改性沥青计算法计算理论最大相对密度
沥青混合料GTM法和马歇尔法的比较研究
河南交通职业技术学院毕业论文题目：沥青混合料GTM法和马歇尔法的比较研究系别：公路学院专业：道路桥梁工程技术班级：******姓名：******学号：*******指导教师：*******沥青混合料GTM法和马歇尔法的比较研究摘要：沥青混合料的结构和性能与成型方法密切相关，本文对同一级配的AC-13混合料，分别按GTM法和马歇尔法进行试验，并对其试验结果作了对比分析，得出振动法成型的混合料的性能明显优于马歇尔法确定的混合料的性能。
关键词：GTM法马歇尔法沥青混合料比较目录摘要 (2)前言 (4)一、原材料 (5)二、仪器参数 (5)三、确定混合料设计级配及工程级配范围 (5)3.1确定混合料初拟合成级配 (5)3.2确定混合料设计级配及工程级配范围 (5)四、施工影响预防处理措施 (6)4.1试验温度 (6)4.2旋转试验及最佳油石比的确定 (7)五路用性能及对比分析 (7)5.1最佳油石比 (7)5.2试件密度 (8)5.3体积参数 (10)5.4试件密度 (11)5.4.1高温抗车辙能力 (11)5.4.2低温抗裂能力 (11)5.4.3抗水损害能力 (12)5.4.4关于GTM方法设计的沥青混合料耐久性 (12)六结论 (13)七致谢 (13)参考文献 (14)前言GTM（Gyratory Testing Machine）旋转试验机不仅仅是一种试件成型设备，其成型试件的优点也不仅仅是最大限度地模拟了路面施工时的碾压工况，更为有价值的是，它以汽车轮胎的接地压强作为成型试件的一个主要控制条件，不固定压实功能而以沥青混合料试件达到极限平衡状态作为结束条件，而且在试验过程中能够反映沥青混合料的物理力学特性。
由设计过程，GTM设计方法根据混合料力学指标的变化规律确定最大油石比,实现了根据性能设计沥青混合料的目标。
但该试验方法确定的混合料的性能究竟如何，尚需与马歇尔方法确定的混合料的性能进行比较验证。
最大理论相对密度计算方法
沥青混合料理论最大相对密度计算方法①计算矿料混合料的合成毛体积相对密度γsbγsb =nn P P P γγγ...1002211++ 1P 、2P …、n P -------各种矿料成分的配比，其和为100；1γ、2γ…、n γ---------各种矿料相应的毛体积相对密度，2.36mm 以上集料按T0304方法测定，2.36mm 以下集料按T0330方法测定，矿粉以表观相对密度替代。
②计算矿料混合料的合成表观相对密度γsaγsa =nn P P P γγγ...1002211++ 1P 、2P …、n P -------各种矿料成分的配比，其和为100；1γ、2γ…、n γ---------各种矿料相应的表观相对相对密度。
③而在我国现行的《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F ——2004）也有规定，它对改性沥青及SMA 等难以分散的混合料，沿用了上面经验公式并对式中的经验常数C 更改为合成矿料的沥青吸收系数，这应该是对系数的最好定义，并给出了计算公式：C=0.033ωx 2-0.2936ωx +0.9339ωx =(sb γ1–sa γ1)×100式中： C ——合成矿料的沥青吸收系数；γsb ——矿料的合成毛体积相对密度；γsa ——矿料的合成表观相对密度；ωx ——矿料的合成吸水率。
沥青吸收系数的公式是我国学者经过试验研究，当C 值采用0.8时，吸水率为0.482；当C 值采用0.6时，吸水率为1.338；当C 值采用0.5时，吸水率为1.871。
在四川地区，对于石灰石，其吸水率在0.5左右，C 值取0.8有其合理性，而对某些地区，在沥青配合比设计时，直接取集料的表观密度和毛体积密度的中值计算理论最大相对密度，即C 值取0.5，这并不适合四川地区，建议最好通过吸水率计算所得的C 值作为确定理论最大相对密度的依据。
