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1、排水性沥青混合料设计排水性沥青混合料设计 王晓晓王晓晓2排水性沥青混合料设计排水性沥青混合料设计 概概概概 述述述述01混合料组成混合料组成混合料组成混合料组成02 混合料配合比设计混合料配合比设计混合料配合比设计混合料配合比设计03目目 录录 内内 容容3概念与特性概念与特性适用范围适用范围1 12 2一一. .概述概述设计的技术关键设计的技术关键3 概念概念 空隙率高达空隙率高达20%-25%20%-25%，厚度一般，厚度一般为为4-5cm4-5cm的磨耗层，能够在混合料的磨耗层，能够在混合料内部形成排水通道的沥青混凝土内部形成排水通道的沥青混凝土层面层，称之为排水性沥青路面层面层，称之为
2、排水性沥青路面（Draining asphalt） 多孔性磨耗层多孔性磨耗层 开级配抗滑磨耗层（开级配抗滑磨耗层（OGFCOGFC） 低噪音沥青路面低噪音沥青路面典型的骨架-空隙结构1.1.概念与特性概念与特性4空隙大空隙大粗集料多粗集料多透水性好透水性好1.1.概念与特性概念与特性5排水机理排水机理1.1.概念与特性概念与特性6缺点缺点优点优点抗滑性好，水雾少，不抗滑性好，水雾少，不积水，行车安全积水，行车安全高温稳定性好，抗车辙高温稳定性好，抗车辙能力强能力强噪音低，防眩光噪音低，防眩光因空隙率高，沥青易因空隙率高，沥青易老化，耐久性差老化，耐久性差强度较低强度较低孔隙容易被堵塞，养孔隙容
3、易被堵塞，养护比较困难护比较困难1.1.概念与特性概念与特性2.2.适用范围适用范围8由于大空隙混合料粗集料多细集料少，不能形成紧密的嵌锁，所以强度较低。也存在易老化，耐久性差，易堵塞等缺点。不不宜宜铺铺筑筑容易污染的道路容易污染的道路交叉口及公交停靠站交叉口及公交停靠站重载交通重载交通低交通量、慢行交通道路低交通量、慢行交通道路宜宜铺铺筑筑噪音大的城市快速路噪音大的城市快速路小型客车为主的高架道路小型客车为主的高架道路 中、轻交通的高速路中、轻交通的高速路 长隧道中铺设，可降噪长隧道中铺设，可降噪3.3.设计的技术关键设计的技术关键9高空隙性高空隙性空隙率越大，空隙率越大，排水、抗滑、降排水
4、、抗滑、降噪效果越好。噪效果越好。混合料的初始混合料的初始空隙率应达到空隙率应达到20%20%由于水长期滞留由于水长期滞留在路面内部，容在路面内部，容易造成路面剥落，易造成路面剥落，因此要具有足够因此要具有足够的水稳定性。的水稳定性。抗松散能力抗松散能力粗集料多使强度粗集料多使强度降低降低。必须具有必须具有承受荷载反复作承受荷载反复作用的能力。用的能力。具有力学强度具有力学强度10 成分要求成分要求1 1二二. .混合料组成混合料组成粗集料粗集料细细集料集料填料填料沥沥青青结结合料合料添加添加剂剂1.1.成分要求成分要求11混合料组成混合料组成 石质坚硬、颗粒形状良好、耐磨性、粘附性。石质坚硬
5、、颗粒形状良好、耐磨性、粘附性。磨光值磨光值PSV42PSV42。（安山岩、玄武岩具有良好的。（安山岩、玄武岩具有良好的抗滑性，砂岩、砾岩、页岩的抗磨性较好）抗滑性，砂岩、砾岩、页岩的抗磨性较好）粗集料粗集料粗集料粗集料细集料细集料细集料细集料填料填料填料填料指指0.075-2.36mm0.075-2.36mm部分集料，用量较少，部分集料，用量较少，对其性能没有特殊规定。对其性能没有特殊规定。 采用石灰石粉，欧美使用消石灰或水泥，采用石灰石粉，欧美使用消石灰或水泥，日本使用石灰岩矿粉。日本使用石灰岩矿粉。其中消石灰具有抗剥落的作用。其中消石灰具有抗剥落的作用。12混合料组成混合料组成 因混合料
6、的强度主要依靠结合料的黏结作用，因混合料的强度主要依靠结合料的黏结作用，为增加其强度，采用高黏结力的沥青结合料。为增加其强度，采用高黏结力的沥青结合料。日本采用高粘度改性沥青，法国采用橡胶沥青，日本采用高粘度改性沥青，法国采用橡胶沥青，西班牙采用聚合物改性沥青。向采用西班牙采用聚合物改性沥青。向采用“高黏度高黏度沥青沥青”方向发展。方向发展。沥青结合料沥青结合料沥青结合料沥青结合料添加剂添加剂添加剂添加剂纤维：分散、吸附、稳定、增黏的作用纤维：分散、吸附、稳定、增黏的作用磨细的轮胎粉：提高抗松散性和耐久性磨细的轮胎粉：提高抗松散性和耐久性消石灰等其他抗剥落剂：提高混合料的消石灰等其他抗剥落剂：
