CN101614646B - 粗集料间隙率的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粗集料间隙率的测定方法，要解决的技术问题是粗集料间隙率测定结果与沥青混合料中粗集料间隙率测定结果具有可比性。本发明的方法包括以下步骤：用干捣实法测定粗集料的间隙率，在粗集料中加入矿粉和沥青，将粗集料、矿粉和沥青混合，成型试件，测定毛体积相对密度、粗集料的质量占总质量的百分比、粗集料对水的合成毛体积相对密度，计算试件中粗集料的间隙率。本发明与现有技术相比，在粗集料中加入矿粉和沥青，测量方法与沥青混合料中粗集料间隙率方法相同，测量结果具有可比性，据此形成的粗集料骨架嵌挤标准更加科学的评价了沥青混合料中粗集料骨架嵌挤程度。

Description

粗集料间隙率的测定方法

技术领域

本发明涉及一种道路工程材料体积指标的测定方法，特别是一种用于配置沥青混合料的粗集料间隙率的测定方法。

背景技术

粗集料间隙率是美国道路工程师在引进沥青马蹄脂混合料(简称SMA)的过程中，为了强调粗集料骨架的重要性而提出来的。美国按照AASHTO T19方法或ASTM C29方法测定粗集料干捣实状态下的间隙率VCA_DRC，％。我国现行的《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)也采用与美国AASHTO T19相同的方法测定粗集料间隙率VCA_DRC。然而，干捣实方法测定的粗集料间隙率与沥青混合料中粗集料间隙率的测量方法相比，存在如下的不同：(1)试件成型方法不同，前者用铁棒插捣密实，后者为重锤冲击压实，两者的击实功无可比性；(2)试样的体积不同，前者试样的体积为10L，后者体积约0.5148L，导致了试样体积测量精度的差异；(3)测量试样体积时，对试样表面空隙的计算方法不同，前者在测量时，包括了试样表面的所有空隙；而测量混合料中粗集料间隙率VCA_mix时，用表干法测量试样的毛体积密度，只包括了试样表面的部分空隙。另外，干捣实法并不能使粗集料颗粒的空间排列达到最紧密状态，使得该法测得的粗集料间隙率的结果偏大，因此，在干捣实的条件下形成的粗集料骨架结构仍有较大的可变性，粗集料颗粒仍有较大的位移空间。若以干捣实方法测定的粗集料间隙率为标准进行沥青混合料组成设计，必然会造成沥青路面的高温稳定性不足，导致车辙现象的发生，严重影响路面使用性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种粗集料间隙率的测定方法，要解决的技术问题是粗集料间隙率测定结果与沥青混合料中粗集料间隙率测定结果具有可比性。

本发明采用以下技术方案：一种粗集料间隙率的测定方法，包括以下步骤：一、用干捣实法测定粗集料的间隙率(VCA_DRC)，％；二、在粗集料中加入矿粉和沥青，使得粗集料∶矿粉∶沥青的质量比为 $\frac{100-{\mathrm{VCA}}_{\mathrm{DRC}}}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{ca}}}:\frac{100-\mathrm{VC}{A}_{\mathrm{DRC}}-V_{\mathrm{be}}-4}{{\mathrm{\γ}}_p}:\frac{V_{\mathrm{be}}}{{\mathrm{\γ}}_b},$ 其中，γ_ca为粗集料对水的合成毛体积相对密度，γ_p为矿粉对水的表观相对密度，γ_b为沥青对水的相对密度；三、将粗集料、矿粉和沥青混合，采用与沥青混合料组成设计时相同的成型方法，在相同的温度下，成型相同尺寸的试件；四、测定试件的毛体积相对密度(γ_f)、试件中粗集料的质量占试件总质量的百分比(P_ca)，％、粗集料对水的合成毛体积相对密度(γ_ca)；五、计算试件中粗集料的间隙率(VCA₀)，％。粗集料间隙率VCA₀的计算式为：

${\mathrm{VCA}}_0=100-\frac{{\mathrm{\γ}}_f\×P_{\mathrm{ca}}}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{ca}}}$

本发明的粗集料∶矿粉∶沥青的体积比为(100-VCA_DRC)∶(100-VCA_DRC-V_be-4)∶V_be。

本发明的沥青的体积比V_be的取值根据《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中表5.3.3-1和表5.3.3-3求得。

本发明与现有技术相比，在粗集料中加入适量的矿粉和沥青，采用与沥青混合料组成设计时相同的成型方法成型试件，测量方法与沥青混合料中粗集料间隙率测量方法相同，测量结果更加具有可比性，据此形成的粗集料骨架嵌挤标准更加科学的评价了沥青混合料中粗集料骨架嵌挤程度，设计出的沥青混合料中粗集料颗粒更加稳定，从而提高了沥青路面的高温抗变形能力。

