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1、学学 习习 情情 境境 4-2沥青混合料实验沥青混合料实验 福建交通职业技术学院福建交通职业技术学院黄玉萍黄玉萍学学 习习 目目 的的l可以进展沥青混合料目的配合比设计可以进展沥青混合料目的配合比设计l能进展沥青混合料拌和，制造试件，测定沥青能进展沥青混合料拌和，制造试件，测定沥青混合料的毛体积密度和表观密度混合料的毛体积密度和表观密度l能用马歇尔实验仪测定沥青混合料的流值和稳能用马歇尔实验仪测定沥青混合料的流值和稳定度，确定沥青的最正确用量定度，确定沥青的最正确用量学习义务书学习义务书 某工地计算某公路面层沥青混合料中各种矿质资料的配合比，用马歇尔实验的稳定度等目确实定沥青最正确用量。 (1
2、)设计原始资料；混合料种类中粒式沥青混合料，最大粒径25mm。 沥青混合料制备条件与施工设备：沥青混合料在工厂拌和，用摊铺机铺筑压路机碾压。 (2)组成资料技术性质：沥青资料：环烷中间基石油沥青，测定针入度、软化点、延度三大目的，实验结果符合技术要求。矿质资料：碎石、砂、矿粉等分别进展筛分析。要求：1用矩形图解法确定矿质混合料级配组成。 2确定沥青混合料的沥青最正确用量。何何何何为沥为沥青青青青混合料混合料混合料混合料? ?沥青路面越来越多地被运用于不同等级的公路，其缘由何在？地方道路地方道路高速公路高速公路城市道路城市道路1 1沥青混合料是一种粘弹性资料，具有良好的力学性能，沥青混合料是一种
3、粘弹性资料，具有良好的力学性能，铺筑的路面平整无缝，振动小，噪音低，行车温馨。铺筑的路面平整无缝，振动小，噪音低，行车温馨。2 2路面平整且有一定的粗糙度，耐磨好，无剧烈反路面平整且有一定的粗糙度，耐磨好，无剧烈反光，有利于行车平安。光，有利于行车平安。3施工方便，施工时不需求养护，能及时开通交通。施工方便，施工时不需求养护，能及时开通交通。4 4维修简单，旧沥青混合料可再生利用。维修简单，旧沥青混合料可再生利用。1 1沥青路面容易老化。沥青路面容易老化。2 2温度稳定性差。温度稳定性差。 但是！但是！沥青混合料沥青混合料 概述概述 老化定义？老化定义？在长期的大气要素作用下，因沥青塑性降低，
4、脆性加强，粘聚力减小，导致路面外表产生松散，引起路面破坏。沥青路面老化景象沥青路面老化景象夏季高温沥青易软化，路面易产生车辙、波浪；冬季低温时易脆裂，在车辆反复作用下易产生开裂。波浪波浪车辙泛油泛油温度温度温度温度稳稳定性差的表定性差的表定性差的表定性差的表现现：沥青沥青 混合料混合料资料级配组成及空隙率大小分资料组成及 构造分 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.延续级配沥青混合料2.延续级配沥青混合料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
5、料3.再生沥青混合料目前公路与城市道路路面多采用复合类的沥青混合料，如目前公路与城市道路路面多采用复合类的沥青混合料，如AC-16FAC-16F既属于热拌沥青混合料、又既属于热拌沥青混合料、又属于密级配的、中粒式沥青混合料。属于密级配的、中粒式沥青混合料。 沥青混合料沥青混合料 分类分类热拌沥青混合料种类热拌沥青混合料种类 沥青混合料沥青混合料 分类分类3 耐久性耐久性 沥青混合料沥青混合料 技术性质和技术规范技术性质和技术规范1.技术性质2.技术规范马歇歇尔实验稳定度定度0.1mm车辙实验动稳定度次定度次mm1高温稳定性高温稳定性2低温抗裂性低温抗裂性低温弯曲实验低温弯曲实验水稳性水稳性耐老
6、化性耐老化性耐疲劳性耐疲劳性浸水浸水马歇歇尔实验残留残留稳定度定度%冻融劈裂融劈裂实验残留残留强度比度比%4 抗滑性抗滑性5施工和易性施工和易性 JTG F40-2019 就是马歇尔实验目的要求就是马歇尔实验目的要求参考规范参考规范沥沥青混合料的拌合青混合料的拌合青混合料的拌合青混合料的拌合沥沥青混合料的运青混合料的运青混合料的运青混合料的运输输沥沥青混合料的青混合料的青混合料的青混合料的摊铺摊铺沥沥青混合料的碾青混合料的碾青混合料的碾青混合料的碾压压这就是建材就是建材课程要程要处理的理的问题这是路面施工要处理的问题 沥青混合料 学习内容沥沥青混合料的拌合青混合料的拌合青混合料的拌合青混合料的
