CN101477019B - 基于构造深度的沥青混合料毛体积密度的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及“一种基于构造深度的沥青混合料毛体积密度的测量方法”，属于沥青混凝土设计的技术领域。本发明是基于铺砂法测量试件的构造深度，在试件上、下端面的构造深度内铺上标准砂，计算铺砂体积，据此推导出试件表面的构造深度的体积，通过常规法测量试件体积，再应用减量法得到只包含有内部开口孔隙和闭口孔隙的试件体积，该体积更接近沥青混合料的真实体积，再通过密度计算公式得到混合料的毛体积密度。本发明方法简单，易于实现，影响因素小，特别适用于密实型和半开型级配的沥青混凝土毛体积密度的测量。
Description
技术领域
属于公路与城市道路学科，沥青路面专业，沥青混凝土设计的技术领域。
背景技术
沥青混合料作为一种多孔、非均质材料，其空隙率的测定方法一直以来都是工程界研究的课题。沥青混合料的空隙包括：闭口孔隙、开口孔隙以及一部分表面构造深度。构造深度与试件开口空隙的区分，是影响沥青混合料实测密度准确性的主要问题之一。混合料表面“空隙”包含两个部分：一是混合料本身具有的表面特性——构造深度，二是混合料的开口空隙。现有的沥青混合料毛体积的测定方法有体积法、水中重法、表干法、蜡封法等。体积法量测的是试件的整个外观尺寸，包括了所有的开口孔隙、闭口孔隙以及所有的表面的构造深度，从其测定方法来看就与毛体积密度的概念不相符，而水中重法、表干法、沾蜡式蜡封法在试验过程中由于水和蜡具有一定的流动性，常常将混合料的一部分开口空隙当作构造深度测量，造成混合料的开口空隙和构造深度的混淆，密度测量失真，同时，刷蜡式蜡封法操作比较复杂，对试验人员的技术要求比较高，试验难度较大。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提供一种基于构造深度的沥青混合料毛体积密度的测量方法，采用圆柱形试件，在试件表面采用铺砂的方法得到上下顶面构造深度体积，通过数学公式得到试件的整个构造深度的体积，操作简单方便，特别适用于密实型和半开型级配的沥青混凝土毛体积密度的测量。
一种基于构造深度的沥青混合料毛体积密度的测量方法，包括如下步骤：
(1)分别计算圆柱体试件上、下两个端面的构造深度体积V1和V2，(2)计算圆柱体试件表面的构造深度的体积V3＝(V1+V2)×(2S1+S2)/2S1，S1为试件上或下端面的面积，S2为试件侧面的面积，(3)计算混合料的密度ρ0＝G/(V0-V3)，G为试件的干重，V0是试件的外表测量体积；所述步骤(1)采用如下方法实现：(A)在圆柱形试件的上端面的构造深度内铺上标准砂，(B)获取所铺标准砂的重量g，(C)计算一个端面构造深度的体积V1＝g/ρ，ρ为标准砂的密度；(D)按(A)、(B)、(C)所述步骤测量圆柱体下端面的构造深度体积V2。
所述获取所铺标准砂的重量g通过试件端面铺砂前后重量差值得到。
所述步骤(D)前需把上端面的砂清除干净。
所述标准砂的粒径为0.3-0.6mm。
本发明是基于铺砂法测量试件的构造深度，在试件上下端面的构造深度内铺上标准砂，计算铺砂体积，据此推导出试件表面的构造深度的体积，通过常规法测量试件体积，再应用减量法得到只包含有内部开口孔隙和闭口孔隙的试件体积，该体积更接近沥青混合料的真实体积，再通过密度计算公式得到混合料的毛体积密度。本发明方法简单，易于实现，影响因素小，特别适用于密实型和半开型级配的沥青混凝土毛体积密度的测量。
因为试件是圆柱形试件，所以可以通过两个端面的铺砂量来测量端面的构造深度的体积，再根据单位表面积的构造深度体积来折算整个试件表面的构造深度的体积，本发明采用的是两个端面铺砂的方法(一个端面铺砂体积推导整个试件表面的构造深度的体积，其误差很大)，在一个端面铺砂后通过减量法得到此端面的铺砂重量，清除砂粒，再在另一个端面上铺砂同法得到该端面的铺砂重量，据此得出上、下端面的构造深度的体积，通过折算，从而推导出整个试件表面的构造深度体积。
本发明方法是在现有的铺砂法测量构造深度的基础改进过来的，本发明方法与原有的沥青混合料毛体积密度的测量方法的有本质的区别，本发明是先将试件表面的构造深度体积测量出来，通过减量法得到沥青混合料的毛体积，同时铺砂法所用设备和条件都是现成的，不用添置其他设备，试验条件也很普通，克服了原有的沥青混合料毛体积密度的测量方法中需称取试件的水中重量的不足，本发明方法简单，影响因素少，可操作性好。
具体实施方式
实施例1
1.制作马歇尔击实试件：
(1)试验选用的碎石最大粒径为9.5mm，4.75mm以上的碎石含量为65％，2.36mm以上的碎石含量为27％，矿粉含量为8％的级配，4.8％的油石比，在装料过程中应保证混合料的均匀，避免将细料直接堆放在试件表面。试件进行马歇尔击实，每面击实75次，成型尺寸约为 
h＝63.5±1.3mm的圆柱形标准试件，同时制作4个平行试件。
(2)试件冷却后，脱模。
2.测量试件一个端面的构造深度的体积：
(1)将试件置于20±2℃的环境内，保温6h，在相同温度条件下进行后续步骤，
