017-沥青混合料马歇尔稳定度计算器
沥青混合料马歇尔稳定度计算器
概述
依据 JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T 0709条。ρs = ma/(ma-mw)×ρw；MS = Fmax/1000；FL = X×0.01；VV = (1-ρs/γt)×100%；VMA = (1-ρs/ρsb×Psb/100)×100%；VFA = (VMA-VV)/VMA×100%。
补充说明：试验温度60°C，加载速率50mm/min，试件尺寸Φ101.6mm×63.5mm。VMA公式中Psb单位为%，需除以100。验证：ma=1200.5, mw=689.2, γt=2.542, ρsb=2.718, Psb=95.4 → VV=7.67%, VMA=17.6%, VFA=56.4% ✓
依据标准
- 试验/计算方法：
JTG E20-2011 T 0709
- 摘要说明：依据 JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T 0709条。ρs = ma/(ma-mw)×ρw；MS = Fmax/1000；FL = X×0.01；VV = (1-ρs/γt)×100%；VMA = (1-ρs/ρsb×Psb/100)×100%；VFA = (VMA-VV)/VMA×100%。
- 备注说明：试验温度60°C，加载速率50mm/min，试件尺寸Φ101.6mm×63.5mm。VMA公式中Psb单位为%，需除以100。验证：ma=1200.5, mw=689.2, γt=2.542, ρsb=2.718, Psb=95.4 → VV=7.67%, VMA=17.6%, VFA=56.4% ✓
现行标准
| 标准/文件 | 控制值或说明 | 附注 |
| JTG F40-2004 AC-13/16/20/25 | MS≥8.0kN VV=3~5% VMA≥11~14% VFA=65~75% | /docs/jtg-f40 |
计算公式
{"rho_s": ma/(ma-mw)1.0, "MS": Fmax/1000, "FL": X0.01, "VV": (1-(ma/(ma-mw)1.0)/(gamma_t1.0))100, "VMA": (1-(ma/(ma-mw)1.0)/rhosbPsb/100)100, "VFA": ((1-(ma/(ma-mw)1.0)/rhosbPsb/100)100-(1-(ma/(ma-mw)1.0)/(gamma_t1.0))100)/((1-(ma/(ma-mw)1.0)/rhosbPsb/100)100)100}
参数与符号
输入参数
| ID | 符号 | 名称 | 单位 | 说明 |
| ma | ma | 干燥试件质量 | g | 试件烘干后质量 |
| mw | mw | 水中试件质量 | g | 水中称量质量 |
| Fmax | Fmax | 最大荷载 | N | 试验荷载峰值(N) |
| X | X | 流值读数 | 0.01mm | 破坏时变形读数 |
| gamma_t | gamma_t | 理论最大相对密度 | — | 真空法测定值 |
| rhosb | rhosb | 矿料合成毛体积密度 | g/cm3 | 矿料密度试验值 |
| Psb | Psb | 矿料含量 | % | 矿料质量百分比 |
输出参数
| ID | 符号 | 名称 | 单位 | 说明 |
| MS | MS | 马歇尔稳定度 | kN | 马歇尔稳定度 |
| FL | FL | 流值 | mm | 流值 |
| VV | VV | 空隙率 | % | 空隙率 |
| VMA | VMA | 矿料间隙率 | % | 矿料间隙率 |
| VFA | VFA | 沥青饱和度 | % | 沥青饱和度 |
| rho_s | rho_s | 试件毛体积密度 | g/cm3 | 试件毛体积密度 |
示例数据
示例输入
| 名称 | ID | 示例值 | 单位 |
| 干燥试件质量 | ma | 1321.10 | g |
| 水中试件质量 | mw | 746 | g |
| 最大荷载 | Fmax | 10576 | N |
| 流值读数 | X | 27.5 | 0.01mm |
| 理论最大相对密度 | gamma_t | 2.39 | — |
| 矿料合成毛体积密度 | rhosb | 2.607 | g/cm3 |
| 矿料含量 | Psb | 98.99 | % |
主要结果
| 名称 | ID | 结果值 | 单位 |
| 马歇尔稳定度 | MS | 10.6 | kN |
| 流值 | FL | 0.275 | mm |
| 空隙率 | VV | 3.9 | % |
| 矿料间隙率 | VMA | 12.8 | % |
| 沥青饱和度 | VFA | 69.6 | % |
| 试件毛体积密度 | rho_s | 2.297 | g/cm3 |
合规判定
当前计算器仅输出计算结果，未设置强制合格/不合格判定。
参考与链接
- /docs/jtg-e20
原有补充说明
沥青混合料马歇尔稳定度计算器
概述
本计算器依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011 T 0709 条，对沥青混合料马歇尔试件进行稳定度、流值及体积参数计算。
试验温度 60°C，加载速率 50mm/min，试件尺寸 Φ101.6mm × 63.5mm。
计算公式
1. 试件毛体积密度 $\rho_s$
$$\rho_s = \frac{m_a}{m_a - m_w} \times \rho_w$$
其中：
- $m_a$：干燥试件在空气中的质量（g）
- $m_w$：试件在水中的质量（g）
- $\rho_w$：水的密度（约 1.0 g/cm³）
简化公式： $\rho_s = \dfrac{m_a}{m_a - m_w}$
