沥青复合料理论最高密度渍浸法检测分析探究

文/陶莉、张俊

1 前言

沥青路面JTGF40-2004 沥混设计配比规范是借助实测的骨料合成毛体积密度和合成表观密度计算来确定沥青复合料的理论最高密度。因为骨料和沥青间存在浸润和吸附作用，故骨料密度一般难以实现稳定准确取值。因为复合料中存在颗粒孔隙，全部选用表观密度或全部选用毛体积密度均不甚合理。为解决这一问题，本研究探讨在实测骨料密度后，再依据结果计算沥青复合料理论最高密度的检测方法，以便获得更加接近复合料密度真实状态的测量结果。

2 骨料密度渍浸法计算

2.1 实验准备

2.1.1 试样通过2.36mm 标准筛过筛。

2.1.2 过筛后的骨料要放入到水中浸泡，同时要进行必要的搅拌，将表面灰尘等杂质清洗干净，多次漂洗之后达到洁净度的要求，且清洗环节不会造成任何的损坏。

2.2 实验过程

2.2.1 浸水天平调整好，吊篮放在天平上放入到溢水箱内，水温保持在20～25℃，然后将天平归零。

2.2.2 吊篮挂在天平上放入到溢水箱内，然后进行持续注水，直到达到溢流孔高度的位置，将天平归零，温度达到20～25℃。

2.2.3 将调拌棒加进1 号容器中，测量调拌棒和1 号容器的总质量（M1）和水中质量（M2）。测量2 号容器的质量（M6）和水中质量（M7）[1]。

2.2.4 在180℃（非变性沥青160℃）烘箱中，把装有调拌棒和骨料的1 号容器加热4h。

2.2.5 采取加热的方式将沥青加热到150～160℃（非变性沥青为130～140℃），而后对材料进行脱水处理，将装有骨料样品的容器取出，在1 号容器中增加1500～2000g 沥青，而后在将相同容量的沥青放入2 号容器中。在1号容器拌和3 分钟，将气泡排除，2 号容器不拌和，将其放进烤箱，且间隔20 分钟进行1 次搅拌，该过程主要进行2 次搅拌，3 分钟进行一次，值得注意的是操作时需要对其变化状态进行观察，对象若无气泡时，需要将1 号、2 号容器取出，放在常温环境下冷却24 小时。

2.2.6 测量装有沥青、复合料和调拌棒的1 号容器的水中质量（M5）和总质量（M4）。

2.2.7 测量2 号装有沥青容器的水中质量（M9）和总质量（M8）。

2.3 密度计算

2.3.1 计算沥青密度，结果保留3 位小数，根据式（1）计算，公式中γ沥青系为沥青的密度。

2.3.2 骨料的表观密度，按式（2）计算，公式中γ骨料系为骨料的表观密度；M3 为调拌棒+1 号容器+骨料的总质量。

3 沥青复合料理论最高密度渍浸法计算

复合料实验过程及骨料基本等同，需注意实验过程中以下几点。

3.1 烘箱之后能够要做好拌和沥青料的养生处理，此时要在1 号容器中进行，温度为165℃（非变性沥青140℃）不变，养生处理时长1h。然后把沥青也放入到箱内进行烘烤。

3.2 对于沥青进行搅拌处理时，保证温度在140～150℃之间，然后把其取出之后合格复合料混合加入到1 号容器中，把相同数量直接放入容器内，且将沥青加入2 号容器内，此时把1 容器搅拌处理3min，保证内部没有气泡，2号容器不搅拌，然后放置在温度为140～145℃的烘箱内，每隔20min 调拌1 次，共调拌2 次，每次3min，观察至60min，如果没有出现气泡的情况，取出1 号和2 号容器在室温下冷却12～24h。然后能够确定沥青材料的最高密度参数，取3 位小数，按式（2）给予计算[2]。

4 渍浸法与传统方法数据比较

在两种方法对比的过程中，主要按照规范的要求，以普通沥青与典型变性沥青、玄武岩、石灰岩为研究对象。首先，对各种骨料的密度进行测试（选择计算规范计算法测量），在经过计算对比后，将相关复合的密度确定。

其次，选取标准的配合比，对5 组不同的材料配比进行分析，查看相关的最高密度，对表1中的矿料密度进行反复计算。

通过表1 分析可知，相关矿物料的数据比较接近，尤其是在毛体积与矿料密度等方面体现出来的数据比较接近，表2 中两者的差距值为0.017，差值最小是0.006。

对表1 中2 种密度开展方差统计分析，结果显示，在保证率是95%时，两者差异性不大。其方差分析结果见表2，按照以上研究可知，在获取最高沥青密度环节中，采用沥青渍浸法是主要手段，该方法的应用大大地提升了整体工程质量。

5 适用性分析

如果骨料的质量是比较稳定的，可以根据具体测量的各个尺寸骨料表观密度和毛体积密度之下确定矿料的密度参数，就能够得到复合料体积数据，如表1。同时，能够达到工程质量的要求。通过合适的方式选择确定热料仓骨料密度参数，得到最高的密度参数，然后进行配合比设计方案。

在实践过程中，当骨料主体特征变化大时，变异性是很大的。此时可以根据渍浸法来进行最高密度尺寸进行各个骨料体积的反酸，生产配合比做出必要的调整，以符合质量要求。经过实验分析，通过沥青渍浸法来确定的矿料密度和经过沥青复合料沥青最高密度进行相互验算。因此，可以利用沥青渍浸法来获取实验中的沥青复合料配合比参数、路面压密度以及进行施工质量管理[3]。

表1 矿料密度和吸水率

表3 沥青复合料体积参数和马歇尔稳定度实验结果

实验结果显示，两种方法获得的沥青复合料理论最高密度，系统数据无明显的误差，施工过程中能够依据实际情况开展合理选择应用。

表2 方差分析结果

按照结果显示可知，通过这两种方法的应用，能够精确地将最高密度获取，数据之间无差异性，具体参考表2，故而在具体项目开展中，视实际情况选择。

6 工程实例

案例系国道S228 线的一个区段，起讫点桩号为K1000+800-K1025+220，全长24.402km，按照一级标准进行设定，该工程路基宽度为29m，结果形式主要以土路肩+路肩石以及中央分离带等结构组成；该工程西段按照半幅施工结构设置，其结构组成为细粒式沥青混凝土与粒式变性沥青混凝土等材料组成结构层。沥青复合料在确定最高密度的过程中，主要是通过渍浸法来进行，然后是配比设计确定，结果见表3 具体所示和图1 所示。

图1 力学GTM 参数随石油比变化曲线

表3 数据和图1 曲线揭示，复合石油比值为5.2%时，其安全抗剪系数达到了巅峰值，相比于GSI 其接触位置在突变点，也就5.2%时，复合料抗剪性能是最高的，因此，通过使用石油比为5.2%的沥青复合料能够确定最佳的石油比数据。在进行了2年的运营之后，通过该研究方式，能够预防早期病害问题的出现，可以延长使用寿命，避免养护保养费用过高，可以确保交通运行的安全性和舒适性[4]。

7 结语

沥青渍浸法实验方式进行骨料密度与沥青复合料最高密度的检测，可行性比较高，可以适应多种条件下的应用。通过应用沥青渍浸法和实际测量的方式确定沥青复合料的最高密度，然后进行两个方面数据信息的对比和分析，保证误差在合理的范围内。通过应用沥青渍浸法来确定骨料密度，而验证了技术参数会受到人为原因的影响。实验设备相对简单，材料易取，具备结果稳定性高特点，能够切实地将配比的数据判定出来，给工程施工提供基础，也能够产生比较高的综合效益。