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瀝青飽和度

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發(fā)布時間：2025-07-25 08:49:03 更新時間：2025-09-15 13:48:20

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

瀝青飽和度：核心指標(biāo)與檢測詳解

瀝青飽和度（Voids Filled with Asphalt, VFA），是瀝青混合料體積設(shè)計中的一項關(guān)鍵參數(shù)。它表征了壓實瀝青混合料試件中，礦料間隙率（VMA）被有效瀝青體積填充的百分比。VFA直接關(guān)系到瀝青混合料的路用性能——飽和度不足會導(dǎo)致混合料過早老化開裂，飽和度過高則易引發(fā)車轍變形。準(zhǔn)確測定VFA值對于優(yōu)化瀝青混合料設(shè)計和保障路面耐久性至關(guān)重要。

瀝青飽和度檢測的核心項目

VFA并非直接測量得出，而是通過對壓實瀝青混合料試件進(jìn)行一系列體積參數(shù)測定后，利用特定公式計算得到。其核心檢測項目環(huán)環(huán)相扣：

試件制備：
- 目的： 制備符合規(guī)范要求的壓實瀝青混合料試件（通常采用馬歇爾試件或旋轉(zhuǎn)壓實試件）。
- 關(guān)鍵：
  - 嚴(yán)格遵循目標(biāo)配合比設(shè)計，精確稱量瀝青和各級配礦料。
  - 精確控制混合料拌和溫度與壓實溫度。
  - 按照規(guī)定擊實次數(shù)（馬歇爾擊實法）或旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)成型試件，確保達(dá)到預(yù)期的壓實度狀態(tài)。
  - 試件脫模后需在室溫下冷卻至規(guī)定時間再測試。
毛體積相對密度測定：
- 目的： 獲取壓實瀝青混合料試件在常溫常壓狀態(tài)下，包含其內(nèi)部開、閉孔隙在內(nèi)的單位體積質(zhì)量與同溫度下水的密度的比值。
- 主要方法：
  - 表干法（水中重法/AASHTO T 166, ASTM D2726）： 最常用方法。測量試件在空氣中的干重、水中重及飽和面干狀態(tài)下的質(zhì)量。利用阿基米德原理計算毛體積密度。
  - 蠟封法（ASTM D1188）： 適用于吸水率較大（>2%）或多孔、粗糙表面的試件。將試件表面裹覆一層石蠟，隔絕水分進(jìn)入開孔隙，測量蠟封試件在空氣和水中的質(zhì)量進(jìn)行計算。
  - 體積法（CoreLok法/ASTM D6752）： 使用專用設(shè)備對試件進(jìn)行真空密封包裹薄膜，然后測量包裹前后試件的質(zhì)量差及薄膜密度來計算毛體積密度。
- 關(guān)鍵： 操作細(xì)致，確保準(zhǔn)確測量各類質(zhì)量。對吸水率高的試件選擇合適方法（蠟封或體積法）尤為重要。
理論最大相對密度測定：
- 目的： 獲取壓實瀝青混合料試件在理論上完全密實（無空隙）狀態(tài)下的最大密度值（相對密度）。
- 主要方法：
  - 真空法（AASHTO T 209, ASTM D2041）： 標(biāo)準(zhǔn)方法。將松散瀝青混合料置于真空容器中，抽真空排除裹覆氣泡，測定其在真空條件下于水中排開水的體積來計算理論最大密度。
  - 計算法（AASHTO R 35, ASTM D2041）： 基于配合比設(shè)計所用各原材料（礦料、瀝青）的相對密度和比例，通過公式計算理論最大密度。常用于設(shè)計階段校驗或作為真空法的補(bǔ)充，但結(jié)果精度通常不如真空法直接測定。
- 關(guān)鍵： 真空法需精確控制真空度、振蕩時間、水位等參數(shù)，確保充分排除混合料中的氣泡。計算法需準(zhǔn)確輸入各原材料密度值。
空隙率計算：
- 目的： 計算壓實瀝青混合料中空隙所占的體積百分比。
- 計算依據(jù)： 利用實測的毛體積相對密度和理論最大相對密度進(jìn)行計算。
- 公式：VV = (1 - G_mb / G_mm) * 100%
  - VV = 混合料空隙率 (%)
  - G_mb = 壓實瀝青混合料試件的毛體積相對密度
  - G_mm = 瀝青混合料的理論最大相對密度
礦料間隙率計算：
- 目的： 計算壓實瀝青混合料中礦料骨架（包含有效瀝青體積和被瀝青填充的閉孔隙）以外的間隙所占體積百分比。這部分間隙最終由有效瀝青和空隙填充。
- 計算依據(jù)： 需要礦料的合成毛體積相對密度和瀝青用量（有效瀝青含量）數(shù)據(jù)。
- 公式：VMA = [100 - (G_mb * P_s) / G_sb] * 100%
  - VMA = 礦料間隙率 (%)
  - G_mb = 壓實瀝青混合料試件的毛體積相對密度
  - P_s = 混合料中礦料所占的質(zhì)量百分比 (%)
  - G_sb = 礦料的合成毛體積相對密度
瀝青飽和度計算：
- 目的： 最終獲得目標(biāo)參數(shù)VFA，即有效瀝青體積占礦料間隙體積的百分比。
- 計算依據(jù)： 利用已計算出的礦料間隙率（VMA）和空隙率（VV）。
- 公式：VFA = [(VMA - VV) / VMA] * 100%
  - VFA = 瀝青飽和度 (%)
  - VMA = 礦料間隙率 (%)
  - VV = 混合料空隙率 (%)

