空隙率(%);
VMA——瀝青混合料試件的礦料間隙率(%);
VFA——瀝青混合料試件的有效瀝青飽和度(%);
Ps——各種礦料占瀝青混合料總質(zhì)量的百分率之和(%);
Ps=100-Pb
γsb——礦料的合成毛體積相對(duì)密度,無量綱。
4.9按式(T0705-16)?式(T0705-18)計(jì)算瀝青結(jié)合料被礦料吸收的比例及有效瀝青含量、有效瀝青體積百分率,取1位小數(shù)。
式中:
Pba——瀝青混合料中被礦料吸收的瀝青質(zhì)量占礦料總質(zhì)量的百分率(%);
Pbe——瀝青混合料中的有效瀝青含量(%);
Vbe——瀝青混合料試件的有效瀝青體積百分率(%)。
4.10按式(T0705-19)計(jì)算瀝青混合料的粉膠比,取1位小數(shù)。
(T0705-19)
式中:
FB——粉膠比,瀝青混合料的礦料中0.075mm通過率與有效瀝青含量的比值,無量綱;
Pbe——礦料級(jí)配中0.075mm的通過百分率(水洗法)(%)。
4.11按式(T0705-20)計(jì)算集料的比表面積,按式(T0705-21)計(jì)算瀝青混合料瀝青膜有效厚度。各種集料粒徑的表面積系數(shù)按表T0705-1取用。
式中:SA——集料的比表面積(m2/kg);
Pi——集料各粒徑的質(zhì)量通過百分率(%);
FAi——各篩孔對(duì)應(yīng)集料的表面積系數(shù)(mVkg),按表T0705_l確定;
DA——瀝青膜有效厚度(pm);
pb——瀝青25℃時(shí)的密度(g/cm3)。
表T0705-1集料的表面積系數(shù)及比表面積計(jì)算示例
篩孔尺寸(mm) | 19 | 16 | 13.2 | 9.5 | 4.75 | 2.36 | 1.18 | 0.6 | 0.3 | 0.15 | 0.075 |
表面積系數(shù)FAi(m2/kg) | 0.0041 | — | — | — | 0.0041 | 0.0082 | 0.0164 | 0.0287 | 0.0614 | 0.1229 | 0.3277 |
集料各粒徑的質(zhì)量通過百分率Pi(%) | 100 | 92 | 85 | 76 | 60 | 42 | 32 | 23 | 16 | 12 | 6 |
集料的比表面積FAi×Pi(m2/kg) | 0.41 | — | — | — | 0.25 | 0.34 | 0.52 | 0.66 | 0.98 | 1.47 | 1.97 |
集料比表面積總和SA(m2/kg) | SA=0.41+0.25+0.34+0.52+0.66+0.98+1.47+1.97=6.60 |
注:礦料級(jí)配中大于4.75mm集料的表面積系數(shù)FA均取0.0041,計(jì)算集料比表面積時(shí),大于4.75mm集料的比表面積只計(jì)算一次,即只計(jì)算最大粒徑對(duì)應(yīng)部分。如表T0705-1,該例的SA=6.60m2/kg,若瀝青混合料的有效瀝青含量為4.65%,瀝青混合料的瀝青用量為4.8%,瀝青的密度l.03g/cm3,Ps=95.2,則瀝青膜厚度DA=4.65/(95.2xl.03x6.60)xl000=7.19μm0
4.12粗集料骨架間隙率可按式(T0705-22)計(jì)算,取1位小數(shù)。
(T0705-22)
式中:VCAmix——粗集料骨架間隙率(%);
Pca——礦料中所有粗集料質(zhì)量占瀝青混合料總質(zhì)量的百分率(%),按式(T0705-23)計(jì)算得到;
Pca=Ps×PA4.75/100 (T0705-23)
PA4.75—-礦料級(jí)配中4.75mm篩余量,即100減去4.75mm通過率;
注:PA4.75對(duì)于一般瀝青混合料為礦料級(jí)配中4.75mm篩余量,對(duì)于公稱最大粒徑不大于9.5mm的SMA混合料為2.36mm篩余量,對(duì)特大粒徑根據(jù)需要可以選擇其他篩孔。
γca——礦料中所有粗集料的合成毛體積相對(duì)密度,按式(T0705-24)計(jì)算,無量綱;
P1c...Pnc——礦料中各種粗集料占礦料總質(zhì)量的百分比(%);
