[发明专利]集料混合料的矿料间隙率及其特征值的测定方法

说明书

技术领域

本发明设计道路工程领域，特别涉及一种集料混合料的矿料间隙率及其特征值的测定方法。

背景技术

矿料间隙率指的是集料混合料堆积在一起所形成的间隙，由于混合料颗粒的几何形状、搭配比例以及排列的方式和紧密程度存在差异，矿料间隙率值将有所不同。

对于指定的集料混合料其颗粒的几何形状特征和搭配比例是确定的，则在实际的捣实试验过程中，在矿料不被压碎的状态下，随着捣实次数的增加，矿料间的紧密程度将逐渐增加，矿料间隙率逐渐减小，并应趋近一个稳定值，该稳定值即为这种混合料的矿料间隙率特征值。

集料混合料的矿料间隙率是评价沥青混合料骨架紧密程度的一项重要指标，近年来随着骨架-密实型沥青混合料的广泛应用，粗集料矿料间隙率的测定和标准研究也越来越受到重视。作为评价骨架紧密程度的指标，其试验测定包括两个重要问题：(1)在没有细集料干涉作用下，任何状态下的粗集料堆积状态都是形成了骨架，但是不同的骨架排列方式，其紧密程度却差异巨大，因此采用哪种堆积状态下的矿料间隙率评价沥青混合料中粗集料的紧密程度更为合适？是设计所关心的问题；(2)粗集料的堆积密度如何测定？对于第一个问题，究竟采用什么状态下的堆积密度来评价沥青混合料中粗集料的紧密程度更为客观准确，在现有技术中，对于粗集料的捣实，我国《公路工程集料试验规程》规定采用人工捣实和振动台振动的方法，这些方法的主要弊端在于：捣实的试件表面需要人工填平，人为因素影响大，导致结果的重复性不高；其次捣实功无法量化，量化捣实功可以帮助我们与后期的沥青混合料设计建立起联系，可以作为一个设计参数固定下来，现有方法下所得到的VCA值与集料混合料中间隙率形成的状态差异大，采用干捣实方法作用的捣实功明显小于沥青混合料成型的捣实功，所形成的集料混合料空隙率偏大，作为集料混合料骨架紧密状态的评价标准过于宽松，失去了控制意义；有研究者为了避免上述问题，采取了直接应用马歇尔击实设备进行集料混合料的捣实，该方法虽然能够满足捣实功的要求，但是实验的结果显示集料的击碎率过大，实际形成的粗集料混合料已经偏离设计级配，测定的粗集料矿料间隙率不具有代表性，国外有研究采用过SGC(旋转压实仪)来进行粗集料的压实，并测定该状态下的矿料间隙率VCA值，但是同样存在压碎比较严重这样一个弊端。第二个问题，集料混合料的矿料间隙率VCA值如何测定，目前普遍采取公式计算矿料间隙率，VCA仅仅是一个捣实次数水平下的值，伴随着集料击碎率过大，该值与实际值严重偏离，参考意义不大，鉴于现有测定方法存在的问题，有必要对矿料间隙率测定方法进行改进。

发明内容

本发明针对上述领域存在的问题，提出一种集料混合料矿料间隙率及其特征值的测定方法，可操作性强，克服了测定过程人为影响因素，获得的数据重复性好且具有实际指导意义。

一种集料混合料矿料间隙率的测定方法，步骤如下：

(1)按待测集料混合料的最大公称粒径选择相应尺寸的试桶，并称取集料混合料；

(2)第一层装入总质量的2/5集料混合料，整平表面并铺上软质胶垫片，捣实，取下垫片；第二层装入总质量的2/5集料混合料，操作方法同第一层；第三层装入总质量的1/5集料混合料，操作方法同第一层，垫片为硬质尼龙材料垫块；

(3)测量硬质尼龙材料垫块表面到试桶边沿的高度h’；

(4)称取捣实后集料混合料的质量m₀；

(5)按照如下公式计算集料混合料捣实密度：

ρ_捣＝m₀/{π*(D₀/2)²*[H₀-(h+h’)]}

式中：ρ_捣-集料混合料捣实密度(g/cm³)；

m₀——集料混合料质量(g)；

D₀-试桶内直径；

H₀-试桶的深度(cm)；

h-硬质尼龙材料垫块的厚度(cm)；

h’-硬质尼龙材料垫块表面到试桶边缘的高度(cm)；

集料混合料的矿料间隙率计算公式：

式中：VCA——集料混合料矿料间隙率(％)；

ρ_b——集料混合料合成毛体积密度(g/cm³)。

所述装入集料混合料后用圆头的捣棒沿周边及中间插捣10-20次。

所述捣实采用集料矿料间隙率捣实仪。

所述捣实仪的捣实锤采用聚氨酯材料的锤头。