沥青混合料体积参数计算
沥青混合料理论最大密度计算公式
沥青混合料空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率、
最大理论密度的计算公式
一、公式
1、沥青混合料空隙率=（1-试件毛体积密度/最大理论密度）*100%，单位%
2、沥青饱和度=（矿料间隙率-空隙率）/VMA*100%，单位%
3、矿料间隙率=[1-（试件毛体积密度/矿料合成毛体积密度）*（矿料质量百分比/100）]*100%，单位%
4、最大理论密度=100/[(100/矿料有效相对密度)+(沥青用量/沥青25℃的密度)]，单位g/mm3
二、计算方法
1、用A类容器时，沥青混合料的理论最大相对密度按式(1)计算。
γt=ma/(ma-(m1-m2)) 式中：γt－沥青混合料理论最大相对密度；Ma－干燥沥青混合料试样的空气中质量，g；m1－负压容器在25℃水中的质量，g；m2--负压容器与沥青混合料一起在25℃水中的质量，g；
2、采用B、C类容器作负压容器时，沥青混合料的最大相对密度按式(2)计算。
γτ=ma/（ma+mb-mc）式中：mb-装满25℃水的负压容器的总质量，g；mc-25℃时试样、水与负压容器的总质量，g；
3、沥青混合料25℃时的理论最大密度按式(3)计算。
ρτ=γτ×ρω式中：ρτ——沥青混合料的理论最大密度，g/cm3; ρω--25℃
时水的密度，0．9971g/cm3。
同一试样至少平行试验两次，取平均值作为试验结果，计算至小数点后三位。
沥青混合料密度
沥青混合料密度
沥青混合料的密度是指沥青混合料中每单位体积的物质的质量,单位是千克/立方米(kg/m3)，也尛己称吨位密度，是计算公路及机械行业沥青和砂性混合料质量及产量的重要参数。
沥青混合料各种组成原料的密度有所不同：沥青自身的密度为810~915kg/m3，而各类骨料的密度约为260-2700 kg/m3，各类骨料粒径比、混合比例等因素也会影响沥青混合料的密度。
一般来说，随着混合比例及细度指数的增大，沥青混合料的密度也会增大。
测定沥青混合料的密度，可用一种叫做“里氏豆秤法”的方法，它是将沥青混合料放入金属罐中，在罐中增加水，然后重新加入某种填充剂，估算填充剂的比例。
有了填充剂的比例后，就可以计算出整个沥青混合料的实际密度有多少。
此外，核心石屑仪也可用于测定沥青混合料的密度。
测量原理是在一个圆形样品管中挤压沥青混合料，当被挤压的物体通过由超声波检测仪探测的低压黑色盖片时，由超声波检测仪检测出沥青混合料密度。
另外，还有用硬度仪、汽缸等实验仪器测定沥青混合料密度的方法。
总之，测定沥青混合料密度的方法应视具体情况而定。
沥青混合料试件合理密度取值探讨
沥青混合料试件合理密度取值探讨现行沥青混合料试验规程中提出了不同沥青混合料试件密度测定方法，有水中重法，蜡封法，表干法及体积法等。
这些方法各有特点，测量结果也不尽相同。
事实上沥青混合料试件的密度不存在真值，它是时间成型，成型功能，密度试验方法的条件性试验值。
１沥青混合料试件密度合理取值理论探讨１．１对于连续级配的较密实的沥青混合料，对其空隙组成做以下分析混合料试件的空隙包括表面构造深度的空隙体积、试件开口空隙及试件闭口空隙。
首先，构造深度的体积不能计入孔隙率体积，因为构造深度的体积除了与路面抗滑能力有关外，几乎与其它路面性能无关。
其次，是闭口空隙，闭口空隙的体积必须计入沥青混合料孔隙率体积之中，这是研究者一致同意的观点。
第三，是开口空隙，如何定义（或测定）开口空隙是选择试件密度测定方法的关键。
根据王旭东的研究结果，沥青混合料试件的孔隙率一般以开口空隙为主，开口空隙占混合料空隙的60~70%。