④采用集料有效相对密度计算混合料的理论最大相对密度，并给出了有效密度的经验公式：γse =C×γsa +（1-C ）×γsb式中：γse ——合成矿料有效相对密度；C ——经验常数，通常采用0.8,吸水性集料时采用0.5或者0.6；γsb ——矿料的合成毛体积相对密度；γsa ——矿料的合成表观相对密度。
浸渍法与规范法测试沥青混合料理论最大密度对比分析
2020年第4期吉林交通科技SCIENCEANDTECHNOLOGYOFJILINCOMMUNICATIONS^试验检测系^-=^浸溃法与规范法测试沥青混合料理论最大密度对比分析殷卫永李豪常迅夫毛海臻尚康宁河南省交通规划设计研究院股份有限公司(郑州450000)【内容摘要】本文介绍了沥青浸渍法在沥青混合料集料有效相对密度和理论最大密度测定中的应用，并与现行规范方法试验结果对比分析，检验现场渗水系数。
试验结果表明：采用浸渍法测试得到的集料混合 料的有效相对密度比采用现行规范法得到的集料混合料的有效相对密度整体偏小，偏差在0.02~0.04范围 内。
试件空隙率偏小0.7%~1.4%。
沥青浸渍法的测试结果更符合沥青混合料的现场实际情况。
【关键词】沥青浸渍法有效相对密度理论最大密度1引言沥青混合料压实后空隙率是沥青混合料配合比 设计过程以及现场工程质量评价中的重要指标，确 定空隙率需要用到混合料理论最大密度，而矿料有 效相对密度是计算确定混合料理论最大密度的关键 指标。
目前实际工程建设中，确定基质沥青混合料理 论最大密度的方法通常采用真空法实测。
但在真空 法试验过程中，有缺陷集料表面的沥青膜容易破裂，导致部分水分穿过沥青膜进人集料内部，引起试验 结果偏差。
试验中表现为整个试验过程持续有气泡 冒出，有时抽真空lh之后还有部分气泡冒出。
此外,沥青混合料往往难以充分分散开，导致混合料内部 包裹部分气泡，同样对最大密度测量造成影响。
因此，通过准确测量不同粒径规格集料或集料混合料 的有效相对密度，然后结合混合料油石比、沥青密度 等参数计算得到沥青混合料的理论最大密度，能更 加准确真实反映混合料实际情况。
而现行规范中通 过集料吸水率等参数进行计算确定的集料混合料有 效相对密度是一种模糊性计算方法，沥青吸收系数 的计算带有很大的不确定因素，用其计算的集料有 效相对密度也需要进一步完善。
本文结合工程经验，以某一级公路的沥青路面 工程为依托，测定了 LM-1标和LM-2标上面层、中面层和下面层集料混合料的有效相对密度，并通过计算的方式确定了各层的理论最大密度，并对浸渍法和现行规范的试验方法测试结果进行比较分析，为进一步改善试验方法，提高工程质量提供参考。
沥青混合料理论最大相对密度试验方法研究
3
2 试验部分
2.1 原材料
2.1.1 沥青 采用泸州中海油 AH-70＃沥青，其技术指标如表 1： 表 1 沥青技术指标测定结果 试验项目 针入度（25℃，100g，5s）/0.1mm 延度（15/5℃，5cm/min）/cm 软化点 TR&B/℃ 密度/g/cm3 2.1.2 石料和矿粉 集料采用新都碎石，填料采用都江堰矿粉，其密度如下表： 规范指标 AH-70 60-80 ≥100 ≥46 —— 66.5 >150 47.8 1.006 试验结果
0. 48 2
0.6
C值
0.4 0.2 0.0 0 0.5 1
1. 33 8
1.5
1. 87 1
2
2.5
3
3.5
4
4.5
合成矿料吸水率（%）
由此可知，当 C 值采用 0.8 时，吸水率为 0.482；当 C 值采用 0.6 时，吸水率为 1.338； 当 C 值采用 0.5 时，吸水率为 1.871。在四川地区，对于石灰石，其吸水率在 0.5 左右，C 值取 0.8 有其合理性，而对某些地区，在沥青配合比设计时，直接取集料的表观密度和毛 体积密度的中值计算理论最大相对密度，即 C 值取 0.5，这并不适合四川地区，建议最好 通过吸水率计算所得的 C 值作为确定理论最大相对密度的依据。 对非改性沥青混合料，宜以预估的最佳油石比拌和两组混合料，采用真空法实测最大 理论相对密度，取平均值。然后反算合成矿料的有效相对密度，公式如下： γse =
5
