瀝青復合料理論最高密度漬浸法檢測分析探究

文/陶莉、張俊

1 前言

瀝青路面JTGF40-2004 瀝混設計配比規范是借助實測的骨料合成毛體積密度和合成表觀密度計算來確定瀝青復合料的理論最高密度。因為骨料和瀝青間存在浸潤和吸附作用，故骨料密度一般難以實現穩定準確取值。因為復合料中存在顆粒孔隙，全部選用表觀密度或全部選用毛體積密度均不甚合理。為解決這一問題，本研究探討在實測骨料密度后，再依據結果計算瀝青復合料理論最高密度的檢測方法，以便獲得更加接近復合料密度真實狀態的測量結果。

2 骨料密度漬浸法計算

2.1 實驗準備

2.1.1 試樣通過2.36mm 標準篩過篩。

2.1.2 過篩后的骨料要放入到水中浸泡，同時要進行必要的攪拌，將表面灰塵等雜質清洗干凈，多次漂洗之后達到潔凈度的要求，且清洗環節不會造成任何的損壞。

2.2 實驗過程

2.2.1 浸水天平調整好，吊籃放在天平上放入到溢水箱內，水溫保持在20～25℃，然后將天平歸零。

2.2.2 吊籃掛在天平上放入到溢水箱內，然后進行持續注水，直到達到溢流孔高度的位置，將天平歸零，溫度達到20～25℃。

2.2.3 將調拌棒加進1 號容器中，測量調拌棒和1 號容器的總質量（M1）和水中質量（M2）。測量2 號容器的質量（M6）和水中質量（M7）[1]。

2.2.4 在180℃（非變性瀝青160℃）烘箱中，把裝有調拌棒和骨料的1 號容器加熱4h。

2.2.5 采取加熱的方式將瀝青加熱到150～160℃（非變性瀝青為130～140℃），而后對材料進行脫水處理，將裝有骨料樣品的容器取出，在1 號容器中增加1500～2000g 瀝青，而后在將相同容量的瀝青放入2 號容器中。在1號容器拌和3 分鐘，將氣泡排除，2 號容器不拌和，將其放進烤箱，且間隔20 分鐘進行1 次攪拌，該過程主要進行2 次攪拌，3 分鐘進行一次，值得注意的是操作時需要對其變化狀態進行觀察，對象若無氣泡時，需要將1 號、2 號容器取出，放在常溫環境下冷卻24 小時。

2.2.6 測量裝有瀝青、復合料和調拌棒的1 號容器的水中質量（M5）和總質量（M4）。

2.2.7 測量2 號裝有瀝青容器的水中質量（M9）和總質量（M8）。

2.3 密度計算

2.3.1 計算瀝青密度，結果保留3 位小數，根據式（1）計算，公式中γ瀝青系為瀝青的密度。

2.3.2 骨料的表觀密度，按式（2）計算，公式中γ骨料系為骨料的表觀密度；M3 為調拌棒+1 號容器+骨料的總質量。

3 瀝青復合料理論最高密度漬浸法計算

復合料實驗過程及骨料基本等同，需注意實驗過程中以下幾點。

3.1 烘箱之后能夠要做好拌和瀝青料的養生處理，此時要在1 號容器中進行，溫度為165℃（非變性瀝青140℃）不變，養生處理時長1h。然后把瀝青也放入到箱內進行烘烤。

3.2 對于瀝青進行攪拌處理時，保證溫度在140～150℃之間，然后把其取出之后合格復合料混合加入到1 號容器中，把相同數量直接放入容器內，且將瀝青加入2 號容器內，此時把1 容器攪拌處理3min，保證內部沒有氣泡，2號容器不攪拌，然后放置在溫度為140～145℃的烘箱內，每隔20min 調拌1 次，共調拌2 次，每次3min，觀察至60min，如果沒有出現氣泡的情況，取出1 號和2 號容器在室溫下冷卻12～24h。然后能夠確定瀝青材料的最高密度參數，取3 位小數，按式（2）給予計算[2]。

