《道路工程材料5沥青混合料》由会员分享,可在线阅读,更多相关《道路工程材料5沥青混合料(112页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、5.沥青混合料 适当比例的粗集料、细集料及填料组成的 符合规定级配的矿料与沥青结合料拌合而成 的混合料的总称 沥青集料 沥青玛蹄脂 沥青路面的种类 层铺法 表面处治:喷洒沥青洒布集料压实 厚度1.03.0cm 贯入式:粗集料喷洒沥青洒布填隙细集料压实 厚度4.08.0cm 拌和法 沥青混合料拌和摊铺压实 沥青混合料的分类 按级配组成和曲线类型分类见图 连续级配:密级配、半开级配、开级配 间断级配 按公称最大粒径分类 特粗式、粗粒式、中粒式、细粒式、砂粒式 按照制造工艺分类 热拌沥青混合料 冷拌沥青混合料 再生沥青混合料 矿质混合料的3种典型级配曲线 密级配沥青混合料 dense-graded
2、bituminous mixtures英 dense-graded asphalt mixtures 美 密实式沥青混凝土混合料(以AC表示) 密实式沥青稳定碎石混合料(以ATB表示 ) 设计空隙率26% 沥青混合料的分类 按矿质混合料的级配组成分类 半开级配沥青混合料 half(semi)-open-graded bituminous paving mixtures( 英) 沥青碎石混合料(以AM表示) 设计空隙率在6%12% 沥青混合料的分类 按矿质混合料的级配组成分类 开级配混合料 open-graded bituminous paving mixtures(英) open graded
3、 asphalt mixtures (美) 开级配沥青碎石OGFC表面层 (Open Graded Friction Course) 排水式开级配沥青碎石ATPB基层 ( Asphalt-Treated Permeable Base) 设计空隙率18 沥青混合料的分类 按矿质混合料的级配组成分类 排水式沥青路面 间断级配沥青混合料 gap-graded bituminous paving mixtures(英) gap-graded asphalt mixtures(美) 沥青玛蹄脂碎石SMA混合料 Stone Matrix Asphalt 沥青混合料的分类 按矿质混合料的级配组成分类 SMA
4、(Stone Matrix Asphalt)混合料 沥青稳定碎石混合料(简称沥青碎石) bituminous stabilization aggregate paving mixtures( 英) asphalt-treated permeable base(美) 密级配沥青碎石(ATB) 开级配沥青碎石(OGFC表面层、ATPB基层) 半开级配沥青碎石(AM) 沥青混合料的分类 按矿质混合料的级配组成分类 砂粒式:公称最大粒径4.75mm 细粒式:公称最大粒径9.5mm、13.2mm 中粒式:公称最大粒径16mm、19mm 粗粒式:公称最大粒径26.5mm 特粗式:公称最大粒径31.5mm
5、沥青混合料的分类 按照集料的公称最大粒径分类定义 集料最大粒径与公称最大粒径 w最大粒径:通过率为100%的最小标准筛筛孔尺寸 w公称最大粒径:是指全部通过或允许少量不通过的最 小标准筛筛孔尺寸,通常比最大粒径小一个粒级 例如:混合料在16mm筛孔的通过率为100%,筛余量为 0%;在13.2mm筛孔上的筛余量小于10%,则此集料的最大 粒径为16mm,公称最大粒径为13.2mm。 沥青混合料的分类 筛筛孔尺 寸(mm) 16.013.29.54.752.360.60.30.075 级级配范 围围(mm) 100901007088486836531830122248 按照集料的最大公称粒径分类
6、 沥青混合料的分类 沥沥青混合 料类别类别 密级级配沥沥 青混凝土 沥沥青玛玛蹄 脂碎石 半开级级配 沥沥青碎石 开级级配排 水磨耗层层 密级级配沥沥 青碎石 开级级配沥沥 青碎石 公称最大 粒径(mm ) 特粗式ATB-40ATPB-4037.5 粗粒式 ATB-30ATPB-3031.5 AC-25ATB-25ATPB-2526.5 中粒式 AC-20SMA-20AM-2019 AC-16SMA-16AM-16OGFC-1616 细细粒式 AC-13SMA-13AM-13OGFC-1313.2 AC-10SMA-10AM-10OGFC-109.5 砂粒式AC-54.75 按照沥青混合料的制
7、造工艺分类 热拌热铺沥青混合料:粘稠沥青热态施工 冷拌沥青混合料: 液态沥青常温施工 乳化沥青 液体沥青 泡沫沥青 再生沥青混合料:现场再生、场拌再生 沥青混合料的分类 主要内容 沥青混合料的技术性质和技术要求 沥青混合料的组成材料和配合比设计 5.1.1 沥青混合料的组成结构和强度形成原理 5.1.2 沥青混合料应具备的技术性质及其评价方 法 5.1.3 沥青混合料组成材料的技术性质 5.1.4 热拌沥青混合料配合比设计方法 5.1 热拌沥青混合料HMA (Hot Mix Asphalt) 5.1.1 沥青混合料组成结构和强度形成原理 沥青混合料的组成结构 沥青混合料的抗剪强度 影响沥青混合