由表 3 可知， 真空实测法所得的理论最大相对密度平行试验的标准差小 （小于 0.001） ， 变异性也小（小于 0.004） ，由此可见，真空实测法所测理论最大相对密度的复现性好，其 结果理论上认为是准确的。这必须建立在严格按照规程试验，如混合料必须分散仔细。 由表 4 可知，有效相对密度法和真空法所得结果比较接近，而且在表观理论最大相对 密度和毛体积理论最大相对密度之间，由此可见，采用有效相对密度法所得理论最大相对 密度也能准确地反映混合料理论最大相对密度地真实性，也就是说，不管是非改性沥青还 是改性沥青，采用有效相对密度法计算理论最大相对密度是可行的。采用溶剂法所得结果 误差很大，有的结果甚至大于理论最大表观相对密度，说明采用溶剂法很难准确反映混合 料的真实情况，认为因素影响较大，这是由于混合料的沥青膜很容易遭到溶剂的破坏，试 验时不容易掌握，造成结果偏大，进行配合比设计时，用油量将偏高，容易造成泛油。我 们再来看看它们对配合比最佳油石比大小的影响，有效密度法和真空法所得结果接近 4.6%，比表观理论相对密度和溶剂法所得最佳油石比小 0.2%， 比毛体积理论最大相对密 度所得最佳油石比大 0.4%，由此可见，不同方法所得结果差距是相当大的，也就是说考虑 集料对沥青的吸收情况是非常有必要的。 综上可知，在设计沥青配合比时，可以根据真空法和有效密度计算法所得结果的一致 性来检验混合料理论最大相对密度的真实性。
沥青规范新旧变化
本规程包括99个测定沥青和沥青混合料的基本工程性质的试验项目。
其中沥青试验54个，沥青混合料试验45个。
其中对原规程修订了43项，增补了13项，删除了2项。
随着公路建设事业的发展，沥青路面材料研究的不断深入，我国在沥青及沥青混合料方面取得了许多新的科研成果。
尤其是《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2019）及《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2019）的实施，对原材料的质量、检验方法及施工质量提出了更高的要求，且美国SHRP研究成果对国内外前沿技术影响较大，因此为提高我国沥青及沥青混合料的试验和评价水平，交通部公路研究院对原规程进行了修订和完善，制定了《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2019）。
原规程修改部分一、沥青部分1.TO601沥青取样法(1)取样数量：由于取样数量太少缺乏代表性，影响数据的准确性，因此将稠沥青或固体沥青的沥青样品数量有1.5Kg修改为4.0Kg.(2)加了在地点取样方法，新规规定:当沥青到达验收地点卸货时，应加快取样，且要求所取样品为两份，一份样品用于验收试验，另一份样品留存备查。
(3)样品必须放在带盖的密封金属容器内，尤其做好防水，如进水后，在质量检验过程中，不仅增加了脱水工序，同时由于脱水加热造成沥青试验老化，造成试验结果不准确。
(4)就沥青加热问题增加了条文说明，用于质量仲裁检验的样品，重复加热的次数不得超过两次。
（且加热时均应放入烘箱加热，不得用于明火或电炉加热）。
1、T0602沥青试验准备方法（1）在适用范围内，增加了聚合物改性沥青。
（2）强调沥青试样不得直接采用电炉或燃气炉明火加热。
3 、T0603沥青密度与相对密度试验由于在沥青混合料配合比设计中，尤其是改性沥青，理论最大相对密度采用计算法时，沥青密度技术规范中要求为25℃的沥青相对密度，试验条件将原来的15℃改为25℃及15℃，取消了原来的规程中温度换算公式。
4、T0604沥青针入度试验针入度试验的属于条件试验，三大条件：温度、时间和荷载度，任何一个不符合要求，都将会影响试验结果的准确性。
沥青混合料理论最大相对密度试验适用性研究
沥青混合料理论最大相对密度试验适用性研究摘要：沥青混合料理论最大相对密度是计算压实混合料空隙率的主要参数，也是计算压实混合料的矿料间隙率、沥青饱和度等体积指标的重要参数，因此，对该参数的确定准确与否，将直接影响到混合料配合比设计结果和沥青路面的使用性能。
