现行的沥青混凝土配合比设计方法JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》是通过实测的集料合成毛体积相对密度与合成表观相对密度计算来确定沥青混合料理论最大相对密度，计算集料有效密度和沥青混合料最大理论相对密度受多种条件制约，计算结果不尽合理。

　　由于集料对沥青具有吸附和侵润的作用，所以集料密度取值难以做到准确、稳定。虽然采用计算法确定沥青混合料理论最大相对密度的方法简单方便，但是由于混合料中存在孔隙，既不能全部采用集料表观相对密度，也不能全部采用集料的毛体积相对密度。因此本文在实测集料的有效相对密度后，再根据结果计算沥青混合料理论最大相对密度，以更加接近沥青吸收集料的最真实情况。

　　1 集料相对密度(沥青浸渍法)

　　1.1 试验准备

　　1)将试样用2.36mm标准筛过筛。

　　2)将筛余的集料试样浸泡在水中，并适当搅拌，仔细洗去附在集料表面的尘土和石粉，经多次漂洗干净至水完全清澈为止，清洗过程不得散失集料颗粒。

　　1.2 试验步骤

　　1)调平浸水天平，将吊篮挂在天平的吊钩上，浸入溢流水箱中，将水温控制为20～25℃，将天平调零。

　　2)将吊篮挂在天平的吊钩上，浸入溢流水箱中，向溢流水箱中注水，水面高度至水槽的溢流孔，将天平调零，调整水温为20～25℃。

　　3)将搅拌棒放入1号容器中，称量搅拌棒及1号容器的总质量(M₁)及水中质量(M₂)。称量2号容器的质量(M₆)及水中质量(M₇)。

　　4)将装有搅拌棒及集料的1号容器放入180℃(非改性沥青160℃)的烘箱中加热4h。

　　5)将沥青加热至150～160℃(非改性沥青为130～140℃)并脱水，取出装有搅拌棒及集料的1号容器，将1 500～2 000g沥青加入容器中，同时将1 500～2 000g沥青倒入2号容器中，1号容器用搅拌棒搅拌3min，排出气泡，2号容器不搅拌，放入温度140～145℃(非改性沥青为125～130℃)的烘箱中，每隔20min搅拌1次，共搅拌2次(即从第1次搅拌开始，20min,40min后各搅拌1次)，每次3min，至60min观察，如表面无气泡，即可将1号容器、2号容器取出在室温下冷却12～24h。

　　6)称量装有搅拌棒、沥青及混合料的1号容器的总质量(M₄)及水中质量(M₅)。

　　7)称量装有沥青的2号容器的总质量(M₈)及水中质量(M₉)。

　　1.3 计算

　　1)沥青的相对密度，计算结果保留小数点后3位有效数字，按式(1)计算:

　　式中:γ_沥青为沥青的相对密度。

　　2)集料的表观相对密度，按式(2)计算:

　　式中:γ_集料为集料的表观相对密度;M₃为搅拌棒+1号容器+集料的总质量。

　　2 沥青混合料理论最大相对密度计算(沥青浸渍法)

　　混合料试验的过程和集料基本相同，试验过程中需注意如下几点。

　　1)在1.2节步骤4)中，将装有搅拌棒及沥青混合料的1号容器放入烘箱养生时，温度控制为165℃(非改性沥青140℃)，养生1h不变。同时将相同的沥青(约3kg)放入烘箱中。

　　2)取出沥青搅拌时，应待沥青温度至140～150℃(非改性沥青为130℃～135℃)时取出装有搅拌棒及混合料的1号容器，将大量沥青加入容器中，同时将沥青倒入2号容器中，1号容器用搅拌棒搅拌3min，排出气泡，2号容器不搅拌，后放温度140～145℃(非改性沥青为125℃～130℃)的烘箱中，每隔20min搅拌1次，共搅拌2次(即从第1次搅拌开始，20,40min后各搅拌1次)，每次3min，至60min观察，如表面无气泡，即可将1,2号容器取出在室温下冷却12～24h。

