沥青及沥青混合料PPT

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1、中交二航局第六工程分司中心试验室 陈立兵,沥青及沥青混合料,由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称，矿料起骨架作用，沥青与填料（矿粉）起胶结和填充作用。,一、沥青混合料的定义,一、沥青混合料的定义,沥青 混合料,材料级配组成及空隙率大小分,材料组成及 结构分,制造工 艺分,公称最大粒径分,1.特粗式沥青混合料2.粗粒式沥青混合料3.中粒式沥青混合料4.细粒式沥青混合料5.砂粒式沥青混合料,1.连续级配沥青混合料2.间断级配沥青混合料,1.密级配沥青混合料2.半开级配沥青混合料3.开级配沥青混合料,1.热拌沥青混合料2.冷拌沥青混合料3.再生沥青混合料,二、沥青混合料的分类,二、沥青混合料的分

2、类,按结合料分类,石油沥青混合料,煤沥青混合料,按施工温度分类,热拌热铺沥青混合料,常温沥青混合料,改性沥青混合料,乳化沥青混合料,按矿质集料级配类型分类,连续级配沥青混合料,间断级配沥青混合料,按混合料密实度分类,密级配沥青混合料,开级配沥青混合料,半开级配沥青混合料,型,型,二、沥青混合料的分类,二、沥青混合料的分类,按公称最大粒径分类（与最大粒径的区别）,特粗式沥青混合料ATB-40,粗粒式沥青混合料AC25ATB30,中粒式沥青混合料AC16-20,细粒式沥青混合料AC10-13,砂粒式沥青混合料AC-5,热拌沥青混合料种类,悬浮密实结构 如AC； 骨架空隙结构 如OGFC； 骨架密实

3、结构 如SMA；,悬浮密实结构 骨架空隙结构 骨架密实结构,三、沥青混合料的结构,耐久性,马歇尔试验 稳定度（0.1mm）,车辙试验 动稳定度（次mm）,高温稳定性,低温抗裂性,低温弯曲试验,水稳性,耐老化性,耐疲劳性,浸水马歇尔试验 残留稳定度（%）,冻融劈裂试验 残留强度比（%）,抗滑性,施工和易性,公路沥青路面施工技术规范 JTG F40-2004,马歇尔试验指标要求,参考规范,四、沥青混合料的技术性质,四、沥青混合料的技术性质,高温稳定性检验在规定温度下进行车辙试验（动稳定度指标）标准,高温稳定性,四、沥青混合料的技术性质,2、水稳定性检验（1）浸水马歇尔试验（2）冻融劈裂试验,水稳定

4、性,四、沥青混合料的技术性质,试件：小梁试件试验条件：温度-10，加载速50mm/min检测指标：破坏强度、破坏应变、破坏劲度模量破坏应变标准：,低温抗裂性能检验,定义：指沥青混合料在使用过程中抵抗环境因素及行车荷载反复作用的能力。评价方法a.沥青与集料的粘附性试验b.浸水试验：浸水马歇尔试验、浸水劈裂强度试验 浸水前后的马歇尔稳定度比值、劈裂强度比值的大小来评价沥青混合料的水稳定性。,耐久性,四、沥青混合料的技术性质,c.冻融劈裂试验：两组试件，一组试件测定常规状态下的劈裂强度，另一组试件经过一系列冻融过程后进行劈裂试验，通过冻融劈裂强度比（TSR）来评价。,检测工程师题：耐久性的影响因素1

5、.沥青混合料的空隙率：空隙率尽量减少，残 留36空隙，以备夏季沥青材料膨胀。2.沥青含量：沥青用量不能过少（过少，松散）,四、沥青混合料的技术性质,沥青路面的抗滑性对于保障道路交通安全至关重要，而沥青路面的抗滑性能必须通过合理地选择沥青混合料组成材料、正确地设计与施工来保证。集料：粗糙、坚硬、耐磨、抗冲击好、磨光值大 路面构造深度：增加粗集料含量提高宏观构造深度 沥青：最佳沥青用量 蜡含量低的沥青,抗滑性,四、沥青混合料的技术性质,保证在拌和、摊铺与碾压过程中，集料颗粒保持分布均匀，表面被沥青膜完整地裹覆，并能被压实到规定的密度的性能。,施工和易性,四、沥青混合料的技术性质,检测工程师题：影响