根据我国现行公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)规定，普通沥青混合料理论最大相对密度要求采用真空法实测，改性沥青及SMA 等难以分散的混合料可采用合成矿料的有效相对密度计算混合料的理论最大相对密度。
然而，目前真空法试验结果受仪器的真空度、振动频率和振幅影响较大，容易造成实测结果失真或者试验结果不稳定，因此，如何处理真空法与计算法的关系、从而获得相对真实的理论最大相对密度是进行沥青混合料配合比设计时所必须考虑的。
关键词：沥青混合料；适用性研究Abstract: the asphalt mixture theory the maximum relative density is calculated compaction mixture air void the main parameters, calculation and compaction mixture of aggregate clearance rate, asphalt degree of saturation volume index of the important parameters, therefore, to the parameter determination of accurate or not, will directly influence the results and the design of mixing ratio of the asphalt pavement performance. According to China’s current highway asphalt pavement construction technology standard (JTG F40-2004) regulation, common asphalt mixture theory the maximum relative density require the use of vacuum measurement method, modified asphalt and such as the dispersed of SMA to mixture can use synthetic mineral aggregate effective relative density of the calculation of the mixture theory the maximum relative density. At present, however, of vacuum test results of the instrument by vacuum degree, the vibration amplitude and frequency influence is bigger, easy to cause the measured results distortion or test result is not stable, so, how to deal with vacuum method and calculation method, so as to achieve the relationship between relative real theory is the greatest relative density of asphalt mixing ratio of the design must be considered.Keywords: asphalt mixture; Applicability research一国内外理论最大相对密度应用状况美国l985年的调查表明，沥青混合料理论最大相对密度的计算，全美有30个州采用真空法(Rice法ASTMD2041)，1个州采用溶剂法，6个州采用计算法，而提出Superpave方法后则全部采用真空法(AASHTO T209)。
沥青混合料最大理论密度记录(计算法)
热料仓 0~3mm
矿粉
水泥
矿料毛体积相对密度 矿料表观相对密度 矿料合成毛体积相对密度 矿料合成表观相对密度 合成矿料的沥青吸收系数 合成矿料的吸水率 合成矿料的有效相对密度 理论最大相对密度γ
