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壓實瀝青混合料密度試驗方法分析

根據現行公路試驗規程[ 1] ,壓實瀝青混合料的密度測定方法有表干法、水中重法、蠟封法和體積法。從理論上可知。同一種壓實瀝青混合料只有一個體積、密度、空隙率和飽和度。然而 , 若采用規范規定的上述不同方法進行試驗 , 能否得出同一結論及結果差異如何 ,哪一種密度試驗方法對瀝青路面工程具有更為可靠和準確的結果 ,是本文經過大量試驗和對比分析所要論述的問題。
 
1 表干法的適用條件及影響因素
 
表干法適用于測定吸水率不大于 2 %的各種不同瀝青混合料試件的毛體積相對密度或毛體積密度。
 
表干法試驗的過程中, 試件的吸水體積是很難準確確定的。這是因為從水中取出試件, 用擰干濕毛巾擦去試件表面水這一過程中 ,存在下述兩種不確定因素 :①濕毛巾的干濕狀況隨意性較大, 沒有一個量化的尺度;②在擦試過程中不知道表面水是否已完全擦去 ,并且無法確定有沒有吸走試件開口孔隙中的水。特別是試件表面有較多、較深的凹陷時水究竟進去多少, 更無法確定。在瀝青路面工程中,用表干法試驗所計算的吸水率往外不是試驗規程[ 1] 所提到的吸水率。因此 , 表干法的適用條件在實際工程中較難準確界定 , 實際操作的準確度也難于把握。
 
2 水中重法的適用條件分析
 
水中重法適用于測定幾乎不吸水密度的Ⅰ型瀝青混合料試件表觀相對密度或表觀密度。
 
規范規定的適用條件中有以下問題 :①“幾乎”這個概念在實際操作中主觀隨意性較大 , 究竟多少才符合規程要求? 適用條件不當而采用水中重法測定試件的密度,會與現場的施工實際有較大的誤差,使室內的試驗結果對路面施工失去指導意義。例如 ,按室內當天的馬歇爾擊實試驗密度作為標準密度 ,路面壓實度將大于 100 %, 但是路面實際壓實度未必達到100 %壓實度, 空隙率也未必達到要求 ;② 試件的密實程度與粗集料的致密程度并非一致。根據試驗規程[ 1] 一致性原則 :混合料采用視密度時 ,粗集料也視密度。這種提法說明規程是在沒有考慮粗集料在混合料拌和過程中有瀝青摻入的情況, 特別是粗集料有較多的開口孔隙時 , 當瀝青摻入開口孔隙時 ,必然會給試驗結果帶來誤差 ,不能確切表示實際情況。對這一情況 ,試驗規程[ 1] 在條文說明上沒有提到,建議應寫進規范正文中。
 
3 蠟封法的適用條件分析
 
蠟封法適用于測定吸水率大于 2 %的瀝青混凝土或瀝青碎石試件毛體積相對密度或毛體積密度。規范規定壓實瀝青混合料試件吸水率大于 2 %時 , 采用蠟封法確定其密度。然而 ,在試驗操作過程中 , 存在三種情況:①蠟封層過厚 ,石蠟本身存在氣泡 ; ②石蠟皮蓋住試件表面凹陷 ;③石蠟滲入試件的開口孔隙中。**、二種情況所測得試件體積偏大, 密度偏小。第三種情況所測得試件體積偏小, 密度偏大。上述三種情況在試件空隙較小時較少發生。既然吸水率在大于 2 %時都未考慮石蠟滲入瀝青混凝土試件內部的影響 ,那么就更不必考慮石蠟進入小于2 %吸水率的壓實瀝青混合料試件的影響。所以,蠟封法同樣適用吸水率小于 2 %的壓實瀝青混合料試件密度測量。實驗結果證明 ,采用蠟封法實驗時 ,通過精心操作 ,可以減少上述三種情況帶來的試驗結果誤差, 可以提高試驗測定精度。
 
4 體積法的適用條件及影響因素分析
 
體積法適用于空隙率較大的瀝青碎石混合料及大空隙透水性開級配瀝青混合料。體積法因所測定試件體積準確度不高 ,所測密度誤差較大,在目前壓實瀝青混合料試驗中應用甚少。只有在吸水率特別大,前面三種試驗方法不能準確測定的情況下選用。因此 ,本文對體積法不進行分析比較。
 