γ1c...γnc——礦料中各種粗集料的毛體積相對(duì)密度。
5報(bào)告
應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中注明瀝青混合料的類型及測定密度采用的方法。
6允許誤差
試件毛體積密度試驗(yàn)重復(fù)性的允許誤差為0.020g/cm3。試件毛體積相對(duì)密度試驗(yàn)重復(fù)性的允許誤差為0.020。
條文說明
表干法測定壓實(shí)瀝青混合料試件毛體積相對(duì)密度的方法,本次修訂參考ASTM2726—08、AASHTOT166—07及美國NCAT研究的成果編寫在適用范圍里面去掉了原來的Ⅰ或Ⅱ型瀝青混凝土,統(tǒng)稱密級(jí)配瀝青混凝土;對(duì)試驗(yàn)所用的試件增加了現(xiàn)場取芯樣試件,提出了試件的保存條件用于工程現(xiàn)場鉆取芯樣的方法,應(yīng)該按照T0710的步驟進(jìn)行,如果鉆取的芯樣黏附有黏層油、透層油和松散顆粒,必須清理干凈:當(dāng)現(xiàn)場芯樣與多層瀝青混合料聯(lián)結(jié)時(shí),一般要采用切割方法進(jìn)行分離,并注意觀察切割后的試件不能包含相鄰層的混合料。
試件密度或相對(duì)密度的測定方法在實(shí)際使用中是一個(gè)非常重要而又困難的問題。本規(guī)程關(guān)于壓實(shí)瀝青混合料試件的密度試驗(yàn)方法有4個(gè):表干法(T0705)、水中重法(T0706)、蠟封法(T0707)、體積法(T0708),最早是在參照國外的標(biāo)準(zhǔn)如ASTMD1188(蠟封法)、D2726(表干法)、D3203(體積法)、AASHTOT166(表千法)、T275(蠟封法)和日本道路協(xié)會(huì)鋪裝試驗(yàn)法便覽3-7-7(水中重法、表干法、蠟封法)、5-3-6(體積法)以及我國長期以來的工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上編寫的。不同的方法適用于不同的情況,使用時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況按相關(guān)規(guī)范的規(guī)定選擇。
密度是在一定條件下測量的單位體積的質(zhì)量,單位為t/m3或g/cm3,通常以ρ表示。相對(duì)密度是所測定的各種密度與同溫度下水的密度的比值,以γ表示,無量綱。
對(duì)瀝青這樣的勻質(zhì)材料,材料內(nèi)部沒有孔隙,測定的密度只有一種:但對(duì)瀝青混合料這樣的復(fù)合材料,由于材料狀態(tài)及測定條件的不同,計(jì)算用的體積所考慮的集料內(nèi)部的孔隙及集料與集料之間的間隙(空隙)情況不同,計(jì)算的密度也就不同。圖T0705-2表示了幾種材料的典型組成情況.各種不同密度的基本意義如下:
(1)真實(shí)密度:規(guī)定條件下,材料單位真實(shí)體積(不包括任何孔隙和空隙)的質(zhì)量,也叫真密度。
(2)毛體積密度:規(guī)定條件下,材料單位毛體積(包括材料實(shí)體、開口及閉口孔隙)的質(zhì)量。當(dāng)質(zhì)量以干燥質(zhì)量(烘干或空氣干燥)為準(zhǔn)時(shí),稱絕干毛體積密度,簡稱毛體積密度;當(dāng)質(zhì)量以表干質(zhì)量(飽和面干,包括開口孔隙中的水)為準(zhǔn)時(shí),稱表干毛體積密度,也叫表干密度。
(3)表觀密度:規(guī)定條件下,材料單位表觀體積(包括材料實(shí)體、閉口孔隙,但不包括開口孔隙)的質(zhì)量,也叫視密度。
瀝青混合料的組成如圖T0705-2d)所示,它包括6部分;
各種礦料的礦質(zhì)集料(按磨成粉的無孔隙狀態(tài)考慮);
瀝青(都充填在集料之間的間隙中,只裹覆在礦料表面,假定不被集料吸收);
集料自身的閉孔隙;
集料本身的開孔隙(在混合料中基本上已經(jīng)被瀝青封閉成閉孔隙);
被瀝青裹覆的礦料與礦料之間的空隙(包括開口的與閉口的);
試件表面由于與試模接觸得不到正常擊實(shí)而產(chǎn)生的表面凹陷,
