本发明涉及一种测定沥青混合料毛体积的方法，属于道路施工技术领域。
背景技术：
沥青混合料配合比设计一般采用马歇尔配合比设计方法，马歇尔设计方法作为一种体积设计法，以体积参数(空隙率、vma、vfa)作为控制指标。空隙率是沥青混合料最重要的体积特征参数，它的大小直接影响沥青混合料的强度和抗永久变形能力。空隙率是由沥青混合料试件的毛体积相对密度和理论最大相对密度计算得到的。毛体积密度是指在规定条件下，材料单位毛体积(包括材料实体、开口及闭口孔隙)的质量。毛体积密度计算的准确性由材料的毛体积测量(计算)的准确性决定。沥青混合料利用这种经验加体积参数分析方法作为沥青混合料配合比设计的手段，其成立的前提是，用于计算以空隙率为代表的体积参数试验方法必须准确、合理。
沥青混合料是一种复合材料，其组成包括六部分。①、各种矿料的矿质集料(按磨成粉的无孔隙状态考虑)；②、沥青(都充填在集料之间的间隙中，只裹覆在矿料表面)；③、集料自身的闭孔隙；④、集料本身的开孔隙；⑤、被沥青裹覆的矿料与矿料之间的空隙(包括开口的与闭口的)；⑥、试件表面由于与试模(钢轮)接触得不到正常击实(压实)而产生的表面凹陷。。
针对以上各种方法存在的不足和缺陷，很有必要开发一种能有效测试较大空隙沥青混合料毛体积及毛体积密度的方法。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种灌砂测定沥青混合料毛体积及毛体积密度的方法，其适用于空隙率较大的沥青碎石混合料及大空隙透水性沥青混合料工程现场取芯试样的体积测定。
本发明是通过如下技术方案来实现的：一种灌砂测定沥青混合料毛体积及毛体积密度的方法，其特征是：包括如下步骤：
(1)称量圆柱状的取芯试件的空气中质量ma；
(2)将灌砂筒内装满砂后称取灌砂筒内砂的质量m1；
(3)将上述装满砂的灌砂筒放置在标定罐上，打开灌砂筒的开关让砂流出，称取灌砂筒内的砂不再下流时灌砂筒内剩余砂的质量m2；
(4)将取芯试件放入空置的标定罐内，将装满质量为m1的砂的灌砂筒置于该标定罐上，打开灌砂筒的开关让砂流出，称取灌砂筒内的砂不再下流时灌砂筒内剩余砂的质量m3；
(5)从步骤4中的标定罐中将试件取出，称取试件质量m4；
(6)按照下面的式(a)计算出沥青混合料取芯试件的毛体积，并按照下面的式(b)和式(c)推导得出试件的毛体积密度ρa及毛体积相对密度γa：
式中：v是沥青混合料取芯试件毛体积；
ρs是量砂密度；
ρω是在特定温度下的水的密度。
本发明方法是通过将标定罐中的试件排开砂的体积来计算试件的毛体积，由于测试过程中，存在有少许的砂落入试件内部的情况，采用测试后的试件空气质量减去测试前的试件空气质量再除以砂的密度后求得的体积作为修正，可使计算结果更接近试件的真实毛体积。
进一步的，为保证测试结果是准确性，所述的砂为清洁干燥的与空气的湿度相平衡的均质砂，所述砂的粒径为0.25mm～0.5mm。
进一步的，为保证称量准确性，优选称量工具为天平，其精确度为0.1g，量程为10～15kg。
进一步的，为避免砂状态过密实或者过疏松影响试验结果，优选在灌砂筒内装满砂时，筒内砂的高度与筒顶的距离不超过15mm。
进一步的，为保证测量准确性，步骤4中，取芯试件放入空置的标定罐中时，取芯试件的圆柱表面与标定罐的底部接触。
进一步的，为保证测量准确性，步骤5中，称取试件质量前将试件表面纹理内的砂用毛刷扫净，再将试件用托盘装好进行称量，称量过程中要防止试件内部开口空隙内的砂流出。
进一步的，所述灌砂筒包括位于上部的储砂筒和位于所述储砂筒下部的倒置的圆锥形漏斗，所述圆锥形漏斗的顶端设有开口，所述储砂筒的底部对应于所述圆锥形漏斗顶端的开口设有圆孔，在所述储砂筒和所述圆锥形漏斗之间设置有可转动的开关板，所述开关板上对应于所述储砂筒底部的圆孔也设置有圆孔，所述开关板的一端与所述储砂筒的筒底及所述圆锥形漏斗的顶部连接板铰接，其另一端伸出所述储砂筒的筒身外。
进一步的，所述标定罐的内径与所述储砂筒的内径一致。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中所采用的灌砂筒的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明具体实施方式中所采用的标定罐的结构示意图；
图4是图3的俯视图；
