沥青混合料试验检测技术.doc

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1、沥青混合料试验检测技术 第五章 沥青和沥青混合料试验检测方法 作为高等级道路路面的主要结构形式之一，沥青路面以其表面平整、坚实、无接逢、行车平稳、舒适、噪音小等优点，在国内外得到广泛的应用。为了保证高等级公路在高速、安全、经济、和舒适四个方面的功能要求，沥青混合料除了要具备一定的力学强度，还要具备高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、抗滑性等各项技术要求。因此在设计和施工过程中，对沥青结合料和沥青混合料的各项性能进行准确的检验，可以确保沥青路面的工程质量。 本章简略介绍沥青混合料的组成结构和技术性能，重点介绍沥青混合料组成设计方法和技术性能指标的检测方法，同时介绍Superpave 和SMA的设计及

2、检测方法 51 沥青混合料的分类及其性能 沥青混合料是由适当比例的粗集料、细集料及填料组成的矿质混合料与粘结材料沥青经拌和而成的混合材料。一般我们将沥青混凝土（简称AC）和沥青碎石（简称AM）通称为沥青混合料，只是沥青混凝土所含的粗集料较少，细集料和填料较多，沥青用量较大。 一、沥青结合料的分类 1按结合料分类 （1）石油沥青混合料：以石油沥青为结合料的沥青混合料。 （2）煤沥青混合料：以煤沥青为结合料的沥青混合料。 2按施工温度分类 （1）热拌热铺沥青混合料：简称热拌沥青混合料。沥青与矿料在热态拌和、热态铺筑的混合料。 （2）常温沥青混合料：以乳化沥青或稀释沥青与矿料在常温状态下拌制、铺筑的

3、混合料。 3按矿质混合料级配类型分类 （1）连续级配沥青混合料：沥青混合料中的矿料是按级配原则，从大到小各级粒径都有，按比例相互搭配组成的混合料，称为连续级配沥青混合料。 （2）间断级配沥青混合料：连续级配沥青混合料矿料中缺少一个或两个档次粒径的沥青混合料称为间断级配沥青混合料。 4按混合料密实度分类 （1）密级配沥青混凝土混合料：按密实级配原则设计的连续型密级配沥青混合料，但其粒径递减系数较小，剩余空隙率小于10%。密级配沥青混凝土混合料按其剩余空隙率又可分为： 型沥青混凝土混合料：剩余空隙率3%6%； 型沥青混凝土混合料：剩余空隙率4%10%。 （2）开级配沥青混凝土混合料：按级配原则设计

4、的连续型级配混合料，但其粒径递减系数较大，剩余空隙率大于15%。 5按最大粒径分类 （1）粗粒式沥青混合料：集料最大粒径等于或大于26.5mm的沥青混合料。 （2）中粒式沥青混合料：集料最大粒径为16mm或19mm的沥青混合料。 （3）细粒式沥青混合料：集料最大粒径9.5mm或13.2mm的沥青混合料。 （4）砂粒式沥青混合料：集料最大粒径等于或小于4.75mm的沥青混合料，也称为沥青石屑或沥青砂。 二、沥青混合料的结构类型 沥青混合料是一种复合材料，主要由粗集料、细集料、矿粉和沥青组成，由于结构组成理论不同，所用组成材料的比例不同，由此可形成不同的组成结构，表现为不同的力学性质。目前主要有两

5、种相互独立的理论，一是传统的表面理论，另一种是近代的胶桨理论。 沥青混合料的组成结构类型可分为以下三种，由于他们的结构常数不同，其稳定性也有明显的差异 1、 悬浮密实结构： 当采用连续密级配沥青混合料时，虽然可获得很大的密实度，但由于各级集料均为次级 集料所隔开，不能相互靠拢形成骨架，并悬浮于次级集料和沥青胶浆之间。这种结构的沥青混合料具有较高的内聚力C，较低的内摩擦角，因此高温稳定性较差。 2、 骨架空隙结构： 当采用连续开级配沥青混合料时，矿质混合料递减系数较大，粗集料比例较高，细集料过少，因此形成骨架空隙结构。这种结构的沥青混合料具有较高的内摩擦角，较低的内聚力。 3、 密实骨架结构：