附图说明式

图1是本发明的测定流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步详细说明。本发明粗集料间隙率的测定方法，包括以下步骤：一、用干捣实法测定粗集料的间隙率VCA_DRC，％；二、在粗集料中加入适量的矿粉和沥青，粗集料∶矿粉∶沥青的质量比为 $\frac{100-{\mathrm{VCA}}_{\mathrm{DRC}}}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{ca}}}:\frac{100-\mathrm{VC}{A}_{\mathrm{DRC}}-V_{\mathrm{be}}-4}{{\mathrm{\γ}}_p}:\frac{V_{\mathrm{be}}}{{\mathrm{\γ}}_b},$ 其中，γ_ca为粗集料对水的合成毛体积相对密度，γ_p为矿粉对水的表观相对密度，γ_b为沥青对水的相对密度，V_be的取值根据《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中表5.3.3-1和表5.3.3-3求得；三、将粗集料、矿粉和沥青混合，采用与沥青混合料组成设计时相同的成型方法，在相同的温度下，成型同尺寸的试件；四、测定试件的毛体积相对密度γ_f、试件中粗集料的质量占试件总质量的百分比P_ca，％、粗集料对水的合成毛体积相对密度γ_ca；五、计算试件中粗集料的间隙率VCA₀，％。粗集料间隙率VCA₀的计算式为：

${\mathrm{VCA}}_0=100-\frac{{\mathrm{\γ}}_f\×P_{\mathrm{ca}}}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{ca}}}$

实施例，如图1所示，

一、用干捣实法测定粗集料的VCA_DRC。采用广州贵田料场的花岗岩石料，粗集料级配见表1。用干捣实法测得VCA_DRC为41.5％。

二、粗集料∶矿粉∶沥青的体积比为(100-VCA_DRC)∶(100-VCA_DRC-V_be-4)∶V_be。V_be的取值根据《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中表5.3.3-1和表5.3.3-3求得。以SMA混合料为例，V_be＝VMA-VV＝12％～14％，考虑到南方高温气候对混合料高温性能的特殊要求，取V_be＝12％。计算得粗集料、矿粉、沥青体积比为58.5∶25.5∶12。

三、分别测得粗集料的毛体积相对密度、矿粉的表观相对密度和沥青的相对密度，将粗集料∶矿粉∶沥青的体积比换算成质量比为155.03∶69.36∶12.36，如表2所示。

四、采用与沥青混合料组成设计时相同的成型方法，本例采用马歇尔击实成型方法，在相同的温度下，用相同的击实次数，成型相同尺寸的试件。

五、检测试件的体积指标，γ_f为表干法测定的试件的毛体积相对密度；P_ca为试件中粗集料的质量占试件总质量的百分比，％；γ_ca为粗集料对水的合成毛体积相对密度。

六、计算试件中粗集料间隙率VCA₀：

${\mathrm{VCA}}_0=100-\frac{{\mathrm{\γ}}_f\×P_{\mathrm{ca}}}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{ca}}}$

表3给出了马歇尔试件的体积指标的试验结果。由表3可见，随着击实次数的增加，试件中粗集料间隙率VCA_mix逐渐减小。采用与混合料组成设计时相同的击实次数。《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)规定：“SMA混合料的标准击实次数为双面50次，根据需要也可以采用双面击实75次。”考虑到南方高温气候的影响，本发明的方法采用击实次数为双面75次的测定结果。即VCA₀＝39.57％。而干捣实法测定的粗集料的间隙率VCA_DRC为41.5％，明显大于本发明方法测定的粗集料间隙率VCA₀。

本发明的优点是：一是本发明粗集料间隙率测定时，加入一定量的矿粉和沥青后，使得粗集料颗粒间的接触状态与混合料中粗集料的接触状态相同；二是试件的成型方法和尺寸与混合料组成设计时试件的成型方法和尺寸相同；三是粗集料间隙率的计算方法与沥青混合料中粗集料间隙率的计算方法相同。使得粗集料间隙率的测定结果与沥青混合料中粗集料间隙率测定结果更具可比性。应用本发明的测定结果作为混合料中粗集料骨架嵌挤的标准，设计出的沥青混合料中粗集料颗粒更加稳定，从而有效地提高了沥青路面的高温抗变形能力。

表1粗集料的筛分结果

孔筛(mm)	19	16	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
												通过率(％)	100	90	40	2	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

表2试件中各种材料比例的计算结果

材料名称	粗集料	矿粉	沥青
				体积(％)	58.5	25.5	12
密度(kg/cm3)	2.65	2.72	1.03
				质量(％·kg/cm3)	155.03	69.36	12.36

表3马歇尔试件体积指标的试验结果

击实次数(次/面)	密度(kg/cm3)	空隙率(％)	VCAmix(％)
				30	2.321	8.73	42.63
40	2.345	7.79	42.04
				50	2.402	5.54	40.63
75	2.445	3.85	39.57

Claims (1)

1.一种粗集料间隙率的测定方法，该粗集料为SMA混合料，该测定方法包括以下步骤：一、用干捣实法测定粗集料的间隙率VCA_DRC％；二、在粗集料中加入矿粉和沥青，使得粗集料∶矿粉∶沥青的质量比为

其中，γ_ca为粗集料对水的合成毛体积相对密度，γ_p为矿粉对水的表观相对密度，γ_b为沥青对水的相对密度，沥青的体积比V_be％＝12％～14％；三、将粗集料、矿粉和沥青混合，采用与沥青混合料组成设计时相同的成型方法，即马歇尔击实成型方法，在相同的温度下，成型相同尺寸的试件；四、测定试件的毛体积相对密度γ_f、试件中粗集料的质量占试件总质量的百分比P_ca％、粗集料对水的合成毛体积相对密度γ_ca；五、计算试件中粗集料的间隙率VCA₀％，

该粗集料∶矿粉∶沥青的体积比为(100-VCA_DRC)∶(100-VCA_DRC-V_be-4)∶V_be。