7、拌合拌制拌制沥青混合料，需青混合料，需处理以下理以下问题：1.1.对原原资料有何要求？如何料有何要求？如何对其其检测？2.2.怎怎样配制配制沥青混合料？即如何青混合料？即如何进展配合比展配合比设计？ 沥青混合料沥青混合料 学习内容学习内容沥青青资料料沥青混合料青混合料组成成资料料 粗集料粗集料细集料集料填料填料基质沥青改性沥青各种粒径的碎石方孔筛天然砂机制砂石屑矿粉最好都是碱性资料沥青混合料沥青混合料 资料组成资料组成沥青资料沥青资料针入度 针入度指数 软化点延度 蜡含量 闪点 溶解度 密度压碎值 磨耗值 表观相对密度吸水率 巩固性 针片状颗粒含量0.075mm颗粒含量 软尽弱颗粒含量磨光值
8、粘附性 破碎面要求粗集料粗集料细集料细集料填填 料料表观密度 含水量 粒径范围 外观亲水系数 塑性指数 加热安定性原资料称号原资料称号技术目的技术目的执行规范执行规范1.JTG E42-20192.JTG F40-2019 JTJ 052-2000 原资料的技术要求P204P207 表观相对密度 巩固性含泥量 砂当量 亚申蓝值 棱角性沥青混合料沥青混合料 原资料技术要求原资料技术要求目的配合比设计阶段消费配合比设计阶段消费配合比验证阶段矿料的组成设计最正确沥青用量确定图解法或试算法集料筛分水洗法马歇尔试 验确定工程级配范围预估计算沥青用量沥青与集料相对密度测定配合比配合比设计三个三个阶段段目的
9、配合比与消费配合比都是两方面的设计，二者有何区别？ 沥青混合料沥青混合料 配合比阶段设计内容配合比阶段设计内容矿料经过皮带输入拌和楼枯燥筒加热振动筛二次筛分热料提升到拌和楼热料仓根据目的配合比的OAC、OAC0.3%三组沥青用量根据热料比例确定消费配合比最正确沥青用量OAC图解法确定热料比例消费配合比消费配合比目的配合比目的配合比图解法确定冷料比例确定目的配合比最正确沥青用量OAC取样冷料筛分根据冷料比例成型5组马歇尔试件经过调整控制室皮带转速到达设计比例青用量确定提供规范为消费配合比最正确沥热料比例与最正确沥青用量输入控制室计算机消费沥青混合料热料筛分取分级目的配合比与消目的配合比与消费配合
10、比配合比设计关系关系图成型3组马歇尔试件 沥青混合料沥青混合料 配合比阶段设计区别配合比阶段设计区别一确定工程级配范围合成级配目的配合比设计根据设计类型查施工技术规范，确定C或F型类型及级配范围，并计算级级配中值。69.5131824.53448708495规范中值4579132034607690规范下限81418263648628092100规范上限0.0750.150.30.61.182.364.759.513.216.0筛孔尺寸AC-16F沥青混凝土合成级配要求一、矿料组成设计 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤目的配合比设计1此处取样的集料为冷料，可以从料场直接取样。3料场取样尽量要
11、有代表性、均匀性。4其他目的也需检测，只是配合比设计时不运用。2矿粉直接从包装袋中取样。一、矿料组成设计二取样各种集料冷料筛分水洗法 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤目的配合比设计目的配合比设计一、一、矿料料组成成设计1实验时取样方法采用四分法。实验时取样方法采用四分法。四分法取样立面图平面图二取样各种集料筛分水洗法二取样各种集料筛分水洗法4筛分实验筛分实验4采用经过百分率进展下一步计算。采用经过百分率进展下一步计算。2水泥混凝土用集料可采用干筛法实验。水泥混凝土用集料可采用干筛法实验。3沥青混合料及基层用集料用水洗法实验。沥青混合料及基层用集料用水洗法实验。 目的配合比设计步骤目的配合比
