殷衛(wèi)永，李 豪，常迅夫，毛海臻，尚康寧

（河南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，河南 鄭州 450000）

瀝青混合料壓實(shí)后的空隙率是瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)過程中以及現(xiàn)場(chǎng)工程質(zhì)量評(píng)價(jià)中的重要指標(biāo)，確定空隙率需要用到混合料理論最大密度，而礦料有效相對(duì)密度又是計(jì)算確定混合料理論最大密度的關(guān)鍵指標(biāo)。

目前，在實(shí)際工程建設(shè)中，通常采用真空法實(shí)測(cè)的方法確定基質(zhì)瀝青混合料理論最大密度。但真空法試驗(yàn)過程中，存在缺陷的集料其表面瀝青膜容易破裂，導(dǎo)致部分水分穿過瀝青膜進(jìn)入集料內(nèi)部，使試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差[1-2]。試驗(yàn)中表現(xiàn)為整個(gè)試驗(yàn)過程持續(xù)有氣泡冒出，有時(shí)抽真空1h之后還有部分氣泡冒出。此外，瀝青混合料往往難以充分散開，導(dǎo)致混合料內(nèi)部包裹部分氣泡，同樣對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響。因此，通過準(zhǔn)確測(cè)量不同粒徑規(guī)格集料或集料混合料的有效相對(duì)密度，然后結(jié)合混合料油石比、瀝青密度等參數(shù)計(jì)算得到瀝青混合料的理論最大密度，能更加準(zhǔn)確、真實(shí)地反映混合料的實(shí)際情況。而現(xiàn)行規(guī)范中通過集料吸水率等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算確定的集料混合料有效相對(duì)密度是一種模糊性計(jì)算方法，瀝青吸收系數(shù)的計(jì)算帶有很大的不確定因素，用其計(jì)算的集料有效相對(duì)密度也需要進(jìn)一步完善[3-4]。

文章結(jié)合工程實(shí)例，以某一級(jí)公路的瀝青路面工程為依托，測(cè)定了其LM-1標(biāo)和LM-2標(biāo)上面層、中面層和下面層集料混合料的有效相對(duì)密度，并通過計(jì)算確定了各層的理論最大密度，然后對(duì)浸漬法和現(xiàn)行規(guī)范的試驗(yàn)方法測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較分析，為進(jìn)一步改善試驗(yàn)方法、提高工程質(zhì)量提供參考。

1 試驗(yàn)步驟

（1）按《瀝青密度與相對(duì)密度試驗(yàn)儀器》（T 0603—2011）試驗(yàn)方法測(cè)定瀝青相對(duì)密度（25℃/25℃）。

（2）將鐵盆和鋼勺空氣中質(zhì)量記為m1，水中質(zhì)量記為。

（3）取質(zhì)量為m的干燥集料在烘箱中加熱5h，溫度設(shè)置為160℃。加熱溫度與生產(chǎn)中混合料實(shí)際溫度保持一致，可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整。

（4）加熱瀝青至160℃，同時(shí)加熱另一鐵盆內(nèi)瀝青至120℃；對(duì)于改性瀝青的加熱溫度，應(yīng)適當(dāng)提高約10℃。

（5）取出試樣并置于電熱爐上，往集料中逐滴加入瀝青（瀝青溫度為160℃），然后持續(xù)攪拌30～50s，使瀝青充分分散，均勻附在集料上。

（6）停止加熱，將混合料靜置一段時(shí)間，使混合料冷卻至約120℃，然后沿盆側(cè)壁緩慢加入瀝青（瀝青溫度為120℃），直至淹沒覆蓋集料，持續(xù)攪拌幾分鐘。

（7）將混合料繼續(xù)放置，直至混合料溫度接近室溫，將鐵盆、鋼勺和瀝青混合料的總質(zhì)量記為M。

（8）在25℃水浴槽中恒溫保溫2h，將鐵盆、鋼勺和瀝青混合料的總質(zhì)量記為。

（9）按公式（1）計(jì)算集料有效相對(duì)密度。

式中：ρw為25℃水的密度；ρb為瀝青相對(duì)水的密度（25℃/25℃）。

2 結(jié)果分析

2.1 利用浸漬法測(cè)試瀝青混合料理論最大密度實(shí)測(cè)結(jié)果

該項(xiàng)目路面工程共分為L(zhǎng)M-1標(biāo)和LM-2標(biāo)兩個(gè)路面標(biāo)段。在配合比設(shè)計(jì)過程中，先按照現(xiàn)行規(guī)范，采用馬歇爾試驗(yàn)方法確定最佳各層位最佳配合比。