4 漬浸法與傳統方法數據比較

在兩種方法對比的過程中，主要按照規范的要求，以普通瀝青與典型變性瀝青、玄武巖、石灰巖為研究對象。首先，對各種骨料的密度進行測試（選擇計算規范計算法測量），在經過計算對比后，將相關復合的密度確定。

其次，選取標準的配合比，對5 組不同的材料配比進行分析，查看相關的最高密度，對表1中的礦料密度進行反復計算。

通過表1 分析可知，相關礦物料的數據比較接近，尤其是在毛體積與礦料密度等方面體現出來的數據比較接近，表2 中兩者的差距值為0.017，差值最小是0.006。

對表1 中2 種密度開展方差統計分析，結果顯示，在保證率是95%時，兩者差異性不大。其方差分析結果見表2，按照以上研究可知，在獲取最高瀝青密度環節中，采用瀝青漬浸法是主要手段，該方法的應用大大地提升了整體工程質量。

5 適用性分析

如果骨料的質量是比較穩定的，可以根據具體測量的各個尺寸骨料表觀密度和毛體積密度之下確定礦料的密度參數，就能夠得到復合料體積數據，如表1。同時，能夠達到工程質量的要求。通過合適的方式選擇確定熱料倉骨料密度參數，得到最高的密度參數，然后進行配合比設計方案。

在實踐過程中，當骨料主體特征變化大時，變異性是很大的。此時可以根據漬浸法來進行最高密度尺寸進行各個骨料體積的反酸，生產配合比做出必要的調整，以符合質量要求。經過實驗分析，通過瀝青漬浸法來確定的礦料密度和經過瀝青復合料瀝青最高密度進行相互驗算。因此，可以利用瀝青漬浸法來獲取實驗中的瀝青復合料配合比參數、路面壓密度以及進行施工質量管理[3]。

表1 礦料密度和吸水率

表3 瀝青復合料體積參數和馬歇爾穩定度實驗結果

實驗結果顯示，兩種方法獲得的瀝青復合料理論最高密度，系統數據無明顯的誤差，施工過程中能夠依據實際情況開展合理選擇應用。

表2 方差分析結果

按照結果顯示可知，通過這兩種方法的應用，能夠精確地將最高密度獲取，數據之間無差異性，具體參考表2，故而在具體項目開展中，視實際情況選擇。

6 工程實例

案例系國道S228 線的一個區段，起訖點樁號為K1000+800-K1025+220，全長24.402km，按照一級標準進行設定，該工程路基寬度為29m，結果形式主要以土路肩+路肩石以及中央分離帶等結構組成；該工程西段按照半幅施工結構設置，其結構組成為細粒式瀝青混凝土與粒式變性瀝青混凝土等材料組成結構層。瀝青復合料在確定最高密度的過程中，主要是通過漬浸法來進行，然后是配比設計確定，結果見表3 具體所示和圖1 所示。

圖1 力學GTM 參數隨石油比變化曲線

表3 數據和圖1 曲線揭示，復合石油比值為5.2%時，其安全抗剪系數達到了巔峰值，相比于GSI 其接觸位置在突變點，也就5.2%時，復合料抗剪性能是最高的，因此，通過使用石油比為5.2%的瀝青復合料能夠確定最佳的石油比數據。在進行了2年的運營之后，通過該研究方式，能夠預防早期病害問題的出現，可以延長使用壽命，避免養護保養費用過高，可以確保交通運行的安全性和舒適性[4]。

7 結語

瀝青漬浸法實驗方式進行骨料密度與瀝青復合料最高密度的檢測，可行性比較高，可以適應多種條件下的應用。通過應用瀝青漬浸法和實際測量的方式確定瀝青復合料的最高密度，然后進行兩個方面數據信息的對比和分析，保證誤差在合理的范圍內。通過應用瀝青漬浸法來確定骨料密度，而驗證了技術參數會受到人為原因的影響。實驗設備相對簡單，材料易取，具備結果穩定性高特點，能夠切實地將配比的數據判定出來，給工程施工提供基礎，也能夠產生比較高的綜合效益。