因此如何严密定义开口空隙并采用合适的试验方法进行测定十分重要。
１．２各测量方法及评论水中重法操作简便，但此法将沥青混合料试件的一部分开口空隙排除在外，导致测定的密度偏大，理论上孔隙率组成不合理。
体积法将沥青混合料试件的开口、闭口空隙及构造深度所占体积均计入孔隙率之中，对于构造深度较大但密实的混合料（比如SMA），体积法孔隙率势必导致计算的孔隙率偏大，且理论上孔隙率组成也不合理。
蜡封法是将一定温度的石蜡与一定表面温度的混合料试件接触后，使得蜡能够进入到沥青混合料试件一定的深度，并用石蜡完全封闭混合料试件。
此时认为被蜡完全封住的空隙即为沥青混合料空隙。
这种方法的难点比较高，一是蜡的温度，控制不好，会产生较大的误差。
另外蜡封时试件表面温度对结果也有直接影响。
且蜡封后的时间基本上不能进行马歇尔试验，而要重新新制作试件，工作量增加一倍。
表干法是用于重减去水中重（可根据需要进行水温修正）代表沥青混合料时间的体积，此体积包括试件开口及闭口空隙（用拧干的毛巾轻轻擦掉混合料试件表面的水来实现）。
[工学]道路工程材料-第3章沥青混合料.ppt
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规定：高速公路，不宜小于800次/mm
一级公路、城市主干道，不宜小于600次/mm
影响混合料高温稳定性的因素：
沥青用量、沥青的粘度、矿料的级配、矿料尺寸、形状
道路工程材料
第三章沥青混合料
2 沥青混合料的技术性能
2.1 高温稳定性
车辙实验方法首先是英国运输与道路研究试验所(TRRL) 开发的，并经过了法国、日本等道路工作者的改进与完善。
沥青混合料的抗剪强度与形变速率也有关，粘聚力 C 值随 形变速率的增加而显著提高，内摩阻角随形变速率的变化很 小。
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第三章沥青混合料
2 沥青混合料的技术性能
高温稳定性 低温抗裂性 疲劳特性 耐久性 水稳定性 抗滑性 施工和易性
道路工程材料
第三章沥青混合料
2 沥青混合料的技术性能
在沥青用量固定的情况下，矿粉的用量多少也直接影响沥
青混合料的密实程度及粘结力，矿粉用量不能过多，否则使沥
青混合料结团成块，不易施工。
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第三章沥青混合料
1 沥青混合料的类型与组成结构
1.6 沥青混合料的结构强度理论 影响抗剪强度τ的因素 矿料的级配类型及表面性质对沥青混合料抗剪强度的影 响
粗、细骨料及填料 较稀沥青分布其间
密实级配的矿质骨架 沥青混合料
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第三章沥青混合料
1 沥青混合料的类型与组成结构
1.5 沥青混合料的组成结构类型
胶浆理论：(现代理论) 将高稠度沥青加到矿粉中形成胶浆－微分散体系 将细骨料添加到胶浆中形成沥青砂浆－细分散体系 将粗骨料添加到沥青砂浆中形成沥青混合料－粗分散体系
特点: 高稠度沥青 / 沥青用量大 / 间断级配
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沥青混合料—SUPERPAVE沥青混合料设计方法简介
概述
适用于轻交通道路 选择材料，进行体积计算
水平1
水平2
适用于中等交通道路 水平1+性能预测试验
适用于重交通道路 水平1+扩大的性能预 测试验
水平3
水平1设计内容
选择原材 （沥青、
矿料）
设计矿 料级配
确定沥青用量
确 定 20 年 的 7 d 平 均 最 高 气 温 ， 20 年 的 1d最低温度，并计算其平均值和标准差