6、施工和易性的因素：组成材料:矿料级配和沥青用量。间断级配混合料容易离析；细集料过少，沥青不容易裹覆粗加料，细集料多，拌合困难；沥青过少或矿粉过多，不易压实；沥青过多或矿粉质量差，容易结团，不易摊铺。施工条件：拌合温度 拌合时间 拌合设备 摊铺机械 压实工具 压实温度,四、沥青混合料的技术性质,热拌沥青混合料配 合 比 设 计,一、沥青混合料组成材料的技术要求,1.沥青材料： （1）沥青标号 （2）沥青等级,公路等级 气候条件 交通条件 路面类型 在结构层中的层位及受力特点 施工方法,（1）沥青标号的选择,参考指标,气 候 分 区 （设计配合比时的标准选择条件）,气候分区与马歇尔指标,（1）沥青

7、标号的选择,（2）沥青等级的选择,对高速公路、一级公路，夏季温度高、高温持续时间长、重载交通、山区及丘陵区上坡路段、服务区、停车场等行车速度慢的路段，宜采用稠度大、60粘度大的沥青，对冬季寒冷的地区或交通量小的公路、旅游公路宜选用稠度小、低温延度大的沥青；对温度日温差、年温差大的地区选用针入度指数大的沥青。当高温与低温发生矛盾时应优先考虑满足高温性能的要求。当缺乏所需标号的沥青时，可采用不同标号掺配的调和沥青，其掺配比例由试验决定。,（3）结 论,沥青试验,沥青常规试验1、针入度2、软化点3、延度4、改性沥青老化试验,沥青试验（针入度）,1、针入度试验要点1.1试验条件25、100g、5s1.

8、2每根针必须附有计量部门的检验单1.3室温中冷却15-30min、移入规定温度中保温不少于1.5h（小盛样皿）1.4试验3次，每次针与针孔之间及盛样皿边缘不少于10mm1.5试验允许误差,沥青试验（延度）,1、延度试验要点1.1试验温度可选25、15 、10 、5 ，拉伸速度为5cm/min0.25cm/min，低温采用1cm/min0.5cm/min1.2室温中冷却不少于1.5h 然后刮模、连底模移入规定温度中保温1.5h1.3拉伸时试样上浮（密度小）加酒精、下沉（密度大）时加食盐,沥青试验（软化点）,1、软化点试验要点1.1试验环不用涂隔离剂、只涂玻璃板1.2浇模室温中冷却30min 然后

9、刮模，试样、试样环及底板置于50.5 恒温水槽中至少15min1.3试验开始温度为50.5 1.4软化点80 以下用水做介质、80 以上用甘油1.5试验误差80 以下为1 、 80 以下为2 ,2.粗集料（1）可采用碎石、破碎砾石、筛选砾石、矿渣（2）用于高速公路、一级公路、城市快速道路、 主干路沥青路面表层的粗集料应该采用坚 硬、耐磨、抗冲击性好的碎石或破碎砾石， 不得使用筛选砾石、矿渣及软质集料，该 类粗集料应符合规范中对磨光值和粘附性 的要求。,一、沥青混合料组成材料的技术要求,一、沥青混合料组成材料的技术要求,3.细集料1）天然砂 可采用河砂或海砂，通常宜采用粗、中砂。2）石屑（注意与

10、机制砂的区别） 石屑是采石场破碎石料时通过4.75mm或2.36mm的 筛下部分，强度一般较低，且针片状含量较高。 不得使用泥土、细粉、细薄碎片颗粒含量高的 石屑，砂当量应符合要求。（注意细集料的密度用塌落度筒法）,一、沥青混合料组成材料的技术要求,4.填料A、矿粉。沥青混合料的填料宜采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等增水性石料经磨细得到矿粉，原石料中的泥土杂质应除净。矿粉要干燥、洁净，其质量应符合本规范附录C表C.12的技术要求。B、当采用水泥、石灰、粉煤灰作填料时，其用量不宜超过矿料总量的2%。 粉煤灰作为填料使用时，用量不得超过填料总量的50%，粉煤灰的烧失量应小于12%，与矿粉混合后的

