T0705—2011壓實瀝青混合料密度試驗（表干法)

1目的與適用范圍

1.1本方法適用于測定吸水率不大于2%的各種瀝青混合料試件，包括密級配瀝青混凝土、瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA)和瀝青穩定碎石等瀝青混合料試件的毛體積相對密度和毛體積密度。標準溫度為25℃±0.5℃。

1.2本方法測定的毛體積相對密度和毛體積密度適用于計算瀝青混合料試件的空隙率、礦料間隙率等各項體積指標。

2儀具與材料技術要求

2.1浸水天平或電子天平：當稱量在3kg以下時，感量不大于O.lg;稱量3kg以上時，感量不大于0.5g。應有測量水中重的掛鉤。

2.2網籃。

2.3溢流水箱:如圖T0705-1所示，使用潔凈水，有水位溢流裝置，保持試件和網籃浸入水中后的水位一定,能調整水溫至25℃±0.5℃。

圖T 0705-1溢流水箱及下掛法水中重稱量方法示意圖

1-浸水天平或電子天平;2-試件;3-網籃;4-溢流水箱;5-水位擱板;6-注入口； 7-放水閥門

2.4試件懸吊裝置:天平下方懸吊網籃及試件的裝置，吊線應采用不吸水的細尼龍線繩，并有足夠的長度。對輪碾成型機成型的板塊狀試件可用鐵絲懸掛。

2.5秒表。

2.6毛巾。

2.7電風扇或烘箱。

3方法與步驟

3.1準備試件。本試驗可以采用室內成型的試件，也可以采用工程現場鉆芯、切割等方法獲得的試件。當采用現場鉆芯取樣時，應按照T0710的方法進行。試驗前試件宜在陰涼處保存（溫度不宜高于35℃），且放置在水平的平面上，注意不要使試件產生變形。

3.2選擇適宜的浸水天平或電子天平，稱量應滿足試件質量的要求。

3.3除去試件表面的浮粒，稱取干燥試件的空中質量（m_a)，根據選擇的天平的感量讀數，準確至0.lg或0.5g。

3.4將溢流水箱水溫保持在25℃±0.5℃。掛上網籃，浸入溢流水箱中，調節水位，將天平調平并復零，把試件置于網籃中（注意不要晃動水）浸水中3?5min,稱取水中質量(m_w)。若天平讀數持續變化，不能很快達到穩定，說明試件吸水較嚴重，不適用于此法測定，應改用本規程T0707的蠟封法測定。

3.5從水中取出試件，用潔凈柔軟的擰干濕毛巾輕輕擦去試件的表面水（不得吸走空隙內的水），稱取試件的表干質量（m_f)。從試件拿出水面到擦拭結束不宜超過5s，稱量過程中流出的水不得再擦拭。

3.6對從工程現場鉆取的非干燥試件，可先稱取水中質量（m_w）和表干質量（m_f)，然后用電風扇將試件吹干至恒重（一般不少于12h，當不需進行其他試驗時,也可用60℃±5℃烘箱烘干至恒重），再稱取空中質量（m_a)。

4計算

4.1按式(T0705-1)計算試件的吸水率，取1位小數。

(T0705-1)

式中：S_a——試件的吸水率(％);

m_a——干燥試件的空中質量(g);

m_w——試件的水中質量(g);

m_f——試件的表干質量（g)。

4.2按式（T0705-2)及式（T0705~3)計算試件的毛體積相對密度和毛體積密度，取3位小數。

 （T0705-3)

式中：y_f——試件毛體積相對密度，無量綱；

p_f——試件毛體積密度（g/cm³);

p_w——25℃時水的密度，取0.9971g/cm³。

4.3按式（T0705-4)計算試件的空隙率，取1位小數：

    (T0705-4)

式中:VV——試件的空隙率(％);

7,——瀝青混合料理論相對密度，按4.7的方法計算或實測得到，無量綱；

γ_f——試件的毛體積相對密度，無量綱，通常采用表干法測定；當試件吸水率S_a>2%時，宜采用蠟封法測定；當按規定容許采用水中重法測定時，也可采用式中：表觀相對密度代替。