礦質(zhì)實(shí)體(無孔隙和空隙) | 碎石內(nèi)開口孔隙 | 集料間開口空隙 | 混合料(礦料間)開口及閉口空隙 |
集料自身開孔隙 | |||
碎石內(nèi)閉口孔隙 | 集料內(nèi)開口空隙 | ||
集料自身閉孔隙 | |||
集料內(nèi)閉口空隙 | |||
試件表面凹陷 | |||
碎石礦質(zhì)實(shí)體 | 集料礦質(zhì)實(shí)體 | ||
瀝青 | |||
礦料礦質(zhì)實(shí)體 |
a)礦粉 b)單顆粒碎石 c)集料混合料 d)瀝青混合料
圖T0705-2幾種材料的典型組成情況
瀝青混合料試件的空中質(zhì)量相當(dāng)于所有礦料的烘干質(zhì)量(集料是加熱后拌和的),加上瀝青質(zhì)量,這個(gè)數(shù)是一定的。之所以有各種不同的密度,實(shí)際上是所測定的體積的含義不同而已。瀝青混合料體積各部分空隙或孔隙的比例將因礦料級(jí)配、瀝青用量、壓實(shí)程度而不同。
本規(guī)程規(guī)定的瀝青混合料密度的四種測定方法中,最基本的方法是表干法測定的毛體積密度(T0705)。所謂毛體積是指試件飽和面干狀態(tài)下表面輪廓水膜所包裹的全部體積,試件內(nèi)與外界連通的所有開孔隙均已被水充滿,試件的體積包括礦質(zhì)實(shí)體和瀝青體積,集料內(nèi)部的閉孔隙和集料之間已被瀝青封閉的閉孔隙、與外連通的開孔隙都計(jì)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毛體積中的.毛體積相對(duì)密度γf的基本計(jì)算公式是式(T0705-2)。由式(T0705-2)可見,用表干法測定時(shí),關(guān)鍵是在用桿干的濕毛巾擦試件表面時(shí)要制造一種真正的飽和面干狀態(tài),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,得到真正的毛體積。
但是當(dāng)瀝青混合料的空隙很大,即開口孔隙較多時(shí),瀝青混合料的飽和面干狀態(tài)便很難形成當(dāng)試件從水中取出時(shí),開口孔隙中的水即會(huì)跟著流出,用毛巾擦的時(shí)候,也會(huì)將開口孔隙中的水吸出。為了解決這個(gè)問題,于是又提出了蠟封法。
蠟封法(T0707)是用蠟把開口孔隙封閉起來成為假想的飽和面干狀態(tài)。所以它與表干法是一個(gè)意思,都是以包括開口孔隙及閉口孔隙在內(nèi)的毛體積作為計(jì)算密度的體積用的不過,蠟封法也是不容易測準(zhǔn)確的,它的關(guān)鍵在于蠟封時(shí)既要把孔隙封住,又不能讓蠟吸入孔隙中。在試驗(yàn)規(guī)程中規(guī)定試件在蠟封前要放在冰箱中冷卻,蠟熔化后的溫度要低(熔點(diǎn)以上4℃),使試件一浸入蠟中馬上凝固成一層蠟皮。蠟封法的缺點(diǎn)是表面的蠟影響馬歇爾試驗(yàn),要把蠟刮掉。為了好刮,只能先涂一層滑石粉,由此使得試驗(yàn)復(fù)雜化。
另一種情況為試件表面基本上沒有連通外部的開孔隙,當(dāng)試件浸水時(shí)幾乎不吸水,試件的飽和面干質(zhì)量與空中質(zhì)量非常接近,即吸水率小于0.5%的密實(shí)瀝青混合料試件,可采用水中重法測定。
體積法是空隙率特別大,不能用以上方法測定時(shí)的特殊情況。
將試驗(yàn)規(guī)程中的四種測試方法列于表T0705-2,以資比較。不過,對(duì)混合料的試件很難判斷有無開口孔隙和孔隙的大小及水會(huì)不會(huì)流出或吸入。所以《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40—2004)對(duì)不同的混合料類型明確規(guī)定了采用不同的方法。各單位應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范采用規(guī)定的方法進(jìn)行試驗(yàn),這樣得到的試驗(yàn)結(jié)果才有意義