5 表干法、水中重法和蠟封法試驗結果分析比較
 
要準確地測定瀝青混合料這種復雜體的密度 , 就必須準確測定瀝青混合料的體積。然而, 在試驗結果分析與比較中, 空隙率是**重要的指標。因此 , 下面在大量試驗資料中選擇一些數據, 以空隙率指標分析與比較三種方法測定的結果。
 
5 .1  吸水率小于0 .5%時的試驗結果分析
試驗數據 , 見表 1 。三種方法測定的壓實瀝青混合料的空隙率平均值 Va 、空隙率偏差系數Cv 和

從上述統計結果可以看出, 水中重法測定的空隙率平均值**大, 空隙率偏差系數**小,依次是蠟封
 
法 、表干法 。說明壓實瀝青混合料在吸水率小于 0 .5%時 ,其密度或相對密度的測定宜采用水中重
法 ,結果較準確。
 
5 .2  吸水率為 0 .5%~ 2 .0%時的試驗結果分析
 
試驗結果,見表 2 。從表 2 可知 :表干法 :Va1 =
 
4 .45 %, Cv1  =10 .0%, Vt1  =2 .429 ;蠟封法 :Va2 =
 
4 .87 %, Cv2 =3 .2%, Vt2 =2 .434 ;水中重法 :Va3 =
 
4 .45 %, Cv3 =4 .6%, Vt3 =2 .460 ;從上述統計指標
 
可以看出 ,同一壓實瀝青混合料試件采用不同的三種試驗方法 ,蠟封法所得到的空隙率偏差系數**小,空隙率平均值**大。說明吸水率在 .5%~ 2 .0%之間時 ,其密度或相對密度測定試驗方法應**蠟封法。這樣 ,使路面工程所測定的壓實瀝青混合料空隙率偏差系數較小 ,均勻性較好 ,試驗結果更準確可靠。
 
5 .3  吸水率大于 2 .0%時的試驗結果分析
 
從表3的試驗數據(見表3)可知, 三種方法測定
的壓實瀝青混合料的空隙率平均值 Va 、空隙率偏差系數 Cv 和試件密度平均值 Vt 為:①表干法 :Va1 =
 
6 .51 %, Cv1 =10 .3%, Vt1 =2 .373 ;②蠟封法:Va2 =
 
6 .21 %, Cv2 =4 .9%, Vt2 =2 .395 ;③水中重法:Va3
 
=5 .52 %, Cv3 =11 .9%, Vt3 =2 .427 ;從上述統計結
 
果可以看出, 表干法測定的壓實瀝青混合料空隙率平均值**大, 空隙率偏差系數比較大。這種情況可以說明 ,表干法在操作過程中,由于試件表面水未被擦干,測得的試件體積偏大, 密度偏小, 致使空隙率偏大。然而 ,蠟封法測定的空隙率偏差系數**小 ,說明這種試驗的差異性較均勻, 準確度較高。**于水中重法 , 由于壓實瀝青混合料試件吸水率大于 2 .0%,因此具有較多的水分滲入試件內部孔隙(粒料間開口空隙或粗集料開口孔隙, 或兩者兼有), 所測定的壓實瀝青混合料密度已無實際意義。所以,從水中重法測定結果也可進一步說明壓實瀝青混合料試件吸水率大于 2 .0%時 , 應采用蠟封法測定其密度或相對密度。
 
6 結語
 
綜上所述 , 壓實瀝青混合料吸水率小于 0 .5% 時 ,宜選用水中重法測定其密度(相對含水量)。在壓實瀝青混合料吸水率大于 0 .5%時, 宜選用蠟封法測定壓實瀝青混合料密度(相對含水量)。瀝青路面工程實踐也表明 :①蠟封法不僅適用于壓實瀝青混合料吸水率大于 2 %時的密度測定, 也適用于壓實瀝青混合料吸水率在 0 .5%~ 2 .0%時的密度測定 ;②采用蠟封法測定壓實瀝青混合料試件密度更準確可靠。
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