计算体积参数
分别测定四组试件的毛 体积密度，并计算空隙 率、矿料间隙率、沥青 饱和度等体积参数及粉 胶比
确定最佳沥青用量
绘制不同沥青用量的空隙 率、矿料间隙率、压实度 （密度)的关系曲线图，并 由图确定4%空隙率且能满 足矿料间隙率、沥青饱和 度、粉胶比要求的沥青用 量为最佳沥青用量，并验 证Ni和Nm条件下压实度是 否符合要求。
Superpave沥青混合料 设计方法简介
Superpave设计方法中，使用SHRP旋转压实仪进行混合料体积设计。
模拟荷载对道路揉搓压实作用。
它可以评价混合料现场铺筑过 程中的压实性，还可以反映交通荷 载所引起的压密现象。
竖直压力 旋转角1.25°
SHRP旋转压实仪SGC工 作原理示意图
Superpave设计的水平
2
用来反映施工时沥青混合料的压实特
性。要求：空隙率至少为11%（即压实
度89%以下）
lg Ni 0.45 lg Ndeg
3
是试件达到路面现场最大密度所需的 旋转压实次数。空隙率至少为2%（即压 实度98%以下） lg Nm 1.10 lg Ndeg
设计交通量 (106ESALS)
﹤0.3 0.3～3 3～30
评价水敏感性
沥青混合料知识点
1.高温稳定性：在高温条件下，抵抗车辆荷载反复作用，不发生显著永久变形，保持平整度的特性。
高温稳定性的影响因素：沥青混合料类型的影响（高温稳定性形成机理来源于沥青结合料的高温粘结性和矿料级配的嵌挤作用）；材料（选取优质材料，合适的沥青用量，适当的级配设计。
适当减少沥青用量，加大压实度，使混合料充分嵌挤，又没有留下大的空隙率是提高沥青路面高温稳定性的重要措施）；气候；荷载；评价高温稳定性的试验：马歇尔稳定度试验（马歇尔稳定度和流值）和车辙试验（动稳定度）2.低温抗裂性：低温下产生体积收缩，边界约束在其内部产生温度应力，沥青混合料抵抗这种应力而不破坏的特性。
温度应力超过容许应力时会发生开裂；影响低温性能因素：沥青黏度和沥青温度敏感性，低温弯拉试验的破坏应变指标加以评价。
3.耐久性：使用过程中抵抗环境因素及行车荷载反复作用的能力。
4.抗滑性：路面的抗滑能力与沥青混合料的粗糙度、级配组成、沥青用量和矿质集料的微表面等因素有关；抗滑性的主要因素：矿物组成、化学成分及风化程度、加工方法所决定的矿料自身表面结构；矿料级配所确定的路面构造深度；沥青用量及含蜡量。
4.施工和易性：混合料在拌和、摊铺与碾压过程中集料颗粒保持分布均匀、表面被沥青膜完整的包裹，并能被压实到规定密度的性质。
施工和易性的因素：组成材料的矿料级配、粗细集料之间比例、沥青与矿粉之间比例、矿料与沥青之间比例和施工条件（温度、拌和时间、拌和设备等）5.水稳定性的因素：集料的化学组成、沥青混合料的压实空隙率或混合料类型、沥青用量和沥青膜厚度、沥青品质水稳定性测试方法：粘附性试验（黏附性等级）、浸水马歇尔试验（残留稳定度）、冻融劈裂试验（冻融劈裂强度比）5.气候分区指标：高温、低温、雨量6.蠕变：在恒定荷载下随时间而增加的应变7.合成级配：几种矿质集料按照一定的比例配合得到的沥青混合料的级配情况8.沥青马蹄脂碎石或SMA混合料：一种粗集料多、矿粉多、沥青用量多，而细集料少，并掺加少量纤维稳定剂组成的沥青马蹄脂混合料。
沥青混合料配合比设计
例 试设计上海某高速公路沥青混泥土路面用沥青混合料的配合组成。 [原始资料] 1、道路等级：高速公路 2、路面类型；沥青混凝土 3、结构层位：三层式沥青混凝土的上面层 4、气候条件：最低月平均气温：-8℃ 5、材料性能 （1）沥青材料：可供应重交通AH-50、AH-70和AH-90。 （2）矿质材料：碎石、石屑 ：石灰石轧制碎石，饱水抗压强度120Mpa，洛杉矶磨耗率12%，粘附性（水煮法）：Ⅰ级，视密度2.70t/m3。 砂：洁净海砂，细度模数属中砂，含泥量小于1%，视密度2.65t/m3。矿粉：石灰石磨细石粉，粒度范围符合技术要求，无团粒结块，视密度2.58t/m3。
