体积法检测半开级配沥青混合料的密度修正研究

　　摘 要：文章基于间断半开级配沥青混合料的特点，介绍了一些半开级配沥青混合料密度检测方法，用体积法检测半开级配试件密度误差分析并进行钻芯修正，以满足该级配沥青混合料大规模施工检测需要。

　　关键词：半开级配 沥青混合料 毛体积密度

　　1.间断半开级配沥青混合料特点

　　我国目前大部分新建高等级重载道路，尤其是南方气候特点为高温多雨地区，路基顶面需具备一定的排水功能。基层作为主要的承载结构层，考虑到强度因素，现今多采用水泥穩定碎石材料。在不采用柔性基层的情况下，同时兼顾抗裂、排水功能的间断半开级配沥青砼下面层在工程上已有成功应用实例。

　　目前广东地区部分高速公路在沥青下面层施工过程中，采用以ATB为基础经改良后的GAC-25C级配，其具有显著的间断半开级配特性[1]，空隙率设计在采用体积法检测时一般控制在8～12%。在该级配基础上采用橡胶改性沥青胶结料进行配合比设计，同时具有较强的高温性能、吸收反射裂缝能力以及排水功能。间断半开级配GAC-25C级配范围见表1。间断半开级配GAC-25C级配曲线见图1。

　　2.半开级配沥青混合料密度检测方法

　　在施工过程中，工地试验室需要对每日的拌合楼热料取样成型试件获得马歇尔标准密度，施工后还需对路面按规范频率钻芯取样检测压实度。这些工作都需要涉及到沥青混合料试件的密度试验方法。根据现行试验规范，空隙率>2%的沥青混合料一般采用以下方法检测：

　　2.1蜡封法

　　该方法是将试件置于石蜡之中进行浸泡处理，由此在试样外形成一个蜡外壳，确保试样的形状，以此为基础将试件分别置于空气以及水体两大环境中，由此得出各自所对应的质量，综合考虑浮力原理，从而得出试样体积以及对应的试件密度值。该方法的问题在于当蜡的温度较高时，在试件浸泡过程中，蜡可能会较多的渗入试件的开口孔隙当中，导致试件的密度检测值偏高。并且该方法所需时间较长，试验过程中人为因素影响也较大。由此可见该方法不利于工地试验室日常的大批量检测。

　　2.2真空塑封法

　　美国Superpave研究成果中提出，可采用真空塑封法检测大孔隙沥青混合料试件密度，真空塑封仪和塑封试件见图2。就原理层面而言，真空塑封法与蜡封法具有很多共通之处，不同之处在于塑封法是通过真空塑封设备通过负压将塑封薄膜吸入沥青砼试件表面的构造深度(表面凹陷)中，形成毛体积界面。总体来说，该方法相比蜡封法，影响密度检测准确性的因素更少，试件毛体积密度结果更为精确。但该方法的设备及塑封薄膜耗材价格较贵，出于经济性因素考虑，亦不利于工地试验室的普及推广。

　　2.3体积法

　　当采用体积法进行测量时，并未将存在于试件表面的凹陷等问题考虑在内，最终所带来的体积结果显然偏大，而所得到的毛体积密度便会减小，受此影响空隙率也会表现出偏大的趋势。体积法固然存在上述缺点，但是优势在于仅需要游标卡尺等便携设备即可，且检测速度快，对于半开级配混合料来说适用于日常施工过程大批量检测。

　　3.体积法检测半开级配试件密度误差分析及钻芯修正

　　3.1钻芯试件压实度超100%原因分析

　　从广东省某新建高速公路工程实施的间断半开级配下面层试验段情况看，路面芯样与室内马歇尔标准密度试件分别采用体积法测量密度后计算压实度，发现结果普遍超过100%的现象，最大的达到106%(GAC-25C下面层芯样毛体积密度2.268～2.330g/cm3，当日室内马歇尔试件标准密度2.181 g/cm3。压实度最低104.6%，最高106.1%，平均压实度105.5%。路面芯样试件空隙率5.2～7.6%，马歇尔标准密度试件空隙率11.5%)。

　　GAC-25C型级配为间断半开级配，为控制芯样数据离散性采用Φ152.4mm的大型马歇尔击实进行混合料设计和质量控制，相比于Φ101.6mm的标准马歇尔击实试件，组间体积参数的变异性有显著的减小。施工过程中，压路机仅按照常规次数碾压，根据图3现场取芯试件剖面来看，集料间骨架嵌挤状态良好，因此并非超压因素导致空隙率过小。

　　在此基础上，分析施工路面芯样空隙率小于标准密度试件，压实度“超100%”的原因出在体积法测试标准马歇尔试件和现场取芯试件的差异上。从混合料毛体积密度概念出发，密度测试的关键在于如何有效区分混合料试件内部和表面的各种“孔隙”，其中包括闭口孔隙、开口孔隙及试件表面的构造深度。其中开口孔隙与构造深度的区别在密级配沥青混凝土密度检测中一般容易被忽视。两者差异在于开口孔隙属于沥青砼物理孔隙的一部分，影响的是力学及路用性能。而构造深度则为沥青砼路用性能中的抗滑性能，起到行车安全作用。图4为沥青混合料表面孔隙示意图，其中I区为表面构造深度，(Ⅱ+Ⅲ)区为开口孔隙。能否分清两者区别是准确测量混合料毛体积密度的关键。

　　在GAC-25C半开级配混合料密度检测时，采用Φ100mm钻芯试件测试毛体积密度。以往经验一般是将室内击实马歇尔试件密度作为标准密度，这种做法用在连续密级配问题不大，因为连续密级配马歇尔击实试件的底部和侧面的外表通常比较密实，与切割后的钻芯试件情况接近。采用表干法检测时虽未将试件表面的构造深度与开口孔隙分开，但对最终结果影响不大。

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