4.4按式(T0705-5)計算礦料的合成毛體積相對密度，取3位小數。

                   (T0705-5)

γ_sb——礦料的合成毛體積相對密度，無量綱；

P₁、P₂...P_n——各種礦料占礦料總質量的百分率（％)，其和為100;

γ₁、γ₂...γ_n——各種礦料的相對密度，無量綱；采用《公路工程集料試驗規程》（JTGE42-2005)的方法進行測定，粗集料按T0304方法測定;機制砂及石屑可按T0330方法測定，也可以用篩出的2.36~4.75mm部分按T0304方法測定的毛體積相對密度代替;礦粉（含消石灰、水泥）采用表觀相對密度。

4.5按式(T0705-6)計算礦料的合成表觀相對密度，取3位小數.

                   (T0705-6)

 式中： γ_sb——礦料的合成表觀相對密度，無量綱；

——各種礦料的表觀相對密度，無量綱。

4.6確定礦料的有效相對密度，取3位小數。

4.6.1對非改性瀝青混合料，采用真空法實測理論相對密度，取平均值。按式(T0705-7)計算合成礦料的有效相對密度γ_se。

      (T0705-7)

式中：γ_S6——合成礦料的有效相對密度，無量綱；

P_b——瀝青用量，即瀝青質量占瀝青混合料總質量的百分比（％);

γ_t—-實測的瀝青混合料理論相對密度，無量綱；

γ_b——25℃時瀝青的相對密度，無量綱。

4.6.2對改性瀝青及SMA等難以分散的混合料，有效相對密度宜直接由礦料的合成毛體積相對密度與合成表觀相對密度按式（T0705-8)計算跪定，其中瀝青吸收系數C值根據材料的吸水率由式（T0705-9)求得，合成礦料的吸水率按式（T0705-10)計算。

式中

C——瀝青吸收系數，無量綱；

w_x——合成礦料的吸水率(％)。

4.7確定瀝青混合料的理論相對密度，取3位小數。

4.7.1對非改性的普通瀝青混合料，采用真空法實測瀝青混合料的理論相對密度γ_t。

4.7.2對改性瀝青或SMA混合料宜按式（T0705-11)或式（T0705-12)計算瀝青混合料對應油石比的理論相對密度。

式中：γ_t——計算瀝青混合料對應油石比的理論相對密度，無量綱;

P_a——油石比，即瀝青質量占礦料總質量的百分比(%);

P_x——纖維用量，即纖維質量占礦料總質量的百分比（％);

γ_x——25℃時纖維的相對密度，由廠方提供或實測得到，無量綱；

γ_se——合成礦料的有效相對密度，無量綱；

γ_b——25℃時瀝青的相對密度，無量綱。

4.7.3對舊路面鉆取芯樣的試件缺乏材料密度、配合比及油石比的瀝青混合料，可以采用真空法實測瀝青混合料的理論相對密度γ_t。

4.8按式（T0705-13)~式（T0705-15)計算試件的空隙率、礦料間隙率VMA和有效瀝青的飽和度VFA,取1位小數。

式中:VV——瀝青混合料試件的空隙率(％);

VMA——瀝青混合料試件的礦料間隙率(％);

VFA——瀝青混合料試件的有效瀝青飽和度（％);

P_s——各種礦料占瀝青混合料總質量的百分率之和（％）；

P_s=100-P_b

γ_sb——礦料的合成毛體積相對密度，無量綱。

4.9按式（T0705-16)?式（T0705-18)計算瀝青結合料被礦料吸收的比例及有效瀝青含量、有效瀝青體積百分率，取1位小數。

式中：

P_ba——瀝青混合料中被礦料吸收的瀝青質量占礦料總質量的百分率(％);

P_be——瀝青混合料中的有效瀝青含量（％);