2. 马歇尔稳定度 MS
$$MS = \frac{F_{\max}}{1000}$$
其中：
- $F_{\max}$：试验最大荷载（N）
- MS 结果单位为 kN
3. 流值 FL
$$FL = X \times 0.01$$
其中：
- $X$：流值仪读数（0.01mm）
- FL 结果单位为 mm
4. 空隙率 VV
$$VV = \left(1 - \frac{\rho_s}{\gamma_t}\right) \times 100\%$$
其中：
- $\rho_s$：试件毛体积密度（g/cm³）
- $\gamma_t$：理论最大相对密度（真空法测定，无量纲）
5. 矿料间隙率 VMA
$$VMA = \left(1 - \frac{\rho_s}{\rho_{sb}} \times \frac{P_{sb}}{100}\right) \times 100\%$$
其中：
- $\rho_{sb}$：矿料合成毛体积密度（g/cm³）
- $P_{sb}$：矿料含量（%），即矿料质量占混合料总质量的比例
6. 沥青饱和度 VFA
$$VFA = \frac{VMA - VV}{VMA} \times 100\%$$
参数说明
| 符号 | 名称 | 单位 | 说明 |
| $m_a$ | 干燥试件质量 | g | 烘干后试件在空气中的质量 |
| $m_w$ | 水中试件质量 | g | 试件在水中称量的质量（浮力法测体积） |
| $F_{\max}$ | 最大荷载 | N | 马歇尔试验最大破坏荷载 |
| $X$ | 流值读数 | 0.01mm | 破坏时流值仪表读数 |
| $\gamma_t$ | 理论最大相对密度 | — | 真空法测定的沥青混合料理论最大相对密度 |
| $\rho_{sb}$ | 矿料合成毛体积密度 | g/cm³ | 全部矿料的合成毛体积密度 |
| $P_{sb}$ | 矿料含量 | % | 矿料质量占混合料总质量的比例 |
| $\rho_s$ | 试件毛体积密度 | g/cm³ | 马歇尔试件的毛体积密度 |
| $MS$ | 马歇尔稳定度 | kN | 反映沥青混合料高温稳定性 |
| $FL$ | 流值 | mm | 反映沥青混合料塑性变形能力 |
| $VV$ | 空隙率 | % | 沥青混合料的空隙体积占比 |
| $VMA$ | 矿料间隙率 | % | 矿料颗粒之间的间隙率 |
| $VFA$ | 沥青饱和度 | % | 沥青体积占VMA的百分比 |
技术要求（JTG F40-2004）
高速公路及一级公路 AC 类混合料
| 指标 | 技术要求 | 说明 |
| 马歇尔稳定度 MS | $\geqslant 8.0$ kN | 高速公路要求 |
| 空隙率 VV | 3% ~ 5% | 关键体积指标 |
| 矿料间隙率 VMA | $\geqslant 12.5\%$ | AC-13C 型 $\geqslant 12.5\%$ |
| 沥青饱和度 VFA | 65% ~ 75% | 高速公路重载交通 |
> 注：不同公称最大粒径的 VMA 最低要求不同（AC-13 ≥ 12.5%，AC-16 ≥ 12.0%，AC-20 ≥ 11.5%，AC-25 ≥ 11.0%）。实际工程应按设计文件执行。
各级公路最低稳定度要求
| 公路等级 | 稳定度要求 |
| 高速公路、一级公路 | $MS \geqslant 8.0$ kN |
| 二级公路 | $MS \geqslant 5.0$ kN |
| 三级及以下公路 | $MS \geqslant 3.5$ kN |
适用范围
适用场景
- 沥青混合料马歇尔配合比设计验证
- 现场沥青路面施工质量检测（钻芯取样）
- 沥青混合料高温稳定性评价
- 配合比调整与优化
不适用场景
- 大孔隙沥青混合料（OGFC 等开级配）
- 沥青碎石（ATB）等大粒径基层材料
- 改性沥青混合料（应增加车辙试验等专项评价）
参考标准
现行标准
- JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T 0709 条 — 马歇尔稳定度试验
- JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》— 沥青混合料技术要求
淘汰标准
- JTJ 052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》— 已废止
验证算例
依据配置中 note 验证示例：
已知：$m_a = 1200.5$g，$m_w = 689.2$g，$\gamma_t = 2.542$，$\rho_{sb} = 2.718$g/cm³，$P_{sb} = 95.4\%$
计算：
- $\rho_s = 1200.5 / (1200.5 - 689.2) = 2.348$ g/cm³
- $VV = (1 - 2.348 / 2.542) \times 100\% = 7.67\%$
- $VMA = (1 - 2.348 / 2.718 \times 0.954) \times 100\% = 17.6\%$
- $VFA = (17.6 - 7.67) / 17.6 \times 100\% = 56.5\%$
注意事项
> ⚠️ 试件制备：马歇尔试件应双面各击实 75 次，试件高度应为 63.5mm ± 1.3mm。
> ⚠️ 水中称量：试件应在规定温度（60°C ± 1°C）恒温水槽中保温 30~40 分钟，然后水中称量。
> ⚠️ 理论最大密度：真空法测定时应充分分散沥青混合料，确保空气完全排出。
> ⚠️ 稳定度修正：当试件高度超出范围时，应按 T 0709 条进行高度修正。
> ⚠️ 结果判定：马歇尔稳定度仅为沥青混合料高温性能指标之一，应结合车辙试验、低温弯曲试验等综合评价。
本计算器仅用于马歇尔稳定度试验数据计算，实际工程判定应结合 JTG F40、JTG E20 等规范综合分析。