為進(jìn)一步檢驗(yàn)混合料體積指標(biāo)及性能，采用了浸漬法測(cè)定兩個(gè)標(biāo)段不同層位集料混合料的有效相對(duì)密度。按照上述確定的浸漬法試驗(yàn)步驟，以及通過馬歇爾配合比試驗(yàn)方法得出的最佳配合比，對(duì)LM-1標(biāo)和LM-2標(biāo)的上面層、中面層和下面層的集料混合料分別進(jìn)行有效相對(duì)密度的測(cè)定，再通過測(cè)得的結(jié)果計(jì)算出兩個(gè)標(biāo)段不同層位的瀝青混合料的理論最大密度。基于浸漬法的各標(biāo)段各層位集料混合料有效相對(duì)密度試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

由表1結(jié)果分析可知：

（1）兩個(gè)標(biāo)段上面層、中面層和下面層每個(gè)層位兩次平行試驗(yàn)結(jié)果基本一致，誤差在允許范圍內(nèi)，表明浸漬法測(cè)試集料混合料有效相對(duì)密度具有可操作性和可復(fù)現(xiàn)性，具有較強(qiáng)的實(shí)際試驗(yàn)意義。

（2）LM-1標(biāo)和LM-2標(biāo)兩個(gè)路面標(biāo)段之間，以及相同標(biāo)段不同層位之間，測(cè)試得出的有效相對(duì)密度結(jié)果存在差異，尤其是在中面層和下面層上兩個(gè)標(biāo)段的密度差別較大，這是由于施工過程中不同標(biāo)段及不同層位之間集料發(fā)生變化，導(dǎo)致集料密度、表面性質(zhì)等集料固有屬性發(fā)生變化。LM-1標(biāo)和LM-2標(biāo)上面層采用相同的集料，試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

2.2 浸漬法與規(guī)范方法測(cè)試結(jié)果對(duì)比

各標(biāo)段不同層位配合比設(shè)計(jì)過程中，按照現(xiàn)行規(guī)范方法進(jìn)行測(cè)試。為了比較浸漬法和現(xiàn)行規(guī)范方法測(cè)試得到的集料混合料有效相對(duì)密度結(jié)果的差異，將測(cè)試結(jié)果匯總對(duì)比分析，如表2所示。瀝青混合料理論最大密度為根據(jù)有效相對(duì)密度結(jié)果計(jì)算得到。

表1 基于浸漬法的各標(biāo)段各層位集料混合料有效相對(duì)密度試驗(yàn)結(jié)果

表2 浸漬法與現(xiàn)行規(guī)范方法試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

由表2結(jié)果分析可知：

（1）與現(xiàn)行規(guī)范法得到的集料混合料的有效相對(duì)密度相比，采用浸漬法測(cè)試得到的集料混合料有效相對(duì)密度呈現(xiàn)整體偏小的趨勢(shì)，利用浸漬法得到的混合料理論最大密度也偏小，導(dǎo)致計(jì)算得到的空隙率也偏小。

（2）采用浸漬法測(cè)試得到的集料混合料有效相對(duì)密度與采用現(xiàn)行規(guī)范法得到的集料混合料有效相對(duì)密度整體偏差范圍在0.02～0.04，瀝青混合料理論最大相對(duì)密度偏差也在0.02～0.04，瀝青混合料壓實(shí)后空隙率呈現(xiàn)0.7%～1.4%的偏差范圍。

（3）不同標(biāo)段之間以及相同標(biāo)段不同層位之間，集料混合料的有效相對(duì)密度和空隙率，兩種測(cè)試方法之間測(cè)試結(jié)果差異存在一定變化范圍，這主要是由于集料特性不同引起。

2.3 各標(biāo)段路面滲水系數(shù)檢驗(yàn)