8、料粘结力C和内摩阻角的因素 5.1.1.1 沥青混合料的组成结构 悬浮密实结构 骨架空隙结构 骨架密实结构 沥青混合料的典型组成结构 a) 密实-悬浮结构; b) 骨架-空隙结构; c) 密实-骨架结构 连续密级配 连续开级配 间断级配 5.1.1.1 沥青混合料的组成结构 三种结构类型混合料的级配组成 间断级配 连续开级配 连续密级配悬浮密实型 骨架空隙型 骨架空隙型 沥青混合料的分类与特性 悬浮密实结构 级配特点:连续密级配,细集料多,粗集料较 少,悬浮于细集料中,不能形成嵌挤骨架,空隙率 较小 使用特点:密实耐久、高温稳定性较差 5.1.1.1 沥青混合料的组成结构 骨架空隙结构 级配特
9、点:连续开级配,粗集料较多,细集 料较少,不足以充分填充粗骨架空隙,空隙率较 大 使用特点:温度稳定性好、耐久性较差 5.1.1.1 沥青混合料的组成结构 骨架密实结构 级配特点:间断密级配,粗集料形成骨架,细 集料充分填充骨架空隙,形成密实、骨架嵌挤结构 5.1.1.1 沥青混合料的组成结构 5.1.1.2 沥青混合料的抗剪强度 = tg + C 抗剪强度(MPa) 法向压应力(MPa) 内摩阻角() C粘结力(MPa) 5.1.1.3 粘结力和内摩阻角的测试方法 剪切试验 直剪试验(土力学) 恒高度剪切试验(Superpave方法) 恒高度扫描剪切试验(Superpave方法) 三轴试验
10、压缩试验 蠕变试验 重复加载试验 直剪试验 C 三轴试验 =C+ tg 1 1 3 3 5.1.1.4 影响粘结力C和内摩阻角的因素 1) 沥青的粘度 2) 矿质混合料的性质 3) 沥青混合料中矿料比面和沥青用量的影 响 1) 沥青的粘度 P C C 影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角的因素 2) 矿质混合料的性质 级配:连续密级配C大小 连续开级配C小大 间断级配C大大 颗粒粒径:最大粒径 、C 见表 颗粒表面特征:多棱角、表面粗糙 颗粒相互嵌紧 较大 影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角的因素 三轴试验结果 沥沥青混合料级级配类类型内摩阻角粘结结力C(MPa) 粗粒式沥沥青混凝土45550.07
11、6 细细粒式沥沥青混凝土3545300.197 砂粒式沥沥青混凝土3319300.227 影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角的因素 3) 沥青混合料中矿料比面和沥青用量的影响 沥青与矿料的交互作用 矿料的表面性质 矿料比面积 沥青用量 影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角的因素 沥青与矿料的交互作用 结构沥青粘度提高,粘结力C较强 自由沥青在结构沥青之外的沥青膜 结构沥青连接 影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角的因素 自由沥青连接 矿料表面性质的影响 与碱性石料(如石灰石)有较好的粘附 性 与酸性石料则粘附性较差 石灰石矿粉石英石砂粉 比面(比表面积)单位质量集料的总表面积 A/G 粗集料(d5mm)
12、:比面为0.53 m2/kg 细集料(d5mm):比面为3002000 m2/kg 比面积沥青膜减薄 结构沥青C值 影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角的因素 矿料比面积 沥青用量最佳值 沥青膜的完整性 沥青膜厚度 C 4) 影响沥青混合料抗剪强度的外因 温度的影响:温度C 受温度变化影响较少 形变速率的影响:变形速率C值 值随变形速率变化较小 影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角的因素 5.1.2 沥青混合料应具备的技术性质 及其评价方法 沥青路面的损坏类型及其破损机理 沥青混合料应具备的基本技术性能 评价方法与指标 改善措施 沥青混合料应具备的技术性质 高温稳定性 低温抗裂性 耐久性(水、疲劳、老
13、化) 表面功能(抗滑、降噪、排水) 施工和易性 5.1.2.1 高温稳定 性 定义:高温条件下 ,沥青混合料在荷载 作用下抵抗永久变形 的能力 强度或模量 温度 沥青混合料性能的评价方法与指标 高温稳定性 1)评价方法 马歇尔稳定度稳定度与流值马歇尔试验 车辙试验动稳定度车辙试验 简单性能试验 蠕变试验 重复荷载试验 剪切试验 高温稳定性评价方法与评价指标 高温稳定性评价方法与评价指标 2)评价指标 马歇尔方法:稳定度(KN) 流值(0.1mm) 轮辙试验:动稳定度(次/mm) 高温稳定性 马歇尔试验示意图 马歇尔稳定度MS:试件破坏时的最大荷载 流值FL :达到最大荷载时,试件所产生的 垂直流动变形值(以0.1mm计) 马歇尔试验仪 马歇尔自动击实仪 沥青路面的车辙现象 沥青路面车辙形成过程 沥青路面的车辙现象 沥青路面车辙形成过程 沥青路面车辙形成过程 压密变形 剪切 流动 沥青路面的车辙现象 车辙试验 DS沥青混合料动稳定度(次 /mm) d1,d2时间t1和t2的变形量 (mm) 42每分钟行走次数(次/mm) c1,c2试验机或试样修正系 数 动稳定度 DS APA(Asphalt Pavement Analysis)轮辙试验 w轮辙 w疲劳 w浸水车 辙 沥青路面加速加载试验仪APT 车辙诱因:交通量增大重型车辆和高压轮胎