压实沥青混合料密度试验方法分析

根据现行公路试验规程[ 1] ,压实沥青混合料的密度测定方法有表干法、水中重法、蜡封法和体积法。从理论上可知。同一种压实沥青混合料只有一个体积、密度、空隙率和饱和度。然而 , 若采用规范规定的上述不同方法进行试验 , 能否得出同一结论及结果差异如何 ,哪一种密度试验方法对沥青路面工程具有更为可靠和准确的结果 ,是本文经过大量试验和对比分析所要论述的问题。
 
1 表干法的适用条件及影响因素
 
表干法适用于测定吸水率不大于 2 %的各种不同沥青混合料试件的毛体积相对密度或毛体积密度。
 
表干法试验的过程中, 试件的吸水体积是很难准确确定的。这是因为从水中取出试件, 用拧干湿毛巾擦去试件表面水这一过程中 ,存在下述两种不确定因素 :①湿毛巾的干湿状况随意性较大, 没有一个量化的尺度;②在擦试过程中不知道表面水是否已完全擦去 ,并且无法确定有没有吸走试件开口孔隙中的水。特别是试件表面有较多、较深的凹陷时水究竟进去多少, 更无法确定。在沥青路面工程中,用表干法试验所计算的吸水率往外不是试验规程[ 1] 所提到的吸水率。因此 , 表干法的适用条件在实际工程中较难准确界定 , 实际操作的准确度也难于把握。
 
2 水中重法的适用条件分析
 
水中重法适用于测定几乎不吸水密度的Ⅰ型沥青混合料试件表观相对密度或表观密度。
 
规范规定的适用条件中有以下问题 :①“几乎”这个概念在实际操作中主观随意性较大 , 究竟多少才符合规程要求? 适用条件不当而采用水中重法测定试件的密度,会与现场的施工实际有较大的误差,使室内的试验结果对路面施工失去指导意义。例如 ,按室内当天的马歇尔击实试验密度作为标准密度 ,路面压实度将大于 100 %, 但是路面实际压实度未必达到100 %压实度, 空隙率也未必达到要求 ;② 试件的密实程度与粗集料的致密程度并非一致。根据试验规程[ 1] 一致性原则 :混合料采用视密度时 ,粗集料也视密度。这种提法说明规程是在没有考虑粗集料在混合料拌和过程中有沥青掺入的情况, 特别是粗集料有较多的开口孔隙时 , 当沥青掺入开口孔隙时 ,必然会给试验结果带来误差 ,不能确切表示实际情况。对这一情况 ,试验规程[ 1] 在条文说明上没有提到,建议应写进规范正文中。
 
3 蜡封法的适用条件分析
 
蜡封法适用于测定吸水率大于 2 %的沥青混凝土或沥青碎石试件毛体积相对密度或毛体积密度。规范规定压实沥青混合料试件吸水率大于 2 %时 , 采用蜡封法确定其密度。然而 ,在试验操作过程中 , 存在三种情况:①蜡封层过厚 ,石蜡本身存在气泡 ; ②石蜡皮盖住试件表面凹陷 ;③石蜡渗入试件的开口孔隙中。**、二种情况所测得试件体积偏大, 密度偏小。第三种情况所测得试件体积偏小, 密度偏大。上述三种情况在试件空隙较小时较少发生。既然吸水率在大于 2 %时都未考虑石蜡渗入沥青混凝土试件内部的影响 ,那么就更不必考虑石蜡进入小于2 %吸水率的压实沥青混合料试件的影响。所以,蜡封法同样适用吸水率小于 2 %的压实沥青混合料试件密度测量。实验结果证明 ,采用蜡封法实验时 ,通过精心操作 ,可以减少上述三种情况带来的试验结果误差, 可以提高试验测定精度。
 
4 体积法的适用条件及影响因素分析
 
体积法适用于空隙率较大的沥青碎石混合料及大空隙透水性开级配沥青混合料。体积法因所测定试件体积准确度不高 ,所测密度误差较大,在目前压实沥青混合料试验中应用甚少。只有在吸水率特别大,前面三种试验方法不能准确测定的情况下选用。因此 ,本文对体积法不进行分析比较。
 