由于空隙率測(cè)試和計(jì)算受到諸多參數(shù)的影響，不同測(cè)試方法之間也存在差異，相同路面的空隙率可能出現(xiàn)不同的測(cè)試結(jié)果，且空隙率不能直觀反映路面密實(shí)程度。路面滲水系數(shù)測(cè)試較為方便，不需要中間參數(shù)，結(jié)果簡(jiǎn)單明了，能直接反映路面密實(shí)程度。文章依托工程不同標(biāo)段各層位路面滲水系數(shù)測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3 不同標(biāo)段各層位滲水系數(shù)測(cè)試結(jié)果

由表3結(jié)果分析可知：

（1）LM-1標(biāo)和LM-2標(biāo)各層位滲水系數(shù)均滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，表明路面空隙率在合理范圍內(nèi)，工程質(zhì)量良好。

（2）在利用馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)方法確定的路面空隙率相同的情況下，路面滲水系數(shù)存在一定差異。

（3）浸漬法與現(xiàn)行規(guī)范法得出的空隙率差別越大，路面滲水系數(shù)越小，表明路面實(shí)際空隙率越小。

出現(xiàn)上述現(xiàn)象主要是由于采用馬歇爾配合比設(shè)計(jì)方法確定的混合料目標(biāo)空隙率一致，采用浸漬法測(cè)試得到的空隙率比采用現(xiàn)場(chǎng)規(guī)范方法得到的空隙率小。兩者空隙率測(cè)試結(jié)果偏差越大，浸漬法得到的空隙率越小，實(shí)際滲水系數(shù)測(cè)試結(jié)果也越小，兩者趨勢(shì)基本一致。表明采用浸漬法測(cè)試集料混合料密度方法是可行的，且測(cè)試結(jié)果與實(shí)際情況更為接近。實(shí)際工程中在利用現(xiàn)行規(guī)范配合比設(shè)計(jì)方法確定最佳配合比后，可采用浸漬法驗(yàn)證，進(jìn)一步確保工程質(zhì)量。

2.4 浸漬法與規(guī)范方法測(cè)試結(jié)果差異原因分析

浸漬法與規(guī)范方法測(cè)試結(jié)果存在一定差異，這是因?yàn)樵跒r青混合料中，集料表面的孔隙只有一部分能被瀝青填充，而集料的密度與很多因素有關(guān)，如集料的表面性質(zhì)、瀝青的黏度、集料粒徑的大小等[5]。具體情況如圖1所示。

從圖1可以看出，瀝青吸附集料時(shí)，開口孔隙并未完全填充，而水和空氣則是完全填充的，因此用浸漬法測(cè)試的集料混合料有效相對(duì)密度，以及計(jì)算得到的混合料理論最大密度偏小。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)滲水系數(shù)測(cè)試結(jié)果，浸漬法測(cè)試更符合現(xiàn)場(chǎng)瀝青混合料的實(shí)際情況。

3 結(jié)論

（1）由于受到集料吸水率、表面粗糙程度等集料自身特性的影響，用現(xiàn)行規(guī)范方法測(cè)定和計(jì)算的有效相對(duì)密度與用瀝青浸漬法實(shí)測(cè)的集料混合料有效相對(duì)密度存在一定差異，浸漬法得到的有效相對(duì)密度整體偏小。

（2）采用浸漬法測(cè)試得到的集料混合料的有效相對(duì)密度與采用現(xiàn)行規(guī)范法得到的集料混合料的有效相對(duì)密度整體偏差范圍在0.02～0.04。瀝青混合料壓實(shí)后空隙率呈現(xiàn)0.7%～1.4%的偏差范圍。

圖1 不同包裹介質(zhì)下集料體積

（3）集料表面吸附瀝青時(shí)，開口孔隙并未完全填充，而水和空氣則是完全填充，這是浸漬法與現(xiàn)行規(guī)范法試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)差異的主要原因。

（4）浸漬法測(cè)得的有效相對(duì)密度能真實(shí)地反映瀝青混合料的吸附情況及路面實(shí)際情況，將其作為基本參數(shù)進(jìn)行混合料理論最大密度的計(jì)算是合理的。實(shí)際應(yīng)用過程中，實(shí)際工程中在利用現(xiàn)行規(guī)范配合比設(shè)計(jì)方法確定最佳配合比后，可采用浸漬法驗(yàn)證，進(jìn)一步確保工程質(zhì)量。