V_be——瀝青混合料試件的有效瀝青體積百分率（％)。

4.10按式(T0705-19)計算瀝青混合料的粉膠比，取1位小數。

          (T0705-19)

式中:

FB——粉膠比，瀝青混合料的礦料中0.075mm通過率與有效瀝青含量的比值，無量綱；

P_be——礦料級配中0.075mm的通過百分率（水洗法）（％)。

4.11按式（T0705-20)計算集料的比表面積，按式（T0705-21)計算瀝青混合料瀝青膜有效厚度。各種集料粒徑的表面積系數按表T0705-1取用。

式中：SA——集料的比表面積（m²/kg);

P_i——集料各粒徑的質量通過百分率（％);

FA_i——各篩孔對應集料的表面積系數（mVkg)，按表T0705_l確定；

DA——瀝青膜有效厚度（pm);

p_b——瀝青25℃時的密度（g/cm³)。

表T0705-1集料的表面積系數及比表面積計算示例

 注:礦料級配中大于4.75mm集料的表面積系數FA均取0.0041_，計算集料比表面積時，大于4.75mm集料的比表面積只計算一次，即只計算粒徑對應部分。如表T0705-1,該例的SA=6.60m²/kg，若瀝青混合料的有效瀝青含量為4.65%，瀝青混合料的瀝青用量為4.8%,瀝青的密度l.03g/cm³，P_s=95.2,則瀝青膜厚度DA=4.65/(95.2xl.03x6.60)xl000=7.19μm₀

4.12粗集料骨架間隙率可按式(T0705-22)計算，取1位小數。

       (T0705-22)

式中:VCA_mix——粗集料骨架間隙率（％);

P_ca——礦料中所有粗集料質量占瀝青混合料總質量的百分率（％)，按式(T0705-23)計算得到;

P_ca=P_s×PA_4.75/100             (T0705-23)

PA_4.75—-礦料級配中4.75mm篩余量，即100減去4.75mm通過率；

注:PA_4.75對于一般瀝青混合料為礦料級配中4.75mm篩余量，對于公稱粒徑不大于9.5mm的SMA混合料為2.36mm篩余量，對特大粒徑根據需要可以選擇其他篩孔。

γ_ca——礦料中所有粗集料的合成毛體積相對密度，按式（T0705-24)計算，無量綱；

P_1c...P_nc——礦料中各種粗集料占礦料總質量的百分比（％);

γ_1c...γ_nc——礦料中各種粗集料的毛體積相對密度。

5報告

應在試驗報告中注明瀝青混合料的類型及測定密度采用的方法。

6允許誤差

試件毛體積密度試驗重復性的允許誤差為0.020g/cm³。試件毛體積相對密度試驗重復性的允許誤差為0.020。

條文說明

表干法測定壓實瀝青混合料試件毛體積相對密度的方法，本次修訂參考ASTM2726—08、AASHTOT166—07及美國NCAT研究的成果編寫在適用范圍里面去掉了原來的Ⅰ或Ⅱ型瀝青混凝土，統稱密級配瀝青混凝土；對試驗所用的試件增加了現場取芯樣試件，提出了試件的保存條件用于工程現場鉆取芯樣的方法，應該按照T0710的步驟進行，如果鉆取的芯樣黏附有黏層油、透層油和松散顆粒，必須清理干凈：當現場芯樣與多層瀝青混合料聯結時，一般要采用切割方法進行分離，并注意觀察切割后的試件不能包含相鄰層的混合料。

試件密度或相對密度的測定方法在實際使用中是一個非常重要而又困難的問題。本規程關于壓實瀝青混合料試件的密度試驗方法有4個：表干法（T0705)、水中重法（T0706)、蠟封法（T0707)、體積法（T0708)，是在參照國外的標準如ASTMD1188(蠟封法）、D2726(表干法）、D3203(體積法）、AASHTOT166(表千法）、T275(蠟封法）和日本道路協會鋪裝試驗法便覽3-7-7(水中重法、表干法、蠟封法）、5-3-6(體積法）以及我國長期以來的工程實踐的基礎上編寫的。不同的方法適用于不同的情況，使用時應根據實際情況按相關規范的規定選擇。

