2020年6月份,交通運輸部發(fā)布了新版《排水瀝青路面設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》,并規(guī)定于2020年9月1日起正式實施。由此,排水路面的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)逐漸成型,對排水路面瀝青混合料的設(shè)計和使用逐漸進(jìn)入到規(guī)范化的程序。排水路面的使用性能也越來越受到相關(guān)學(xué)者和技術(shù)人員的重視,并將逐步落實到實際鋪裝路面的相關(guān)性能研究當(dāng)中。
交通運輸部公告 ▲
01 技術(shù)背景
排水瀝青( Drainage Asphalt )路面,又稱透水瀝青( Porous Asphalt )路面,指壓實后空隙率在20%左右,能夠在混合料內(nèi)部形成排水通道的新型瀝青混凝土面層,其實質(zhì)為單一粒徑碎石按照嵌擠機(jī)理形成骨架-空隙結(jié)構(gòu)的開級配瀝青混合料。此外,針對以改善表面抗滑功能為主的開級配表面薄層應(yīng)用又稱開級配磨耗層( OGFC,Open-Graded Friction Course ) 、多孔隙瀝青磨耗層( PAWC, Porous Asphalt Wearing Course )等。這些材料的構(gòu)成特征基本相同,根據(jù)使用功能的區(qū)別被賦予不同名稱,在技術(shù)特點上也會有所不同。
排水瀝青路面無論在路面排水以及降噪方面都具有顯著的優(yōu)勢,綜觀國內(nèi)外技術(shù)前沿,具有大空隙特征的排水瀝青路面鋪裝因為具有抗滑性能高、噪聲低、抑制水霧、防止水漂、減輕眩光等突出優(yōu)點,可以說達(dá)到了現(xiàn)有瀝青路面技術(shù)中的“頂端路用性能”(ultimate performance),成為實現(xiàn)道路表面特性品質(zhì)飛躍的較好的路面形式。
但是無論什么樣的排水瀝青路面設(shè)計,都離不開一個關(guān)鍵性的技術(shù)指標(biāo),那就是瀝青混合料的空隙率(void ratio),由公式一可知,要想準(zhǔn)確地知道瀝青混合料空隙率,就要精確測量瀝青混合料的毛體積密度和最大理論密度,通過公式一進(jìn)行計算。
公式一:
式中:ρ1- 毛體積密度;ρ2- 最大理論密度;
在現(xiàn)有的規(guī)范條件下,測量瀝青混合料密度的方法主要有:
而目前使用多的就是水中重法和表干法,蠟封法和體積法在測試時由于過程繁瑣,誤差較大,在實際應(yīng)用時,相對而言使用較少。
No.1 傳統(tǒng)方法
瀝青混合料毛體積密度:壓實瀝青混合料單位體積(含混合料的實體礦物成分及不吸收水分的閉口孔隙、能吸收水分的開口孔隙等顆粒表面輪廓所包圍的全部毛體積)的干質(zhì)量。毛體積密度作為瀝青混合料配合比設(shè)計和瀝青路面質(zhì)量控制的一個至關(guān)重要的指標(biāo),它直接決定著混合料設(shè)計的油石比以及路面壓實度。
在《JTG E20-2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》規(guī)定的四種密度測試方法中,針對不同方法的使用條件和誤差做了相關(guān)的對比,見表1。
測試方法 |
適用條件 |
說明 |
水中重法 T0706-2011 |
吸水率<0.5% |
一般來說瀝青混合料很難達(dá)到吸水率小于0.5%;易造成偏差 |
表干法 T0705-2011 |
吸水率<2% |
對于大孔隙混合料,如SMA、OGFC等,開口空隙與閉口空隙聯(lián)通,水進(jìn)入試件閉口空隙,所測體積偏小,毛體積密度偏大 |
蠟封法 T0707-2011 |
吸水率>2% |
蠟封法耗時、廢試件,操作難度大,受人為影響因素太多,導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確 |
體積法 T0708-2011 |
不適用表干法和蠟封法的大孔隙混合料 |
體積測量不準(zhǔn)確,一般不太使用 |