6、当采用间断密级配沥青混合料时，由于有较多的数量粗集料可形成空间骨架，同时又有 相当数量的细集料可填密骨架空隙，因此形成密实骨架结构。这种结构的沥青混合料具有较高的内聚力和较高的内摩擦角。 三、沥青混合料的强度参数 沥青混合料是由粒料和粘结材料沥青所构成，根据其结构特点，可以认为沥青混合料的强度是由两个方面所构成。 式中 沥青混合料的抗剪强度 正应力 c 沥青混合料的粘结力 沥青混合料的内摩擦角 沥青混合料的抗剪强度主要取决于粘聚力c和内摩擦角两个参数，c、值一般可通过三轴试验直接获得，亦可通过测定无侧限抗压强度R和抗拉强度r进行换算，也可以直接利用摩尔圆求得。 1 c?Rr 2 或 沥青混合料

7、的技术标准 在荷载与自然因素的长期作用下，路面结构的使用性能在不断变化，为了保证公路尤其是高等级公路在高速、安全、经济和舒适四个方面的功能要求，沥青混合料应满足高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、抗滑性等方面的技术要求。 我国的现行标准沥青路面施工与验收规范（GBJ92-93）对热拌沥青混合料马歇尔试验技术标准如表5-3，该标准按交通性质可分为：高速公路、一级公路、城市快速路、主干路；其他等级公路和城市道路；行人道路等。对不同等级的马歇尔试验指标（包括稳定度、流值、空隙率、沥青饱和度和残留稳定度等）提出不同要求，对不同组成结构的混合料按类别也分别提出不同的要求。 热拌沥青混合料马歇尔试验技术指标（

8、GBJ92-93） 表5-3 注：粗粒式沥青混凝土的稳定度可降至11.5KN； 型细粒式及砂粒式沥青混凝土的空隙率可放宽至2%； 沥青混凝土混合料的矿料间隙率（VMA）宜符合下表要求。 52 沥青混合料组成材料的技术性质 沥青混合料主要是由沥青、粗集料、细集料和填料所组成，因此混合料的技术性质决定于组成材料的性质、配合比例和混合料的制备工艺等因素。为保证沥青混合料的技术性质，首先应正确选择符合质量要求的组成材料。 5.2.1沥青材料 不同型号的沥青材料，具有不同的技术指标，适用于不同等级、不同类型的路面。在选择沥青材料的时候，要考虑到交通量、气候条件、施工方法、沥青面层类型、材料来源等各种情况

9、，这样才能使拌制的沥青混合料具有较高的力学强度和较好的耐久性。通常在较热的气候区、较繁重的交通情况下，细粒式或砂粒式的混合料则应采用稠度较高的沥青；反之，则采用稠度较低的沥青。沥青面层所用的沥青标号可按表5-4选用，其他各层可采用相同的沥青标号，也可以采用不相同的。通常情况下，上层选用较粘稠的沥青，下层选用较稀沥青。对于选用的各种型号的沥青还必须符合（JTJ032-94）中提出的“重交通道路石油沥青技术要求”或“中、轻交通道路石油沥青技术要求”中的各项指标。 两类典型沥青路面选用的沥青标号 表5-4 1粘稠石油沥青的技术标准 粘稠石油沥青按使用道路的交通量，分为中、轻交通量和重交通量道路用沥青

10、两个标准： （1）中、轻交通量道路石油沥青技术标准 用于中、轻交通量道路的石油沥青标准表5-1，按针入度值划分为A-60，A-100，A-140，A-180和A-200号等五个标号，其中A-60和A-100按延度指标划分为甲、乙两个副标号。 中、轻交通道路石油沥青技术要求 表5-1 注：当25延度达不到100cm时，如15延度不小于100cm，也认为是合格的。 （2）重交通量道路石油沥青技术标准 按公路沥青路面施工技术规范（JTJ032-94）规定，高速公路、一级公路铺筑沥青路面时，沥青应满足重交通量道路沥青指标要求。 重交通量道路沥青按针入度划分为AH-130、AH-110、AH-90、AH