11、塑性指数应小于4%，其余质量要求与矿粉相同。高速公路、一级公路的沥青面层不宜采用粉煤灰作填料。拌和站的一级除尘回收的粉尘可以用着填料，但二级粉尘一般不用。C、为了改善沥青混合料的水稳性，可以采用干燥的磨细生石灰粉、消石灰粉或水泥作为填料，其用量不宜超过矿料总量的1%2%。,一、沥青混合料组成材料的技术要求,二、配合比组成设计,配合比组成设计方法1、马歇尔法（常用法）2、 Superpave法（江苏）3、GTM法（天津）,二、配合比组成设计（马歇尔法）,二、配合比组成设计,配合比组成设计,一、马歇尔法马歇尔法是二战期间美国工程兵在进行机场沥青路面设计的方法的基础上不断完善而成的一种方法。其设计理

12、念为设计沥青用量根据最大密度、4%孔隙率、75%的沥青填隙率和最大马歇尔稳定度所对应的4个沥青用量的平均值确定。其试件压实成型方法为冲击压实。,二、配合比组成设计,1 、马氏试验设计优缺点1.1优点(1) 设计理论和试验设备简单、易操作、测试时间短、易于工程技术人员掌握,费用较低。(2) 考虑了高温流变特性,强调了混合料必须保持一定的空隙率并重视密度。(3) 中、轻交通条件下的低等级道路的沥青路面不失为一种较好的沥青混合料配合比设计方法。,二、配合比组成设计,1.2缺点(1) 锤击的方式与道路的实际碾压方式相差甚远, 没有考虑剪切强度，不能模拟行车压实室内成型方式与现场碾压方式不匹配，试件的击

13、实功或混合料的密实程度与道路等级和交通量缺少联系,主要依据经验,最根本的缺陷在于:整个指标体系既不能反映沥青混合料的力学性能,也不能反映沥青路面的技术性能,且对路面的长期抗车辙没有把握。不能更好的反映出高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等。(2) 追求高强度、但强度低并不一定性能不好，如SMA马歇尔稳定度不如AC型强度高，但SMA路用性能要优于AC型。(3) 我国对传统的马歇尔设计方法经过改进,(4) 马歇尔试验设计方法,不适用于开级配抗滑混合料组成设计。不太适用大粒径沥青混合料和改性沥青混合料,二、配合比组成设计（Superpave法）,二、配合比组成设计,Superpave法Superpav

14、e法是美国公路战略研究计划所研究出的课题，有其一整套的体系，其核心为两个规范，一个设计方法，即沥青胶结料性能PG分级规范，Superpave沥青混合料路用性能规范以及Superpave沥青混合料设计方法。在中国被称为穷人的SMA，其试件压实成型方法为旋转搓揉压实。,二、配合比组成设计,2Superpave试验设计方法的优缺点2.1 优点(1) 从根本上放弃了带有经验性的传统的沥青技术指标,而采用了反映沥青的流变性、永久变形、疲劳开裂和温度开裂等路用性能的流变力学指标,并使用旋转压实机模拟现场的压实过程,使力学指标和路用性能的相关性较好。(2) Superpave设计方法,最大的优点是能够判断哪

15、一种级配抗车辙能力好,从而更好地事先选择级配类型。(3) 增加了混合料短期老化,使压实和空隙率计算更加符合实际;加大了试件尺寸,更适合于大粒径的集料。(4) 实时测量试件高度与旋转次数,画出压实曲线,从而能评价混合料的压实特性。(5) 在最大压实次数时规定了一个最大压实度,使混合料的抗车辙能力更有保障;在初始压实次数时规定了一个最大压实度,避免了产生不稳定的混合料。,二、配合比组成设计,2.2 缺点和不足(1) 不能建立起揉压和碾压两种压实功的对应关系,压实设备较贵。(2) 设计过程相对复杂,工程技术人员难以掌握SHRP建立的这套新指标还需要经过不同地区大量实体工程的检验。(3) 按Superpave规定的公式计算的路面低温,常高于实际的气温;但在大风降温天气,实际的路表最低温度常低于气象台预报的温度。因此其路面设计最低温度的计算公式值得研究。(4) Superpave级配的限制区的制定来自一些地区的经验,主要是为了防止出现车辙, 但实际证明对穿过限制区的级配也是优良级配，从而也推翻了Superpave级配不能穿过限制区的设计理念。 (5) 揉压次数的选定与经验有很大关系,且用油量较少,油膜较薄。尤其是用作表面层时,抗疲劳性能也可能不足,会减少路面的使用寿命。,