图解法 基本原理 n幂公式p=100（d/D）n 中， p与（d/D）n为直线关系
假设矿料为单一粒径骨料组成，则其级配曲线为直线 各粒径骨料用量可通过首尾相连，与级配中值线的交点确定
非单一粒径各骨料用量按下述方法确定 级配曲线相离，作相离点的垂直平分线。 级配曲线相接，连接相接点。 级配曲线相重叠，作垂线使之在两条级配曲线上截得的线段长度相等。 ——通过所作垂线与级配中值直线的交点，作水平线，在纵坐标上截得的距离为相应骨料的用量。
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P-d级配曲线
P-logd级配曲线
——已知矿料最大粒径，理论上可以推算最佳级配范围
矿质混合料的组成设计
合理组配不同集料，使混合料级配处于要求的范围之内，并尽可能逼近理想的最大密度曲线 ——数解法和图解法 已知条件： 各种集料的筛分析试验结果； 设计要求：技术规范规定或理论计算得到的矿质混合料级配范围 ——迫近表9-18的级配中值
沥青混合料的配合比设计
设计目标
关键问题
设计思路
确定设计混合料的类型。——表9-22 依据道路等级、路面类型、结构层位 确定混合料的技术性能指标。——表9-11 力学指标：击实次数、稳定度MS、流值FL； 动稳定度DS 耐久性指标：空隙率VV、沥青饱和度VFA、残留稳定度MS’0 、矿料间隙率VMA 原材料选取——表9-13、14、15、16、17 沥青标号、骨料品质
美国Superpave沥青混合料设计方法
美国Superpave沥青混合料设计方法一、美国superpave沥青混合料设计方法superpave(superiorperformingasphaltpavements)是shrp(strategichighwayresearchprogram)的沥青研究部分的最终系列成果的代称.shrp是美国战略公路研究计划的简称，其目的是通过将混合料设计与路面结构设计相联系，以路面使用性能。
它历时5年（1987―1992），耗资1亿5千万美元，是公路研究史上最大的研究项目之一，取得了130多项科研成果。
superpave设计法就是创建在路用性能基础上的设计方法，就是通过路面模型的方法去推论路面性能。
superpave沥青混合料就是力图将试验方法与指标同沥青路面的野外性能创建起至轻易的联系，通过掌控高温车辙、低温、烦躁脱落，以全面废止路面性能。
1、superpave设计方法的全套技术涵盖以下五个方面：①含水料与集料规范；②混合料体积设计；③混合料施工；④混合料性能预测；⑤相关软件、试验方法及设备等；这些体系一起共同组成完备的superpave技术，边缘化的应用领域其中部分技术很难达至superpave整体应用领域所应用领域的效果。
2、superpave体积设计方法的主要特点如下：①提出了三个水平设计沥青混合料的思想，见下表1―1；②通过限制孔隙率、矿料间隙和沥青饱和度，来实现沥青胶结料、集料和空隙三要素间合理的体积比例；沥青混合料设计水平表1―1设计水平iiiiii交通量（easls）轻交通，交通量≤1×106中等交通，1×106交通量q1×107按体积设计选择材料试验要求重交通1×1073、设计方法及评价指标superpave体积设计方法以集料酿制沥青混合料，确认空隙率为4%，利用混合料的体积参数估计起始沥青用量。
主要步骤为：①测量集料的密度参数与矿料制备级分体式设计。