沥青混合料马歇尔试件密度测法比较

摘要对我国沥青混合料马歇尔试件的密度测定方法作一个比较，对有的测法中存在的问题提出一些看法或改进建议，并根据各种测法的原理提出不同情况下建议使用的方法。

关键词沥青混合料马歇尔试件密度测定方法

在沥青混合料配合比设计及成品检验过程中，马歇尔试件的密度测定是一项很关键的工作，是计算空隙率和沥青饱和度等物理指标的基础数据。马歇尔试件密度测定的精度，在一定程度上决定了对沥青混合料空隙率等物理指标的评定。我国现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》主要规定了四种方法，即体积法、水中重法、表干法和蜡封法。下面即研究一下每种测法及其优劣。

1 体积法

体积法是先称出干燥试件的质量，然后用游标卡尺量出试件的直径和高度，据此计算密度，公式如下：p s=ma/V ,

p：试件的毛体积密度（g/cm3）;

ma：干燥试件的空气中质量（g）;

V:试件的毛体积（cm3），V=丌d2h/4,其中d为圆柱体试件的直径（cm），h 为试件的高度（cm）。直径d是量试件的上下两处，取平均值；高度h是取十字对称四次测定的平均值。这种测法，测比较准确的干质量是没有问题的; 由于试件的制作都用的是标准试模，且试件成型12h以后才脱模，所以脱模后试件变形很小，直径和标准试模的直径相差无几（但做试件前一定要将试模涂刷足够的脱模剂，否则脱膜时阻力过大，易使试件变形）；测四个方向的高度也易测准，再取平均值，误差更小，所以测得的密度值是比较确定的。但要注意，测直径与高度时，要选择恰当的位置，不能将游标卡尺放在试件的开口孔隙处。测高度时可用两片和试件直径相同且光滑等厚的硬塑料板夹住试件，量完总高度再减去两片塑料板的厚度，这样能减小试件的局部不平整对高度测量的影响。这种方法测得的体积是试件包括全部开口孔隙在内的规则形状的体积。这

种测法对试件上下表面及侧面导致试件内部与表面密度不均匀的影响没有考虑（试模限制使试件表面的孔隙只能由表面内侧的细料填充，所以孔隙偏大。而且集料越粗，孔隙越大，这种影响也越大）。所以测得的密度比内部均匀体的密度偏小。

规范规定，这种方法仅适用于空隙率较大的沥青碎石混合料及大空隙率透水性开级配沥青混合料试件使用。

2 水中重法

这种方法是先称出试件的干质量，然后浸入水中Imai n,这时如果天平读数

稳定，读出水中重，由此得出体积而计算密度，计算公式为：

p s=ma pw^ （ma 一mw ）

p:试件的视密度（g/cm3）；

mw：试件的水中质量（g）;

pw常温水的密度（?I/cm3）。

此法测出的体积是包括少量毛细孔隙和封闭孔隙在内的体积，而不包括较大的开口孔隙的体积。此种方法考虑了试模限制造成的试件内部与表面的不均匀性，但由于除去的表面孔隙过多，使测得的密度比试件内部均匀体的密度偏大。规范中规定，只有吸水率小于2％的I 型沥青混合料试件才能用水中重法。规范后《说明》中又说，判断能否用此法，就看试件浸水后Imin 内天平能否稳住。但实践中，很多粗粒式沥青混凝土，即使吸水率达到30％以上，仍能在1min 内读数稳定（精确度为0. 05g的电子天平），甚至0. 5min内就能稳定，而且有的试件空隙率过大时，测得的密度反而比更密实的试件大。（所以《说明》中的说

法是不确切的，用此法必须在称完试件水中重后测吸水率。再者，使用了吸水性大的集料的沥青混合料试件也不能用此法。

3 表干法

表干法是称出干燥试件的质量，浸入益流水箱中，测出水中重，再称取表干质量，然后计算吸水率、密度。计算公式为：

吸水率Sa=（mf—ma ）/ （mf —mw%100%

mf：试件的表干质量（g）；

当Sa <2%时，可计算密度，

p s=map w/ （mf?mw）

p：试件的表干密度（g/cm3）；

其余符号同上。

此种测法测得的体积是近似于体积法测得的体积，但由于试件浸水饱和后人为擦拭表面，使表面不能形成极平的形状。

由于擦拭试件表面使表面大孔隙变小，所以测得的密度更接近于内部均匀体的密度。但是不同的人擦拭程度不同，使测得的结果有一定差距。

这种方法适用于表面较粗但较密实的I型或U型沥青混合料试件，但不能用于吸水率大于2%的沥青混合料试件。

4 蜡封法

蜡封法是先称出试件的空气中质量，然后称出蜡封试件的空气中质量和水中质量，再测出石蜡的比重，据此计算密度，计算公式为：

p s=map w/ [mp—mc 一（mp—ma ）/ Y p]

p：试件的毛体积密（g/cm3）；

mp：蜡封试件的空气中质量(g);

me：蜡封试件的水中质量(g)；

丫p在常温下石蜡与水的相对密度。

其余符号同上。

这种方法用的体积是蜡封后试件的总体积减去试件上蜡的体积，这个体积包括了蜡不能浸入的小孔隙的体积：

试件浸入石蜡液中的时间长短不同，就会使表面孔隙吸入的石蜡量不同，所以使测得的结果不很稳定。但总得来看，这种测法测得的密度略大于试件内部均匀体的密度。

此法适用于各种沥青混合料马歇尔试件。当吸水率大于2%的I型或U型沥

青混合料试件以及沥青碎石混合料试件，不能用水中重法或表干法测定密度时，则必须用蜡封法。

通过对以上四种方法的对比，我们得出以下结论：

(1) 对于同一试件，通常有如下关系：

P水中重法＞卩表于法"蜡封法＞P体积法，并且空隙率越大，这种关系越明显。

(2) 做配合比设计时，尤其是做粗粒式沥青混凝土配合比设计时，最好用蜡封法，因沥青含量不同的试件空隙率差别较大，有时因吸水率差别较大，甚至不能统一使用水中重法或表干法。再者，当用了吸水性较大的集料时，必须用蜡封法。在做大孔隙、开级配的沥青混合料配合比设计时，可参考使用体积法和蜡封法测得的密度的平均值。但要注意，蜡封一定要保证试件不透水，并且在称重、蜡封过程中不能碰掉试件上的集料。

(3) 在生产控制中，最具有可比性的方法就是体积法，因为体积法的实验数据最稳

定。当混合料的密度比较稳定时，则可以根据规范采用合适的方法。

(4) 如果要研究试件内部均匀体的性质时，最好采用蜡封法或表干法。因为界面对密度的影响，使体积法和水中重法测得的密度与试件内部均匀体的密度差别较大，而蜡封法或表干法所测密度与试件内部均匀体的密度比较接近。