7、提高混合料的水稳性。水稳性。1.1.成分要求成分要求 131.1.成分要求成分要求材料的选择材料的选择粗集料粗集料填料填料石灰岩石灰岩矿粉，否粉，否则用用消石灰或水泥代替消石灰或水泥代替填充料的性填充料的性质对混合混合料的耐久性至关重要料的耐久性至关重要最大公称粒径最大公称粒径为13mm或或20mm排水性混合料的空隙排水性混合料的空隙率、抗率、抗车辙能力在很能力在很大程度上取决于粗集大程度上取决于粗集料的性料的性质。（抗磨耗。（抗磨耗性、抗滑性等）性、抗滑性等）材料材料选择的关的关键14集料级配的确定集料级配的确定沥青用量的确定沥青用量的确定1 12 2三三. .混合料配合比设计混合料配合比设
8、计配合比检验配合比检验3 151.1.集料级配的确定集料级配的确定在在级配范围级配范围内内选取选取3组组不不同同的的2.36mm通过率的矿通过率的矿料级配作料级配作为为初选级配。初选级配。根据根据经验公式经验公式得出得出3组不同组不同的的初试油石比初试油石比针对针对3个级配，个级配，成型试件并成型试件并测量相应的测量相应的空隙率空隙率VV得出空隙率与得出空隙率与2.36mm通过率通过率的的关系曲线关系曲线，找出目标空隙找出目标空隙率所对应的率所对应的2.36通过率。通过率。对对3组中最接组中最接近目标空隙率近目标空隙率的级配进行调的级配进行调整，确定整，确定最终最终级配级配。161.1.集料级
9、配的确定集料级配的确定筛孔（筛孔（mmmm）通过质量百分率（通过质量百分率（% %）最大公称粒径最大公称粒径13mm13mm最大公称粒径最大公称粒径20mm20mm26.5-1001910095-10013.292-10053-789.562-8135-624.7510-3110-312.3610-2110-210.64-174-170.33-123-120.153-83-80.0752-72-7配合比设计级配范围配合比设计级配范围筛孔（mm） 0.0750.075 0.150.150.30.30.60.61.181.18 2.362.36 4.754.759.59.513.213.21616
10、级配一4.66.58.210.3 12.81826.5 72.5 95.5100级配二4.467.39.51116.2 21.5 71.295100级配三45.578.5101317.57094.51003组不同级配组不同级配171.1.集料级配的确定集料级配的确定指标指标级配一级配一 级配二级配二 级配三级配三范围范围初试油石比(%)5.75.24.82.36mm通过率1816.21310-22试件的空隙率(%)VV18.520.823.518-253 3组不同的初试油石比与空隙率组不同的初试油石比与空隙率成型马歇尔试件测试件体积参数181.1.集料级配的确定集料级配的确定空隙率与空隙率与2
11、.36mm2.36mm通过率的关系通过率的关系曲线如下所示：曲线如下所示：2.36mm通通过过率率空隙率空隙率121416182017.018.019.020.021.022.023.024.025.0Y=ax+bY=ax+191.1.集料级配的确定集料级配的确定最终级配最终级配0.0750.075 0.150.150.30.30.60.61.181.18 2.362.36 4.754.759.59.513.213.21616最终最终级配级配4.64.66.26.27.87.89.89.811.811.8 16.716.7 22.522.5 71.471.495951001000.0750.1
12、50.30.600000000001.182.364.759.513.216020406080100120最最终级终级配配最终级配202.2.沥青用量的确定沥青用量的确定经验公式经验公式根据排水性混合料的级配计算集料的表面积，集料表面合适的根据排水性混合料的级配计算集料的表面积，集料表面合适的沥青膜厚度为沥青膜厚度为1414m m，如下所示：，如下所示： 沥青用量沥青用量= =集料表面积集料表面积沥青膜厚度沥青膜厚度沥青密度沥青密度我国现行规范推荐的计算公式：我国现行规范推荐的计算公式：a a、b b、c c、d d、e e、f f、g g分别分别代表集料代表集料4.75mm4.75mm、2.