密度是在一定條件下測量的單位體積的質量，單位為t/m³或g/cm³,通常以ρ表示。相對密度是所測定的各種密度與同溫度下水的密度的比值，以γ表示，無量綱。

對瀝青這樣的勻質材料，材料內部沒有孔隙，測定的密度只有一種：但對瀝青混合料這樣的復合材料，由于材料狀態及測定條件的不同，計算用的體積所考慮的集料內部的孔隙及集料與集料之間的間隙（空隙）情況不同，計算的密度也就不同。圖T0705-2表示了幾種材料的典型組成情況.各種不同密度的基本意義如下：

（1）真實密度:規定條件下，材料單位真實體積（不包括任何孔隙和空隙）的質量，也叫真密度。

（2）毛體積密度:規定條件下，材料單位毛體積（包括材料實體、開口及閉口孔隙）的質量。當質量以干燥質量（烘干或空氣干燥）為準時，稱絕干毛體積密度，簡稱毛體積密度；當質量以表干質量（飽和面干，包括開口孔隙中的水）為準時，稱表干毛體積密度，也叫表干密度。

（3）表觀密度：規定條件下，材料單位表觀體積（包括材料實體、閉口孔隙，但不包括開口孔隙）的質量,也叫視密度。

瀝青混合料的組成如圖T0705-2d)所示，它包括6部分；

1. 各種礦料的礦質集料（按磨成粉的無孔隙狀態考慮）；

2. 瀝青（都充填在集料之間的間隙中，只裹覆在礦料表面，假定不被集料吸收）；

3. 集料自身的閉孔隙；

4. 集料本身的開孔隙（在混合料中基本上已經被瀝青封閉成閉孔隙）；

5. 被瀝青裹覆的礦料與礦料之間的空隙（包括開口的與閉口的）；

6. 試件表面由于與試模接觸得不到正常擊實而產生的表面凹陷，

a)礦粉 b)單顆粒碎石 c)集料混合料 d)瀝青混合料

圖T0705-2幾種材料的典型組成情況

瀝青混合料試件的空中質量相當于所有礦料的烘干質量（集料是加熱后拌和的），加上瀝青質量，這個數是一定的。之所以有各種不同的密度，實際上是所測定的體積的含義不同而已。瀝青混合料體積各部分空隙或孔隙的比例將因礦料級配、瀝青用量、壓實程度而不同。

本規程規定的瀝青混合料密度的四種測定方法中，最基本的方法是表干法測定的毛體積密度(T0705)。所謂毛體積是指試件飽和面干狀態下表面輪廓水膜所包裹的全部體積，試件內與外界連通的所有開孔隙均已被水充滿，試件的體積包括礦質實體和瀝青體積，集料內部的閉孔隙和集料之間已被瀝青封閉的閉孔隙、與外連通的開孔隙都計入了體積，但是試件輪廓以外的試件表面的凹陷是不包括在毛體積中的.毛體積相對密度γ_f的基本計算公式是式（T0705-2)。由式（T0705-2)可見，用表干法測定時，關鍵是在用桿干的濕毛巾擦試件表面時要制造一種真正的飽和面干狀態，表面既不能有多余的水膜，又不能把吸入孔隙中的水分擦走，得到真正的毛體積。

但是當瀝青混合料的空隙很大，即開口孔隙較多時，瀝青混合料的飽和面干狀態便很難形成當試件從水中取出時，開口孔隙中的水即會跟著流出，用毛巾擦的時候，也會將開口孔隙中的水吸出。為了解決這個問題，于是又提出了蠟封法。