t
2.689 2.721
2.687 2.722
承包单位： 监理单位： 样品名称 样品来源 油石比(%) 沥青名称 AC-20C改性沥青混合料 新拌和场 4.4 SBS改性沥青 试验日期 用 途 合同号： 编 号： 2014.7.5 AC-20C改性沥青砼中面层 25 1.011
水温(℃) 沥青相对密度
矿料配合比 12~22mm:6~12mm:3~6mm:0~3mm: 矿粉 (%) =28:32:12:24:4 试验数据 试 验 内 容
CS417-2
沥青混合料理论最大相对密度试验记录表(计算法)
承包单位： 监理单位： 样品名称 样品来源 油石比(%) 沥青名称 AC-20C改性沥青混合料 新拌和场 4.1 SBS改性沥青 试验日期 用 途 合同号： 编 号： 2014.7.5 AC-20C改性沥青砼中面层 25 1.011
水温(℃) 沥青相对密度
t
2.689 2.721
2.687 2.722
2.667 2.72 2.695 2.722 0.83 0.4 2.717 2.548 2.542 2.719 2.746
理论最大密度ρ t (g/cm3)
承包人自检意见：
试验专业监理工程师意见:
试验人员：
复核：
CS417-2
沥青混合料理论最大相对密度试验记录表(计算法)
t
2.689 2.721
马歇尔试验所用公式教学内容
马歇尔试验所用公式1、试件毛体积密度，取3位小数毛体积相对密度=干燥试样的质量/ （试样的表干质量-试样的水中质量）毛体积密度=毛体积相对密度*水的密度2、试件的空隙率，取1位小数试件空隙率=（1-试件毛体积相对密度/沥青混合料理论最大密度）*1003、试件吸水率，取1位小数试件的吸水率=（试件表干质量-干燥试件质量）/ （试件表干质量-试件水中质量）*1004、矿料的合成毛体积相对密度，取3位小数矿料的合成毛体积相对密度=100/ （各种矿料占总质量的百分比除以与之相对应的矿料相对密度的和）5、对于非改性沥青，采用真空法实测理论最大相对密度，取平均值。
计算合成矿料的有效相对密度合成矿料的有效相对密度=100-沥青用量（即沥青质量占沥青混合料的总质量的百分比）/（（100/实测的沥青混合料理论最大相对密度）-（沥青用量/25度时沥青的相对密度）6对于改性沥青或SMA混合料计算沥青混合料对应油石比的理论最大相对密度①计算沥青混合料对应油石比的理论最大相对密度=（100+油石比）/ （（100/ 合成矿料的有效相对密度）+ （油石比/25度时沥青的相对密度））②计算沥青混合料对应油石比的理论最大相对密度=（100+油石比+纤维用量，即纤维质量占矿料总质量的百分比）/（（100/合成矿料的有效相对密度）+（油石比125度时沥青的相对密度）+ （纤维用量/25度时纤维的相对密度）7、试件的空隙率、矿料间隙率VMA和有效沥青的饱和度VFA,取1位小数①沥青混合料试件的空隙率=（1-试件毛体积相对密度/沥青混合料理论最大密度）*100②矿料间隙率=（1-试件毛体积相对密度/矿料的合成毛体积相对密度* （各种矿料占沥青混合料总质量的百分比之和/100））*100备注：各种矿料占沥青混合料总质量的百分比之和=10 0-沥青用量③沥青混合料试件的有效沥青饱和度=（沥青混合料试件的矿料间隙率-沥青混合料试件的空隙率）*100/沥青混合料试件的矿料间隙率8、计算沥青结合料被矿料吸收的比例及有效沥青含量、有效沥青体积百分率，取1位小数①沥青混合料中被矿料吸收的沥青质量占矿料总质量的百分率=（（合成矿料的有效相对密度-矿料的合成毛体积相对密度）/ （合成矿料的有效相对密度*矿料的合成毛体积相对密度）*25度时沥青的相对密度*100②沥青混合料中的有效沥青含量=沥青用量一沥青混合料中被矿料吸收的沥青质量占矿料总质量的百分率/100*各种矿料占沥青混合料总质量的百分比之和）备注：各种矿料占沥青混合料总质量的百分比之和=100-沥青用量③沥青混合料试件的有效沥青体积百分率=试件毛体积相对密度*沥青混合料中的有效沥青含量/25度时沥青的相对密度。