12、设计步骤目的配合比设计目的配合比设计三用图解法或实验算法确定各种矿料的组成比例三用图解法或实验算法确定各种矿料的组成比例1绘制矩形图框。绘制矩形图框。2衔接对角线，表示设计级配中值即平均值。衔接对角线，表示设计级配中值即平均值。3采用数学坐标绘制纵坐标，表示集料经过百分率采用数学坐标绘制纵坐标，表示集料经过百分率%。4用以下方法绘制横坐标，表示筛孔尺寸用以下方法绘制横坐标，表示筛孔尺寸mm：1先计算每个筛孔的设计级配中值经过率；先计算每个筛孔的设计级配中值经过率；2在纵坐标上根据每个筛孔的设计级配中值，平行作直线与对角线相交；在纵坐标上根据每个筛孔的设计级配中值，平行作直线与对角线相交；3根据
13、交点作垂线，与横坐标的交点即为每个筛孔的位置。根据交点作垂线，与横坐标的交点即为每个筛孔的位置。5在矩形图上绘制出各集料的经过百分率的筛分曲线。在矩形图上绘制出各集料的经过百分率的筛分曲线。6按照各集料曲线重叠、相接、相离三种情况确定各集料的用量比例。按照各集料曲线重叠、相接、相离三种情况确定各集料的用量比例。7根据确定的集料比例计算矿料的合成级配，判别其能否在工程级配范围内，否那么需根据确定的集料比例计算矿料的合成级配，判别其能否在工程级配范围内，否那么需进进 行比例调整，重新计算直到满足规范为止。行比例调整，重新计算直到满足规范为止。一、矿料组成设计 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤
14、目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤AC-16F矿料合成级配曲线例如纵坐标为数学坐标横坐标为泰勒曲线的横坐标二、最正确沥青用量确实定目的配合比设计一测定沥青与集料的相对密度1测定定沥青的相青的相对密度密度 b非经注明，测定沥青密度的规范水温为15。沥青与水的相对密度是指25一样温度下的密度之比。可以测定15密度，换算得相对密度25/25二者换算关系为：沥青与水的相青与水的相对密度密度25/2525/25 沥青的密度青的密度15150.9960.996 JTG E42-2019 JTG E42-20192测定集料毛体定集料毛体积相相对 密度密度 与表与表观相相对密度密度 网网篮法法 JTJ 05
15、2-2000 JTJ 052-2000 测定规范测定规范 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤二、最正确沥青用量确实定目的配合比设计二预估计算沥青用量1计算算矿料的合成毛体料的合成毛体积密度密度sb 2计算算矿料的合成表料的合成表观相相对密度密度 sa 100sb=P22+P11Pnn100sa=P2 2+P1 1Pn nP1、P2Pn各种矿料的比例各种矿料的比例, 其其 和为和为1001、2 n各种矿料相应的各种矿料相应的 毛体积相对密度毛体积相对密度1、2n各种矿料各种矿料 相应的表观相对密度相应的表观相对密度 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤二、最正确沥青用量确实定目的配合比设计二预
16、估计算沥青用量3 3预估估沥青混合料适宜的油石比青混合料适宜的油石比PaPa或含油量或含油量Pb Pb PaPb=Pa+100Pa1Pa=sb sb1Pa1已建类似工程规范油石比,%sb矿料合成毛体积相对密度sb1矿料合成毛体积相对密度 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤二、最正确沥青用量确实定目的配合比设计目的配合比设计三马歇尔实验1 1按照确定的按照确定的矿料比例配料，根据料比例配料，根据预估的油石比估的油石比为中中值，以，以0.5%0.5%的的间隔成型隔成型5 5组马歇歇尔试件。件。1按确定的矿料比例，计算本次成型试件所需矿料的数量。3试模、套筒及击实座等应置于100烘箱中加热1h。4