图5是本发明具体实施方式中取芯试件放入标定罐内的示意图；
图6是具体实施方式中灌砂法与真空密封法测定取芯试件毛体积的变化规律图；
图中，1、灌砂筒，101、储砂筒，102圆锥形漏斗，103、开关板，104、储砂筒底部的圆孔，105、开关板上的圆孔，2、标定罐，3、试件。
具体实施方式
下面通过非限定性的实施例并结合附图对本发明作进一步的说明：
如附图所示，本发明方法适用于空隙率较大的沥青碎石混合料及大空隙透水性沥青混合料工程现场取芯试样的体积测定。
一种灌砂测定沥青混合料毛体积及毛体积密度的方法，其包括如下步骤：
为避免砂状态过密实或者过疏松影响试验结果，在灌砂筒内装满砂时，筒内砂的高度与筒顶的距离不超过15mm，每次标定后及而后的试验都维持m1恒定。
为保证测量结果准确，在步骤4中，取芯试件3放入空置的标定罐2中时，应该保证取芯试件3的圆柱表面与标定罐的底部接触。
步骤5中，称取试件质量前应将试件表面纹理内的砂用毛刷扫净，再将试件用托盘装好进行称量，称量过程中要防止试件内部开口空隙内的砂流出。
在测量过程中，为保证测量结果准确，在储砂筒内的砂通过圆孔自由下落过程中，要保证不受到外力因素影响。
下面通过具体实施例进行说明：
实施例1
现场取芯大粒径透水沥青混合料lspm-25φ100的试件一个。
①采用量程10～15kg，感量0.1g的电子天平称量干燥试件的空气重量ma＝1579.6g。根据试件大小，确定选用φ150mm的灌砂筒和φ150mm的金属罐；
②将灌砂筒1置于电子天平上，并将电子天平读数置零。将灌砂筒1内装满砂，称取砂的质量m1＝9000g；
③将上述装满砂的灌砂筒1放置在标定罐2上，打开灌砂筒1的开关让砂流出，称取灌砂筒1内砂不再下流时灌砂筒内剩余砂的质量m2＝4699.7g；
④将试件3放入空置的标定罐2内，将装满质量为m1的砂的灌砂筒1置于标定罐2上，打开灌砂筒1的开关让砂流出，称取灌砂筒1内的砂不再下流时灌砂筒1内剩余砂的质量m3＝5656.6g；
⑤从标定罐2中将试件3取出，用毛刷把试件3表面纹理内的砂清干净，再将试件3用托盘装好称量，称量过程中，防止试件3内部开口空隙内的砂流出，称取试件质量m4＝1585.4g；
⑥上述试验中所用的标准砂的密度ρs＝1.342g/cm3；
⑦按如下公式计算试件的毛体积v：
⑧试件的毛体积密度ρa按如下公式计算
将以上数据代入公式，即得试件的毛体积v＝717.4cm3,试件毛体积密度ρa为2.201g/cm3。
下面通过对比例进行说明：
对比例1
试件的毛体积密度测定采用真空密封法(corelok)，把真空密封法测得的结果作为真值。
①采用量程10～15kg，感量0.1g的电子天平称量干燥试件的空气重量ma＝1579.6g；
②选择合适的密封袋，将试样送入corelok真空密封装置内抽取真空，并称取密封试件质量mb＝1605.9g，将密封试件置于25℃±1℃的水中质量mc＝857.6g；
③将密封试件从水中取出，擦干表干，取走密封袋，称取试件质量mf＝1579.5g，密封袋的相对密度根据厂家提供值，按照ρf＝0.903计算。
④将以上数据代入如下公式
即得试件的毛体积相对密度γa为2.196，试件毛体积密度采用公式ρa＝γa×ρw计算，在25℃温度下，水的密度ρω取0.9971g/cm3，得出试件的毛体积密度为2.190g/cm3。《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中试件毛体积密度的重复性允许误差0.02g/cm3，可见两种试验方法的试验误差为0.01g/cm3，满足规范要求。
对比例2
试件的毛体积密度测定采用体积法。
②从试件的上下两个断面量取直径后取平均值，高度取十字对称4次测定，后取平均值，计算试件的毛体积，如下表所示：
③试件的毛体积密度及毛体积相对密度按下式计算
将以上数据代入公式，得出试件毛体积密度为2.147g/cm3，与corelok法测得的试验结果2.184g/cm3相比，小0.037g/cm3，超出规范规定的重复性试验的允许误差0.02g/cm3。
对比例3
灌砂法与真空密封法测定取芯试件毛体积的变化规律图如附图6所示。
由上述实施例和对比例可知，本发明所采用的灌砂测定沥青混合料毛体积及毛体积密度的方法可以准确的反应试件的真实毛体积密度，满足规范要求，能为现场检测沥青路面压实度提供准确的数据支持。