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“CoreLok真空密封密度法”正式纳入新版《排水沥青路面设计与施工技术规范》
发布时间:2020-07-31
 

2020年6月份,交通运输部发布了新版《排水沥青路面设计与施工技术规范》,并规定于2020年9月1日起正式实施。由此,排水路面的行业标准逐渐成型,对排水路面沥青混合料的设计和使用逐渐进入到规范化的程序。排水路面的使用性能也越来越受到相关学者和技术人员的重视,并将逐步落实到实际铺装路面的相关性能研究当中。

交通运输部公告   

排水沥青路面新规范以及列入的CoreLok真空密度测试法

 

01

技术背景

 
 

排水沥青( Drainage Asphalt )路面,又称透水沥青( Porous Asphalt )路面,指压实后空隙率在20%左右,能够在混合料内部形成排水通道的新型沥青混凝土面层,其实质为单一粒径碎石按照嵌挤机理形成骨架-空隙结构的开级配沥青混合料。此外,针对以改善表面抗滑功能为主的开级配表面薄层应用又称开级配磨耗层( OGFC,Open-Graded Friction Course ) 、多孔隙沥青磨耗层( PAWC, Porous Asphalt Wearing Course )等。这些材料的构成特征基本相同,根据使用功能的区别被赋予不同名称,在技术特点上也会有所不同。

排水沥青路面无论在路面排水以及降噪方面都具有显著的优势,综观国内外技术前沿,具有大空隙特征的排水沥青路面铺装因为具有抗滑性能高、噪声低、抑制水雾、防止水漂、减轻眩光等突出优点,可以说达到了现有沥青路面技术中的“顶端路用性能”(ultimate performance),成为实现道路表面特性品质飞跃的最佳路面形式。

但是无论什么样的排水沥青路面设计,都离不开一个关键性的技术指标,那就是沥青混合料的空隙率(void ratio),由公式一可知,要想准确地知道沥青混合料空隙率,就要精确测量沥青混合料的毛体积密度和最大理论密度,通过公式一进行计算。

公式一

式中:ρ1- 毛体积密度;ρ2- 最大理论密度;

 

02

密度计算

 
 

在现有的规范条件下,测量沥青混合料密度的方法主要有:

  • 水中重法
  • 表干法
  • 蜡封法以
  • 体积法等

而目前使用最多的就是水中重法和表干法,蜡封法和体积法在测试时由于过程繁琐,误差较大,在实际应用时,相对而言使用较少。

No.1 传统方法

沥青混合料毛体积密度:压实沥青混合料单位体积(含混合料的实体矿物成分及不吸收水分的闭口孔隙、能吸收水分的开口孔隙等颗粒表面轮廓所包围的全部毛体积)的干质量。毛体积密度作为沥青混合料配合比设计和沥青路面质量控制的一个至关重要的指标,它直接决定着混合料设计的油石比以及路面压实度。
 

在《JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》规定的四种密度测试方法中,针对不同方法的使用条件和误差做了相关的对比,见表1。

测试方法

适用条件

说明

水中重法

T0706-2011

吸水率<0.5%

一般来说沥青混合料很难达到吸水率小于0.5%;易造成偏差

表干法

T0705-2011

吸水率<2%

对于大孔隙混合料,如SMA、OGFC等,开口空隙与闭口空隙联通,水进入试件闭口空隙,所测体积偏小,毛体积密度偏大

蜡封法

T0707-2011

吸水率>2%

蜡封法耗时、废试件,操作难度大,受人为影响因素太多,导致数据不准确

体积法

T0708-2011

不适用表干法和蜡封法的大孔隙混合料

体积测量不准确,一般不太使用

No.2 CoreLok方法

在《JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0707-2011中,已经提及到真空密封法(CoreLok)测量沥青混合料的毛体积密度,并已逐渐在实际应用中普及开来。

在美国,CoreLok法经历了数年的发展,在减小试验误差方面具有显著优势,并逐渐发展成为检测沥青混合料密度的成熟方法。1998年首次应用于测量开级配抗滑磨耗层(OGFC)毛体积密度;2002年成为ASTM/AASHTO规定测试方法;2000、2001年,Instrotek公司升级CoreLok更多的测试功能:

  • 最大理论密度测量;
  • 集料密度测量;
  • 孔隙率测量等。

CoreLok真空密度仪  

01

CoreLok方法的测试步骤

按照步骤1-7操作,可获得真空压缩袋包装后的沥青混合料试件,实现对待测试样的抽真空处理,参照《JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0707-2011中真空密封法(CoreLok)的计算公式二测量待测试件的毛体积密度:

公式二

式中:

γf-试件的毛体积相对密度,无量纲;

A-干燥试件的质量(g);

B-密封试件的质量(g);

C-密封试件的水中质量(g);

E-密封袋取走后,试件的空中质量(g);

F-密封袋相对密度,根据厂家提供的公式计算。

根据公式三计算试件的毛体积密度:

公式三

式中:ρf- 真空密封法测定的试件毛体积密度(g/cm3);ρw- 在25℃温度条件下的水的密度,取0.9971 g/cm3

 

02

CoreLok方法与其他测试方法的误差对比

计算沥青混合料的毛体积密度时,由于其质量能得到精确的控制,所以影响毛体积密度的最重要的因素就是试件的体积,不同方法测量试件的体积时都会产生一些因为客观以及人为因素导致的误差,CoreLok方法就是最大限度的减少外界因素的干扰,更加精确的测量试件的真实体积,从而达到准确测量试件毛体积密度的目的。CoreLok方法与其他不同方法的测量原理区别见下图(黑色区域为试件表面构造,展示了不同测试方法在测量试件实际体积时的区别)。
 


 

CoreLok使用真空密封袋的方法对待测试件进行预处理,使得密封袋完全贴合试件表面,在测量沥青混合料试件体积时,可以最大程度还原试件的真实体积。而传统的表干法、蜡封法会导致介质进入到试件空隙,从而导致测量的体积与实际体积相比较偏小,造成测量的密度结果偏大。体积法使用计算的方法,会使得计算体积比实际的体积偏大,导致测量结果偏小。综合而言,CoreLok法可以减少外界客观的影响因素,保证测量结果更加接近真实值,从而保证了密度参数的准确性。

CoreLok真空密度仪是一款可以大大提高试验精确度的设备,已经在《JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》和《JTG/T3350-03-2020排水沥青路面设计与施工技术规范》中重点强调,在国内研究排水路面等相关科研课题中能够发挥显著的作用。
 


 

CoreLok真空密度仪是美国InstroTek公司的拳头产品,作为真空法测量沥青混合料体积指标的原创者,经历了数年的产品更新迭代,打造出了CoreLok真空密度仪更加出色的产品性能,在国内外拥有大量高校、科研院所、施工单位、检测单位等用户,并且获得了用户的一致好评!
 


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