蠟封法（T0707)是用蠟把開口孔隙封閉起來成為假想的飽和面干狀態。所以它與表干法是一個意思，都是以包括開口孔隙及閉口孔隙在內的毛體積作為計算密度的體積用的不過，蠟封法也是不容易測準確的，它的關鍵在于蠟封時既要把孔隙封住，又不能讓蠟吸入孔隙中_。在試驗規程中規定試件在蠟封前要放在冰箱中冷卻，蠟熔化后的溫度要低（熔點以上4℃),使試件一浸入蠟中馬上凝固成一層蠟皮。蠟封法的缺點是表面的蠟影響馬歇爾試驗，要把蠟刮掉。為了好刮，只能先涂一層，由此使得試驗復雜化。

另一種情況為試件表面基本上沒有連通外部的開孔隙，當試件浸水時幾乎不吸水，試件的飽和面干質量與空中質量非常接近，即吸水率小于0.5%的密實瀝青混合料試件，可采用水中重法測定。

體積法是空隙率特別大，不能用以上方法測定時的特殊情況。

將試驗規程中的四種測試方法列于表T0705-2,以資比較。不過，對混合料的試件很難判斷有無開口孔隙和孔隙的大小及水會不會流出或吸入。所以《公路瀝青路面施工技術規范》（JTGF40—2004)對不同的混合料類型明確規定了采用不同的方法。各單位應嚴格按照相關規范采用規定的方法進行試驗，這樣得到的試驗結果才有意義

 我國目前對試驗方法適用性的規定基本上與國外試驗方法是一致的。如關于表干法的適用條件，ASTMD2726—08及AASHTOT166—07規定適用于吸水率小于2%的情況（在ASTM及AASHTO中沒有水中重法，均為表干法），AASHTOT166規定吸水率大于2%采用蠟封法，而ASTM方法規定吸水率大于2%采用D1188封口膜密封法或D6752自動真空封樣法（即CoreLok法，主要應用于開級配瀝青混合料，如0GFC等）。再如日本道路協會鋪裝試驗法便覽規定，對表面致密不吸水的試件可用水中重法,表面平整但吸水的用表干法，表面粗糙、有較多間隙或開級配用蠟封法

應該注意的是，瀝青混合料的吸水率與集料的吸水率的概念及計算方法是不同的。瀝青混合料試件的吸水率為達到飽和面干狀態時所吸收水的體積與試件毛體積之比（體積比），而集料的吸水率是吸收水質量與集料烘干質量之比（質量比）。ASTMD2726規定試件在25℃±1℃水中浸泡3~5min,稱水中重，當試件溫度與水溫度相差超過2℃時，試件在水中浸濕時間應增加至10~15min。AASHT0 T166則要求將試件冷卻到25℃±5℃，然后稱取干燥試件質量，在25℃±1℃水中浸泡3~5min,稱水中重。實際上美國很多州都采用AASHT0方法.而日本規定浸水的時間為1min。同時早期版本的ASTM和AASHT0允許在非標準溫度下測定試件密度然后進行溫度修正，而ASTMD2726—08和AASHTOT166—07中取消了溫度修正，要求嚴格按照標準溫度進行₃我國原試驗規程中只規定采用室溫條件，在使用中發現實際溫度差異較大，有些地方試驗室溫度能夠達到35℃以上，而寒冷地區甚至低于5℃，而且我國一些工程所在地在施工過程中溫度變化也較大,會導致較大試驗誤差，因此宜對毛體積相對密度的測定溫度進行更嚴格的規定。參考真空法測定理論相對密度試驗方法，本試驗方法規定試驗時水溫控制在25℃±0.5℃；同時計算試件毛體積密度所用水的密度也采用25℃時的密度。

關于允許誤差，AASHT0規定試件毛體積密度試驗重復性允許誤差為0.020g/cm³,試件毛體積相對密度試驗重復性允許誤差為0.020,美國各州基本采用AASHT0方法。ASTM早期版本規定重復性允許誤差為0.035g/cm³,再現性允許誤差為0.076g/cm³。而ASTMD2726—08規定，重復性允許誤差對于公稱粒徑12.5mm為0.023g/cm³,對于公稱粒徑19mm為0.037g/cm³;再現性允許誤差為0.042g/cm³₃本試驗法參考AASHTOT166—07進行了規定。