11、-70、AH-50五个标号，在技术指标方面，除路用石油沥青规定的有关指标外，其中延度的温度为15，蒸发损失试验改为薄膜烘箱试验，并引入含蜡量和密度两项指标。技术要求列如表5-2。 重交通量道路石油沥青技术要求 表5-2 2 注：在有条件时，应测定沥青在60动力粘度（Pa.s）、135运动粘度（mm/s）,并在检验报告中注明； 如有需要表中密度及薄膜加热试验后的5延度用户可向供方提要求。 5.2.2粗集料 沥青混合料的粗集料一般是由各种岩石经过轧制而成的碎石组成。在石料紧缺的情况下，也可利用卵石经轧制破碎而成；或利用某些冶金矿渣，如碱性高炉矿渣等，但应确认其对沥青混凝土无害，才可使用。 沥青混合

12、料的粗集料要求洁净、干燥、无风化、无杂质，并且具有足够的强度和耐磨性，其各项质量要求符合表5-5。 沥青混合料用粗集料质量技术要求 表5-5 注：坚固性试验根据需要进行； 3 用于高速公路、一级公路、城市快速路、主干路时，多孔玄武岩的视密度限度可放宽至2.45t，吸水率可放宽至3%， 但必须得到主管部门的批准； 石料磨光值是为高速公路、一级公路的表层抗滑需要而试验的指标，道瑞磨耗损失及石料冲击值根据需要进行； 钢渣的游离氧化钙的含量应不大于3%，浸水后的膨胀率应不大于2%。 对路面抗滑表层的粗集料应选用坚硬、耐磨、抗冲击性好的碎石或破碎砾石，不可使用筛选砾石、矿渣及软质集料。用于高速公路、一级

13、公路、城市快速道路、主干路沥青路面表 面层及各类道路抗滑层用的粗集料，应符合表5-5中磨光值、道瑞磨耗值和冲击值的要求，对于坚硬石料来源缺乏的情况下，允许掺加一定比例普通集料作为中等或小颗粒的粗集料，但掺加比例不应超过粗集料总质量的40%。 破碎砾石的技术要求与碎石相同。但破碎砾石用于高速公路、一级公路、城市快速路、主干路沥青混合料时，5mm以上的颗粒中有一个以上的破碎面的含量不得少于50%（质量）。 经检验属于酸性岩石的石料如花岗岩、石英岩等用于高速公路、一级公路、城市快速路、主干路时，宜使用针入度较小的沥青，并采用下列抗剥离措施，使其对沥青粘附性符合表5-5的要求。 （1）用干燥的生石灰或

14、消石灰粉、水泥作为填料的一部分，其用量宜为矿料总量的1%2%。 （2）在沥青中掺加抗剥离剂。 （3）将粗集料用石灰浆处理后使用。 粗集料的粒径规格按国标（GBJ92-93）规定如表5-6的要求，如粗集料不符合表5-6规格，但确认与其他材料配合后的级配符合各类沥青混合料矿料级配表5-7要求时，可以使用。 沥青面层的粗集料规格 表5-6 5.2.3细集料 热拌沥青混合料的细集料一般采用天然砂或人工砂，在缺少砂的地区，也可以用石屑代替。但对于高等级公路的面层或抗滑表层，石屑的用量不宜超过砂的用量。细集料同样应洁净、干燥、无风化、无杂质，并且与沥青具有良好的粘结力。细集料的技术要求见表5-8。 沥青混合料用细集料质量技术要求 表5-8 注：坚固性试验根据需要进行。 细集料的级配，天然砂宜按表5-9中的粗砂、中砂或细砂的规格选用，石屑宜按表5-10的规格选用。但细集料的级配在沥青混合料中的适用性，应以其与粗集料和填料配制成矿质混合料后，判定其是否符合表5-7矿质混合料的级配要求来决定。当一种细集料不