5 表干法、水中重法和蜡封法试验结果分析比较
 
要准确地测定沥青混合料这种复杂体的密度 , 就**准确测定沥青混合料的体积。然而, 在试验结果分析与比较中, 空隙率是**重要的指标。因此 , 下面在大量试验资料中选择一些数据, 以空隙率指标分析与比较三种方法测定的结果。
 
5 .1  吸水率小于0 .5%时的试验结果分析
试验数据 , 见表 1 。三种方法测定的压实沥青混合料的空隙率平均值 Va 、空隙率偏差系数Cv 和

从上述统计结果可以看出, 水中重法测定的空隙率平均值**大, 空隙率偏差系数**小,依次是蜡封
 
法 、表干法 。说明压实沥青混合料在吸水率小于 0 .5%时 ,其密度或相对密度的测定宜采用水中重
法 ,结果较准确。
 
5 .2  吸水率为 0 .5%~ 2 .0%时的试验结果分析
 
试验结果,见表 2 。从表 2 可知 :表干法 :Va1 =
 
4 .45 %, Cv1  =10 .0%, Vt1  =2 .429 ;蜡封法 :Va2 =
 
4 .87 %, Cv2 =3 .2%, Vt2 =2 .434 ;水中重法 :Va3 =
 
4 .45 %, Cv3 =4 .6%, Vt3 =2 .460 ;从上述统计指标
 
可以看出 ,同一压实沥青混合料试件采用不同的三种试验方法 ,蜡封法所得到的空隙率偏差系数**小,空隙率平均值**大。说明吸水率在 .5%~ 2 .0%之间时 ,其密度或相对密度测定试验方法应**蜡封法。这样 ,使路面工程所测定的压实沥青混合料空隙率偏差系数较小 ,均匀性较好 ,试验结果更准确可靠。
 
5 .3  吸水率大于 2 .0%时的试验结果分析
 
从表3的试验数据(见表3)可知, 三种方法测定
的压实沥青混合料的空隙率平均值 Va 、空隙率偏差系数 Cv 和试件密度平均值 Vt 为:①表干法 :Va1 =
 
6 .51 %, Cv1 =10 .3%, Vt1 =2 .373 ;②蜡封法:Va2 =
 
6 .21 %, Cv2 =4 .9%, Vt2 =2 .395 ;③水中重法:Va3
 
=5 .52 %, Cv3 =11 .9%, Vt3 =2 .427 ;从上述统计结
 
果可以看出, 表干法测定的压实沥青混合料空隙率平均值**大, 空隙率偏差系数比较大。这种情况可以说明 ,表干法在操作过程中,由于试件表面水未被擦干,测得的试件体积偏大, 密度偏小, 致使空隙率偏大。然而 ,蜡封法测定的空隙率偏差系数**小 ,说明这种试验的差异性较均匀, 准确度较高。**于水中重法 , 由于压实沥青混合料试件吸水率大于 2 .0%,因此具有较多的水分渗入试件内部孔隙(粒料间开口空隙或粗集料开口孔隙, 或两者兼有), 所测定的压实沥青混合料密度已无实际意义。所以,从水中重法测定结果也可进一步说明压实沥青混合料试件吸水率大于 2 .0%时 , 应采用蜡封法测定其密度或相对密度。
 
6 结语
 
综上所述 , 压实沥青混合料吸水率小于 0 .5% 时 ,宜选用水中重法测定其密度(相对含水量)。在压实沥青混合料吸水率大于 0 .5%时, 宜选用蜡封法测定压实沥青混合料密度(相对含水量)。沥青路面工程实践也表明 :①蜡封法不仅适用于压实沥青混合料吸水率大于 2 %时的密度测定, 也适用于压实沥青混合料吸水率在 0 .5%~ 2 .0%时的密度测定 ;②采用蜡封法测定压实沥青混合料试件密度更准确可靠。