13、36mm2.36mm、1.18mm1.18mm、0.6mm0.6mm、0.3mm0.3mm、0.15mm0.15mm和和0.075mm0.075mm筛孔通过筛孔通过百分率百分率Pa是油石比，是油石比，A集料集料总的表面积，总的表面积，h沥青沥青膜厚度约为膜厚度约为12-14 m m，b b是沥青密度是沥青密度212.2.沥青用量的确定沥青用量的确定进行进行析漏试验析漏试验与与肯特堡分散试验肯特堡分散试验等，确定最佳沥等，确定最佳沥青用量青用量最最终终级级配确定配确定后后，根据根据经验经验公式公式法法计计算初算初试试油石比油石比P222.2.沥青用量的确定沥青用量的确定以以PaPa为中心，按为中
14、心，按0.3%0.3%或或0.5%0.5%为为级差，取级差，取5 5个油石比拌制混合料，个油石比拌制混合料，进行析漏试验，得到进行析漏试验，得到关系曲线图关系曲线图。求得析漏量趋势线的两端点切线，求得析漏量趋势线的两端点切线，切线的交点的切线的交点的横坐标值横坐标值即为最大沥即为最大沥青用量，可设定为最佳沥青用量。青用量，可设定为最佳沥青用量。以确定的最佳沥青用量制作马歇尔以确定的最佳沥青用量制作马歇尔试件，进行马歇尔稳定度试验、试件，进行马歇尔稳定度试验、车辙试验等试验进行检验。车辙试验等试验进行检验。沥沥青青用用量量确确定定232.2.沥青用量的确定沥青用量的确定最大沥青用量最大沥青用量2
15、42.2.沥青用量的确定沥青用量的确定析漏析漏试验试验确定沥青用量的上限确定沥青用量的上限试验采用试验采用烧杯法烧杯法，将几个不同用量的混合料在，将几个不同用量的混合料在170-180温温度下拌合均匀，然后置于度下拌合均匀，然后置于800ml的烧杯中，再将烧杯置于的烧杯中，再将烧杯置于170的烘箱中，恒温的烘箱中，恒温1h后，将烧杯向下倒扣在玻璃板上，称取黏附后，将烧杯向下倒扣在玻璃板上，称取黏附在烧杯上沥青质量，该质量与沥青混合料总质量之比是在烧杯上沥青质量，该质量与沥青混合料总质量之比是析漏试析漏试验的损失率验的损失率m: 烧杯质量，烧杯质量， 烧杯与沥青混合料总质量烧杯与沥青混合料总质量
16、 ， 烧杯及黏附在烧杯上沥青砂浆的质量，烧杯及黏附在烧杯上沥青砂浆的质量，g我国现行规范规定析漏率我国现行规范规定析漏率0.3%0.3%为合格为合格252.2.沥青用量的确定沥青用量的确定肯特堡飞肯特堡飞散试验散试验抗松散性能的一种试验方法，抗松散性能的一种试验方法，用来确定沥青用量的用来确定沥青用量的下限下限。在在20温度条件下，在洛杉矶试验机中放入排水性混温度条件下，在洛杉矶试验机中放入排水性混合料，不加钢球开动机器滚动合料，不加钢球开动机器滚动300转转后取出，称取试后取出，称取试件剩余质量，试件损失质量与原质量的百分比即为磨件剩余质量，试件损失质量与原质量的百分比即为磨耗试验损失率：耗
17、试验损失率： 试件原质量，试件原质量，g试验后试件质量，试验后试件质量，g沥青混合料飞散损失，沥青混合料飞散损失，%我国现行规范规定磨耗损失应我国现行规范规定磨耗损失应20%20%，空隙率越，空隙率越大，磨耗损失越大。大，磨耗损失越大。263.3.配合比检验配合比检验马歇尔马歇尔试验试验马歇尔稳定度大于马歇尔稳定度大于3.5KN车辙车辙试验试验用于一般道路：动稳定度达到用于一般道路：动稳定度达到 1500次次/mm以上。以上。用于重交通道路：动稳定度应大于用于重交通道路：动稳定度应大于 3000次次/mm。 空隙率空隙率测试测试游标卡尺法游标卡尺法式中式中：是试件的体积法密度，=G/（78.5