我國目前對(duì)試驗(yàn)方法適用性的規(guī)定基本上與國外試驗(yàn)方法是一致的。如關(guān)于表干法的適用條件,ASTMD2726—08及AASHTOT166—07規(guī)定適用于吸水率小于2%的情況(在ASTM及AASHTO中沒有水中重法,均為表干法),AASHTOT166規(guī)定吸水率大于2%采用蠟封法,而ASTM方法規(guī)定吸水率大于2%采用D1188封口膜密封法或D6752自動(dòng)真空封樣法(即CoreLok法,主要應(yīng)用于開級(jí)配瀝青混合料,如0GFC等)。再如日本道路協(xié)會(huì)鋪裝試驗(yàn)法便覽規(guī)定,對(duì)表面致密不吸水的試件可用水中重法,表面平整但吸水的用表干法,表面粗糙、有較多間隙或開級(jí)配用蠟封法
應(yīng)該注意的是,瀝青混合料的吸水率與集料的吸水率的概念及計(jì)算方法是不同的。瀝青混合料試件的吸水率為達(dá)到飽和面干狀態(tài)時(shí)所吸收水的體積與試件毛體積之比(體積比),而集料的吸水率是吸收水質(zhì)量與集料烘干質(zhì)量之比(質(zhì)量比)。ASTMD2726規(guī)定試件在25℃±1℃水中浸泡3~5min,稱水中重,當(dāng)試件溫度與水溫度相差超過2℃時(shí),試件在水中浸濕時(shí)間應(yīng)增加至10~15min。AASHT0 T166則要求將試件冷卻到25℃±5℃,然后稱取干燥試件質(zhì)量,在25℃±1℃水中浸泡3~5min,稱水中重。實(shí)際上美國很多州都采用AASHT0方法.而日本規(guī)定浸水的時(shí)間為1min。同時(shí)早期版本的ASTM和AASHT0允許在非標(biāo)準(zhǔn)溫度下測定試件密度然后進(jìn)行溫度修正,而ASTMD2726—08和AASHTOT166—07中取消了溫度修正,要求嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)溫度進(jìn)行3我國原試驗(yàn)規(guī)程中只規(guī)定采用室溫條件,在使用中發(fā)現(xiàn)實(shí)際溫度差異較大,有些地方試驗(yàn)室溫度能夠達(dá)到35℃以上,而寒冷地區(qū)甚至低于5℃,而且我國一些工程所在地在施工過程中溫度變化也較大,會(huì)導(dǎo)致較大試驗(yàn)誤差,因此宜對(duì)毛體積相對(duì)密度的測定溫度進(jìn)行更嚴(yán)格的規(guī)定。參考真空法測定理論最大相對(duì)密度試驗(yàn)方法,本試驗(yàn)方法規(guī)定試驗(yàn)時(shí)水溫控制在25℃±0.5℃;同時(shí)計(jì)算試件毛體積密度所用水的密度也采用25℃時(shí)的密度。
關(guān)于允許誤差,AASHT0規(guī)定試件毛體積密度試驗(yàn)重復(fù)性允許誤差為0.020g/cm3,試件毛體積相對(duì)密度試驗(yàn)重復(fù)性允許誤差為0.020,美國各州基本采用AASHT0方法。ASTM早期版本規(guī)定重復(fù)性允許誤差為0.035g/cm3,再現(xiàn)性允許誤差為0.076g/cm3。而ASTMD2726—08規(guī)定,重復(fù)性允許誤差對(duì)于公稱粒徑12.5mm為0.023g/cm3,對(duì)于公稱粒徑19mm為0.037g/cm3;再現(xiàn)性允許誤差為0.042g/cm33本試驗(yàn)法參考AASHTOT166—07進(jìn)行了規(guī)定。
對(duì)于瀝青混合料試件體積指標(biāo),包括密度、空隙率、VMA、VFA的計(jì)算方法一直存在一些爭議。應(yīng)該說,世界各國對(duì)這些體積指標(biāo)的測定和計(jì)算方法都不盡相同,但是在同一個(gè)國家和同一個(gè)規(guī)范體系,則只能有一個(gè)統(tǒng)一的方法:因此,本方法這次統(tǒng)一了計(jì)算瀝青混合料空隙率、VMA、VFA等各項(xiàng)體積指標(biāo)的測定方法和計(jì)算方法。在瀝青混合料體積指標(biāo)的計(jì)算方面,引進(jìn)了美國等不少國家歷來考慮集料吸收部分瀝青這個(gè)重要的概念,增加了有效瀝青用量、粉膠比、有效瀝青體積百分率和瀝青膜厚度等參數(shù)計(jì)算方法。