對于瀝青混合料試件體積指標，包括密度、空隙率、VMA、VFA的計算方法一直存在一些爭議。應該說,世界各國對這些體積指標的測定和計算方法都不盡相同，但是在同一個國家和同一個規范體系，則只能有一個統一的方法:因此，本方法這次統一了計算瀝青混合料空隙率、VMA、VFA等各項體積指標的測定方法和計算方法。在瀝青混合料體積指標的計算方面，引進了美國等不少國家歷來考慮集料吸收部分瀝青這個重要的概念，增加了有效瀝青用量、粉膠比、有效瀝青體積百分率和瀝青膜厚度等參數計算方法。

瀝青混合料的空隙率是最重要的體積指標。空隙率是由瀝青混合料試件的毛體積相對密度和理論相對密度計算得到的，統一計算方法就必須統一試件毛體積相對密度和理論相對密度的測定方法。

關于理論相對密度的問題，試驗規程規定了真空法、溶劑法，也有計算法，不同的方法有不小的差別：經過大量的對比試驗，在2004年施工技術規范修訂中經反復征求各方面的意見，認為溶劑法計算體積時把集料內部開口體積都扣除,使得測定的理論相對密度偏大，測定的空隙率過大，不符合實際情況。一致同意采用真空法實測瀝青混合料的理論相對密度作為我國的標準方法。但是，對于改性瀝青混合料或SMA混合料的理論相對密度采用真空法實測時，由于改性瀝青黏度大，不僅入工分散很難達到小于6mm以下的要求，而且在小于6mm以下的團粒中仍然包含有不少氣泡，它在相同的真空及振動情況下不能使團粒繼續分散，封閉在集料團粒中的空氣不能跑出，理論相對密度將變小，且平行誤差超過要求，對改性瀝青的SMA混合料有纖維時分散更困難。因此對改性瀝青混合料和SMA混合料,認為采用真空實測法不理想，只能用計算法求取混合料的理論密度。對于改性瀝青和SMA混合料的理論相對密度，我國參考美國Superpave采用計算有效相對密度的方法，即采用式（T0705-8)計算確定。Superpave規定根據各種集料不同的吸水率選用不同的系數C值，一般情況可取C=0.8，對集料吸水率較大時，可取C=0.5~0.8。

同時，原試驗規程中計算VMA時，先按公式計算瀝青的體積百分率VA,且以VMA=VA+VV,進而計算瀝青飽和度_：本次修訂考慮了瀝青被集料吸收，因此引用了有效相對密度、有效瀝青用量、有效瀝青膜厚度、有效瀝青體積率等概念，由總的瀝青用量計算的VA實際上已經沒有意義。圖T0705-3和圖T0705-4為考慮瀝青被集料吸收后瀝青混合料各個組成的示意圖₃根據礦料間隙率概念，VMA是壓實瀝青混合料試件中，除了礦料體積及被礦料吸收了的瀝青體積以外的部分體積占試件體積的百分數，即等于空氣空隙體積及未被集料吸收的瀝青體積之和：根據圖T0705-4,V_ma=（V_V+V_b-V_ba）/V_mb×100,即VMA=VV+V_be，VMA應該是空隙率與有效瀝青體積率之和。由此VMA進一步計算的VFA為有效瀝青飽和度：

圖T0705-3壓實瀝青混合料中各個成分的組成、有效瀝青含量及不同方法計算礦料間隙率的影響

圖T0705-4 壓實瀝青混合料試件的體積組成比例

V_ma——礦料間隙；V_mb——壓實混合料的毛體積；V_mm——壓實混合料的無空隙體積；V_V——空隙；V_b——瀝青體積；

V_ba——被集料吸收的瀝青體積；V_sb——礦料體積（按毛體積相對密度計算）；V_se——礦料體積（按有效相對密度計算）

本方法修訂后，我國在瀝青混合料體積指標的計算上與美國現行方法基本上一致。新修訂的一些參數的計算方法較原方法差異較大，但是基本概念是一致的。