18、H） G是干燥试件质量 H 试件高 混合料理论密度试验检验试验检验273.3.配合比检验配合比检验水稳性水稳性试验试验1、冻融循环试验、冻融循环试验2、浸水马歇尔试验、浸水马歇尔试验3、将马歇尔试件浸泡于、将马歇尔试件浸泡于60水中若干水中若干 天，再进行磨耗试验天，再进行磨耗试验渗水性渗水性试验试验模拟路面雨天情况模拟路面雨天情况 将混合料制成马歇尔试件，量取将混合料制成马歇尔试件，量取100ml100ml水倒入试模水倒入试模内，同时启动秒表，当试模内的水全部渗入试件内，停止内，同时启动秒表，当试模内的水全部渗入试件内，停止秒表，记录时间，试验重复秒表，记录时间，试验重复3-53-5次取渗入
19、时间的平均值。次取渗入时间的平均值。计算试件的渗透系数计算试件的渗透系数K K（cm/scm/s）式中：式中： Q Q是注入的水量，是注入的水量，100ml100ml；t t是水渗透的时间是水渗透的时间 A A是试膜的面积，取是试膜的面积，取81cm281cm2；h h试件高，试件高，cmcm。283.3.配合比检验配合比检验综合所有技术要求综合所有技术要求技术指标技术指标单位单位推荐标准推荐标准现行规范要求现行规范要求锤击次数两面各50次两面各50次稳定度KN53.5流值0.1mm20-40空隙率%18-25抗滑15-18排水15-20降噪20-25磨耗损失（20），小于%2020析漏损失率
20、，小于%0.30.3残留稳定度，大于%80-渗水率（排水、降噪），大于Cm/s0.04实测冻融劈裂强度比，大于%75-排水性沥青混合料的沥青用量约为4.8%-5.2%4.8%-5.2%29排水性沥青混合料设计排水性沥青混合料设计 概概概概 述述述述01混合料组成混合料组成混合料组成混合料组成02 混合料配合比设计混合料配合比设计混合料配合比设计混合料配合比设计03目目 录录 内内 容容 谢谢大家！谢谢大家！请老师同学点评！请老师同学点评！1.1.集料级配的确定集料级配的确定31混合料的空隙率在很大程度上与混合料的空隙率在很大程度上与2.36mm2.36mm的通过率有关，两者关系如下的通过率有关
21、，两者关系如下: :式中：式中：VV表示混合料的空隙率表示混合料的空隙率 % 表示表示2.36mm筛孔通过筛孔通过 百百分率分率 %对于公称最大粒径为对于公称最大粒径为13.2mm13.2mm和和16.0mm16.0mm的集料，的集料，VVVV与相关筛孔通过率的与相关筛孔通过率的关系分别为关系分别为: :式中：式中： 为为4.75mm与与2.36mm筛孔通过百分率之差，筛孔通过百分率之差，% 首先要清楚，排水型沥青混合料和首先要清楚，排水型沥青混合料和AC沥青混合料分属两种沥青混合料分属两种结构的，一个是骨架空隙结构，另一个是连续型的悬浮密结构的，一个是骨架空隙结构，另一个是连续型的悬浮密实结
22、构。实结构。不同混合料类型的配合比设计当然不一样。对于连续型的悬浮密实结构（对于连续型的悬浮密实结构（AC）来说，配合比设计是确）来说，配合比设计是确定沥青的最佳用量，通俗地说是不能多也不能少，因为过定沥青的最佳用量，通俗地说是不能多也不能少，因为过多或过少均影响到沥青混合料的路用性能。多或过少均影响到沥青混合料的路用性能。而对于骨架空隙结构的排水型沥青混合料来说，骨架的作而对于骨架空隙结构的排水型沥青混合料来说，骨架的作用使混合料具有很好的抗车辙能力，而空隙过大会导致混用使混合料具有很好的抗车辙能力，而空隙过大会导致混合料颗粒松散，所以保证混合料的抗松散能力是排水型混合料颗粒松散，所以保证混合料的抗松散能力是排水型混合料的主要任务。该类混合料的沥青越多越有利于提高混合料的主要任务。该类混合料的沥青越多越有利于提高混合料的抗松散能力，因而是确定沥青的最佳经济用量，通合料的抗松散能力，因而是确定沥青的最佳经济用量，通俗说是沥青加到不能添加为止，如果再多，沥青就会流淌俗说是沥青加到不能添加为止，如果再多，沥青就会流淌出来，所以采用析漏试验和飞散试验。马歇尔试验此时仅出来，所以采用析漏试验和飞散试验。马歇尔试验此时仅仅是确定混合料的孔隙率。仅是确定混合料的孔隙率。OGFCOGFC与排水性沥青混合料的区别与排水性沥青混合料的区别33backback