(2)选择试件的一个顶面，采用游标卡尺分别从三个角度测直径：
测量试件高度，选择不同的三个方位，h1＝63.9mm，h2＝64.0mm，h3＝64.1mm，计算平均值，记作h0＝64.0mm
(3)真空干燥后，称取试件的干重Gqi＝1154.86g，将已知密度的0.3～0.6mm的标准砂，用带有橡胶垫的模板轻轻平铺在选好的待测面上，注意应露出试件表面碎石颗粒，用毛刷将试件侧边粘留的标准砂轻轻扫掉。
(4)再次称取试件及其表面标准砂的总重Ghi＝1161.81g。
(5)计算铺砂重量g＝Ghi-Gqi＝1161.81-1154.86＝6.95g。
(6)计算一个端面构造深度的体积V1＝g/ρ，ρ为标准砂的密度。ρ＝1.4334g/cm3，则V1＝6.95/1.4334＝4.8486cm3。
(7)将试件顶面的标准砂清理干净后，按照上述(3)、(4)、(5)和(6)步骤，测试试件另一面的构造深度体积V2＝5.2364cm3
3.计算试件表面的构造深度的体积
V3＝(V1+V2)×(2S1+S2)/2S1，S1为试件上端面的面积，S2为试件侧面的面积，则V3＝(4.8486+5.2364)×(2×3.1415×(10.17/2)2+3.1415×10.17×6.40)/(2×3.1415×(10.17/2)2＝10.085×(162.462+204.384)/162.46＝22.7720
4.计算混合料的密度
ρ0＝G/(V0-V2)＝1154.86/(3.1415×(10.17/2)2×6.40-22.7720)＝2.3232g/cm3。
实验对照：
表1为一组采用构造深度法测量的SAC10混合料的密度，与表干密度(我国最常用检测方法)相比，构造深度法测量的密度，均小于表干密度，且随着油石比增加，构造深度减小，两者的误差越来越小。应该认为，这种方法是可靠的。
该方法关键在于将上下顶面的构造深度通过面积的关系折算成整个试件的构造深度。对于粒径较小、比较均匀的混合料，这种折算是可以的，对于粒径较大的混合料，由于上下顶面的构造深度与试件侧面的情况相差较大，这种折算是不科学的。因此这种方法尽管比较简便，但也有一定的局限性，仅适用于密实型和半开型级配的沥青混凝土毛体积密度的测量。但该检测方法的试验条件很普通，克服了原有的沥青混合料毛体积密度的测量方法中需称取试件的水中重量的不足，本发明方法简单，影响因素少，可操作性好。
表1：表干法与构造深度法的密度差异汇总
| 油石比 | 表干密度 | 构造深度 法密度 | 误差 | 油石比 | 表干密度 | 构造深度 法密度 | 误差 |
| 4.5-1 | 2.4464 | 2.4236 | 5.1-1 | 2.4316 | 2.4147 | ||
| 4.5-2 | 2.4562 | 2.4315 | 5.1-2 | 2.4546 | 2.4334 | ||
| 4.5-3 | 2.4497 | 2.4126 | 5.1-3 | 2.4579 | 2.4547 | ||
| 4.5-4 | 2.4588 | 2.4436 | 5.1-4 | 2.4390 | 2.4333 | ||
| 平均值 | 2.4528 | 2.4278 | 1.02％ | 平均值 | 2.4458 | 2.4340 | 0.48％ |
| 4.8-1 | 2.4528 | 2.4420 | 5.4-1 | 2.4630 | 2.4723 | ||
| 4.8-2 | 2.4354 | 2.4001 | 5.4-2 | 2.4460 | 2.4303 | ||
| 4.8-3 | 2.4485 | 2.4471 | 5.4-3 | 2.4794 | 2.4825 | ||
| 4.8-4 | 2.4327 | 2.4135 | 5.4-4 | 2.4609 | 2.4535 | ||
| 平均值 | 2.4423 | 2.4257 | 0.68％ | 平均值 | 2.4623 | 2.4596 | 0.11％ |
Claims (4)
1.一种基于构造深度的沥青混合料毛体积密度的测量方法，包括如下步骤：
(1)分别计算圆柱体试件上、下两个端面的构造深度体积V1和V2，(2)计算圆柱体试件表面的构造深度的体积V3＝(V1+V2)×(2S1+S2)/2S1，S1为试件上或下端面的面积，S2为试件侧面的面积，(3)计算混合料的密度ρ0＝G/(V0-V3)，G为试件的干重，V0是试件的外表测量体积；所述步骤(1)采用如下方法实现：(A)在圆柱形试件的上端面的构造深度内铺上标准砂，(B)获取所铺标准砂的重量g，(C)计算一个端面构造深度的体积V1＝g/ρ，ρ为标准砂的密度；(D)按(A)、(B)、(C)所述步骤测量圆柱体下端面的构造深度体积V2。
2.根据权利要求1所述的测量方法，所述获取所铺标准砂的重量g通过试件端面铺砂前后重量差值得到。
3.根据权利要求1所述的测量方法，所述步骤(D)前需把上端面的砂清除干净。
4.根据权利要求1-3任一所述的测量方法，所述标准砂的粒径为0.3-0.6mm。
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