　　计算沥青混合料理论最大相对密度，取3位小数，按式(2)计算。

　　3 沥青浸渍法与传统方法的数据对比

　　为了对比2种方法，有代表性地选取了玄武岩、石灰岩、普通沥青及改性沥青，首先采用规范的方法(计算法)检测了各规格集料的表观相对密度和毛体积相对密度，经计算得出了混合料的有效相对密度;同时采用成熟的配比分别试拌了5组不同配合比的沥青混合料，采用沥青浸渍法检测了相应配合比的沥青混合料的理论最大相对密度后，反算了矿料的有效相对密度(见表1)。

　　从表1可以看出，根据各规格集料表观相对密度和毛体积相对密度计算的矿料有效相对密度与经沥青浸渍法反算的矿料有效相对密度数据接近，表中两者最大差值为0.017，最小差值为0.006。

　　对表1中2种有效相对密度进行方差统计分析，结果表明，在保证率95%的条件下，两者之间无显著差异。方差分析结果如表2所示。由上述分析可知，沥青混合料理论最大密度可以根据沥青浸渍法实测得到，也可根据实测的集料有效相对密度计算得到，二者误差在工程允许范围内。

　　4 适用性分析

　　当料源提供的集料质量比较稳定的情况下，可以根据实测的各规格集料表观相对密度和毛体积相对密度计算矿料的有效相对密度，从而得到混合料体积参数，并控制工程质量。在生产阶段，可以采用沥青浸渍法实测各热料仓集料有效相对密度，据此计算混合料理论最大相对密度，进行生产配合比设计。

　　若料源提供的集料质量不稳定，变异性较大时，可根据沥青浸渍法实测的最大理论相对密度进行各种规格集料体积指标的反算，及时调整生产配合比，达到质量控制的目的。试验表明，采用沥青浸渍法反算所得到的矿料有效相对密度与通过计算得到的沥青混合料最大理论密度可以互相推算，由此，可以得出沥青浸渍法所得试验结果可供沥青混合料配合比设计、路面施工质量控制和路面压实度检测等方面使用。

　　表1 矿料有效相对密度及吸水率 

　　表2 方差分析结果 

　　试验结果表明，2种方法得到的沥青混合料最大理论相对密度，数据无显著的系统误差，施工过程中可以根据实际情况进行合理选用。

　　5 工程实例

　　国道112线是遵化市连接唐山市及丰润、玉田等周边地区的主要通道，路线全长24.402km(起讫点桩号为K1000+800,K1025+202)。该段按一级公路标准设计，一般段路基宽29m，断面形式为:2m土路肩+0.5m路肩石+11m路面+2m中央分隔带+11m路面+0.5m路肩石+2m土路肩，路拱横坡双向2%。路段西半幅一般段路面结构为:4cmAC.13C细粒式沥青混凝土+4cmAC.13C细粒式改性沥青混凝土+6cmAC.20C型中粒式沥青混凝土+2×18cm水泥稳定碎石。沥青混合料理论最大相对密度计算均采用浸渍法，并进行配合比设计，结果如表3及图1所示。

　　由表3及图1可看出，当混合料油石比为5.2%时，抗剪安全系数GSF达到最大值，而反应比GSI正好处于突变点处，即油石比为5.2%时，混合料抗剪切强度达到最大，因此选用油石比5.2%作为沥青混合料最佳油石比。该工程建成后2年的实践表明，采用本文所提供方法，有效减少因沥青开裂导致的路面早期破坏，延长公路使用寿命，降低养护费用，对行车的安全性和舒适性起到积极作用。

　　图1 GTM力学参数随油石比变化 

　　6 结语

　　沥青浸渍法试验测集料有效相对密度和沥青混合料理论最大相对密度，试验方法可行，适用性好。

　　沥青混合料最大理论相对密度可根据沥青浸渍法实测得到，也可以根据实测集料的有效相对密度计算得到，通过试验数据对比分析，2种方法的误差在工程许可范围内。

　　采用沥青浸渍法实测集料有效相对密度，实测沥青混合料最大理论相对密度的试验受人为因素影响小，试验仪器简单常用，材料选取方便易行，试验结果稳定准确，计算体积参数准确可靠，能够提供沥青混合料配合比设计更为精准的基础数据，应用于实际工程有很好的经济效益。

　　表3 沥青混合料体积参数及马歇尔稳定度试验结果