檢測流程總結(jié)與要點

按規(guī)范制備代表性試件。
精確測定試件的毛體積相對密度（G_mb）。 根據(jù)試件特性選擇合適方法并規(guī)范操作。
精確測定混合料的理論最大相對密度（G_mm）。 優(yōu)先采用真空法，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
計算空隙率（VV）。
計算礦料間隙率（VMA）。 需準(zhǔn)確輸入礦料合成毛體積相對密度（G_sb）和礦料質(zhì)量百分比（P_s）。
計算瀝青飽和度（VFA）。

關(guān)鍵注意事項

數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性： VFA是間接計算值，其準(zhǔn)確性完全依賴于前面所有基礎(chǔ)參數(shù)（G_mb, G_mm, G_sb, P_s）測量的精確性。每一步都必須嚴(yán)格遵循試驗規(guī)程。
溫度控制： 密度測定（尤其是水中質(zhì)量）需在標(biāo)準(zhǔn)水溫下進(jìn)行。
儀器校驗： 天平、比重瓶、真空設(shè)備、恒溫水浴等需定期校驗合格。
材料代表性： 所用的原材料樣品必須能代表實際使用的材料和配合比。
標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)： 所有試驗步驟和計算必須嚴(yán)格遵循現(xiàn)行有效的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（如AASHTO、ASTM或國家/地區(qū)等效標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行。

總結(jié)

瀝青飽和度（VFA）是評價瀝青混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)和預(yù)估其路用性能的核心體積指標(biāo)。其檢測并非單一試驗，而是一個綜合性的流程，核心在于精確測定毛體積相對密度、理論最大相對密度、礦料合成密度等基礎(chǔ)參數(shù)，并通過標(biāo)準(zhǔn)公式進(jìn)行計算。確保每一步基礎(chǔ)試驗的準(zhǔn)確性是獲得可靠VFA值的關(guān)鍵。VFA值是否處于設(shè)計規(guī)范要求的合理區(qū)間內(nèi)，直接決定了混合料的抗車轍能力、抗疲勞開裂性能與水穩(wěn)定性等關(guān)鍵性能表現(xiàn)。因此，規(guī)范的檢測流程和精確的數(shù)據(jù)獲取對于瀝青路面工程的質(zhì)量控制具有不可替代的作用。