瀝青混合料的空隙率是最重要的體積指標(biāo)??障堵适怯蔀r青混合料試件的毛體積相對(duì)密度和理論最大相對(duì)密度計(jì)算得到的,統(tǒng)一計(jì)算方法就必須統(tǒng)一試件毛體積相對(duì)密度和理論最大相對(duì)密度的測定方法。
關(guān)于理論最大相對(duì)密度的問題,試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定了真空法、溶劑法,也有計(jì)算法,不同的方法有不小的差別:經(jīng)過大量的對(duì)比試驗(yàn),在2004年施工技術(shù)規(guī)范修訂中經(jīng)反復(fù)征求各方面的意見,認(rèn)為溶劑法計(jì)算體積時(shí)把集料內(nèi)部開口體積都扣除,使得測定的理論最大相對(duì)密度偏大,測定的空隙率過大,不符合實(shí)際情況。一致同意采用真空法實(shí)測瀝青混合料的理論最大相對(duì)密度作為我國的標(biāo)準(zhǔn)方法。但是,對(duì)于改性瀝青混合料或SMA混合料的理論最大相對(duì)密度采用真空法實(shí)測時(shí),由于改性瀝青黏度大,不僅入工分散很難達(dá)到小于6mm以下的要求,而且在小于6mm以下的團(tuán)粒中仍然包含有不少氣泡,它在相同的真空及振動(dòng)情況下不能使團(tuán)粒繼續(xù)分散,封閉在集料團(tuán)粒中的空氣不能跑出,理論最大相對(duì)密度將變小,且平行誤差超過要求,對(duì)改性瀝青的SMA混合料有纖維時(shí)分散更困難。因此對(duì)改性瀝青混合料和SMA混合料,認(rèn)為采用真空實(shí)測法不理想,只能用計(jì)算法求取混合料的最大理論密度。對(duì)于改性瀝青和SMA混合料的理論最大相對(duì)密度,我國參考美國Superpave采用計(jì)算有效相對(duì)密度的方法,即采用式(T0705-8)計(jì)算確定。Superpave規(guī)定根據(jù)各種集料不同的吸水率選用不同的系數(shù)C值,一般情況可取C=0.8,對(duì)集料吸水率較大時(shí),可取C=0.5~0.8。
同時(shí),原試驗(yàn)規(guī)程中計(jì)算VMA時(shí),先按公式計(jì)算瀝青的體積百分率VA,且以VMA=VA+VV,進(jìn)而計(jì)算瀝青飽和度:本次修訂考慮了瀝青被集料吸收,因此引用了有效相對(duì)密度、有效瀝青用量、有效瀝青膜厚度、有效瀝青體積率等概念,由總的瀝青用量計(jì)算的VA實(shí)際上已經(jīng)沒有意義。圖T0705-3和圖T0705-4為考慮瀝青被集料吸收后瀝青混合料各個(gè)組成的示意圖3根據(jù)礦料間隙率概念,VMA是壓實(shí)瀝青混合料試件中,除了礦料體積及被礦料吸收了的瀝青體積以外的部分體積占試件體積的百分?jǐn)?shù),即等于空氣空隙體積及未被集料吸收的瀝青體積之和:根據(jù)圖T0705-4,Vma=(VV+Vb-Vba)/Vmb×100,即VMA=VV+Vbe,VMA應(yīng)該是空隙率與有效瀝青體積率之和。由此VMA進(jìn)一步計(jì)算的VFA為有效瀝青飽和度:
圖T0705-3壓實(shí)瀝青混合料中各個(gè)成分的組成、有效瀝青含量及不同方法計(jì)算礦料間隙率的影響
圖T0705-4 壓實(shí)瀝青混合料試件的體積組成比例
Vma——礦料間隙;Vmb——壓實(shí)混合料的毛體積;Vmm——壓實(shí)混合料的無空隙體積;VV——空隙;Vb——瀝青體積;
Vba——被集料吸收的瀝青體積;Vsb——礦料體積(按毛體積相對(duì)密度計(jì)算);Vse——礦料體積(按有效相對(duì)密度計(jì)算)
本方法修訂后,我國在瀝青混合料體積指標(biāo)的計(jì)算上與美國現(xiàn)行方法基本上一致。新修訂的一些參數(shù)的計(jì)算方法較原方法差異較大,但是基本概念是一致的。