No.2 CoreLok方法
在《JTG E20-2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》T0707-2011中,已經(jīng)提及到真空密封法(CoreLok)測量瀝青混合料的毛體積密度,并已逐漸在實際應(yīng)用中普及開來。
在美國,CoreLok法經(jīng)歷了數(shù)年的發(fā)展,在減小試驗誤差方面具有顯著優(yōu)勢,并逐漸發(fā)展成為檢測瀝青混合料密度的成熟方法。1998年首次應(yīng)用于測量開級配抗滑磨耗層(OGFC)毛體積密度;2002年成為ASTM/AASHTO規(guī)定測試方法;2000、2001年,Instrotek公司升級CoreLok更多的測試功能:
CoreLok方法的測試步驟
按照步驟1-7操作,可獲得真空壓縮袋包裝后的瀝青混合料試件,實現(xiàn)對待測試樣的抽真空處理,參照《JTG E20-2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》T0707-2011中真空密封法(CoreLok)的計算公式二測量待測試件的毛體積密度:
公式二:
式中:
γf-試件的毛體積相對密度,無量綱;
A-干燥試件的質(zhì)量(g);
B-密封試件的質(zhì)量(g);
C-密封試件的水中質(zhì)量(g);
E-密封袋取走后,試件的空中質(zhì)量(g);
F-密封袋相對密度,根據(jù)廠家提供的公式計算。
根據(jù)公式三計算試件的毛體積密度:
公式三:
式中:ρf- 真空密封法測定的試件毛體積密度(g/cm3);ρw- 在25℃溫度條件下的水的密度,取0.9971 g/cm3。
CoreLok方法與其他測試方法的誤差對比
計算瀝青混合料的毛體積密度時,由于其質(zhì)量能得到精確的控制,所以影響毛體積密度的最重要的因素就是試件的體積,不同方法測量試件的體積時都會產(chǎn)生一些因為客觀以及人為因素導(dǎo)致的誤差,CoreLok方法就是大幅的減少外界因素的干擾,更加精確的測量試件的真實體積,從而達(dá)到準(zhǔn)確測量試件毛體積密度的目的。CoreLok方法與其他不同方法的測量原理區(qū)別見下圖(黑色區(qū)域為試件表面構(gòu)造,展示了不同測試方法在測量試件實際體積時的區(qū)別)。
CoreLok使用真空密封袋的方法對待測試件進(jìn)行預(yù)處理,使得密封袋完全貼合試件表面,在測量瀝青混合料試件體積時,可以大幅還原試件的真實體積。而傳統(tǒng)的表干法、蠟封法會導(dǎo)致介質(zhì)進(jìn)入到試件空隙,從而導(dǎo)致測量的體積與實際體積相比較偏小,造成測量的密度結(jié)果偏大。體積法使用計算的方法,會使得計算體積比實際的體積偏大,導(dǎo)致測量結(jié)果偏小。綜合而言,CoreLok法可以減少外界客觀的影響因素,保證測量結(jié)果更加接近真實值,從而保證了密度參數(shù)的準(zhǔn)確性。
CoreLok真空密度儀是一款可以大大提高試驗精確度的設(shè)備,已經(jīng)在《JTG E20-2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》和《JTG/T3350-03-2020排水瀝青路面設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》中重點強(qiáng)調(diào),在國內(nèi)研究排水路面等相關(guān)科研課題中能夠發(fā)揮顯著的作用。
CoreLok真空密度儀是美國InstroTek公司的拳頭產(chǎn)品,作為真空法測量瀝青混合料體積指標(biāo)的原創(chuàng)者,經(jīng)歷了數(shù)年的產(chǎn)品更新迭代,打造出了CoreLok真空密度儀更加出色的產(chǎn)品性能,在國內(nèi)外擁有大量高校、科研院所、施工單位、檢測單位等用戶,并且獲得了用戶的好評!
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