17、拌合时先参与粗细集料到拌合机，再参与热沥青沥青采用 减量法称量，拌和11.5min，再参与加热后的矿粉，继续 拌和， 规范拌合时间共3min。5成型马歇尔试件时试模上下要垫滤纸，试件周边插捣15次， 中间插捣10次，应先成型1个试件进展高度校核，校核公式 如下：要求试件高度要求试件高度调整后的混合料质量调整后的混合料质量 =所得试件高度所得试件高度 原用混合料质量原用混合料质量6根据调整后的混合料质量进展称量，成型一切试件。2烘料时，粗细可混合加热，矿粉单独加热。 JTJ 052-2000 JTJ 052-2000 测定规范 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤二、最正确沥青用量确实定目的配合
18、比设计三马歇尔实验2 2冷却、脱模冷却、脱模1冷却方法有三种试件横置室温冷却：12h以上电风扇吹：1h以上浸水冷却：3min以上最好，但时间太长。较好，但冷却效果不好，时间普通需延伸。工程上常采用室温下用电风扇吹12h以上冷却2脱模3 3高度丈量高度丈量丈量工具：游标卡尺丈量方法：四个方向丈量，取平均值。合格判别：规范试件63.51.3mm；超出此范围作废。 JTJ 052-2000 JTJ 052-2000 测定规范局限性大，只能用于测定稳定度和流值。 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤二、最正确沥青用量确实定目的配合比设计三马歇尔实验4 4马歇歇尔试件密度件密度测定定1通常采用表干法测定
19、毛体积相对密度2对于吸水率大于2%的试件，宜改用蜡封 法测定毛体积相对密度。maf =mw+mfSa =mwmfmamf100 JTJ 052-2000 JTJ 052-2000 测定规范 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤二、最正确沥青用量确实定目的配合比设计三马歇尔实验5 5马歇歇尔稳定度、流定度、流值测定定 JTJ 052-2000 JTJ 052-2000 测定规范规范马歇尔试件养护温度为60养护时间为3040min 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤二、最正确沥青用量确实定目的配合比设计三马歇尔实验6 6马歇歇尔物理目的物理目的计算算1确定确定矿料的有效相料的有效相对密度密度 s
20、e JTG F40-2019 JTG F40-2019 计算规范se矿料的有效相对密度,无量纲Pb实验采用的沥青含量,%t实验沥青含量条件下实测的混合料 的最大实际相对密度,无量纲b沥青的相对密度(25/25),无量纲 C合成矿料的沥青吸收系数 wx合成矿料的吸水率,%sb矿料的合成毛体积相对密度,无量纲sa矿料的合成表观相对密度,无量纲 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤二、最正确沥青用量确实定目的配合比设计三马歇尔实验6 6马歇歇尔物理目的物理目的计算算2确定确定沥青混合料的最大青混合料的最大实际相相对密度密度 ti 100ti=Paib+100se+ Pai或100ti=Pbib+se
21、Psi JTG F40-2019 JTG F40-2019 计算规范ti相对于计算沥青用量Pb时的混合料 最大实际相对密度,无量纲Pai所计算的沥青混合料中的油石比,%Pbi所计算的沥青混合料中的沥青含量, Pbi= Pai (1+ Pai),%Psi所计算的沥青混合料中的矿料含量 Psi= 100Pbi,%se矿料的有效相对密度,无量纲b沥青的相对密度(25/25),无量纲 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤二、最正确沥青用量确实定目的配合比设计三马歇尔实验6 6马歇歇尔物理目的物理目的计算算 JTG F40-2019 JTG F40-2019 计算规范VV试件的空隙率,%VMA试件的矿料
22、间隙率,%VFA试件的有效沥青饱和度,%f试件的毛体积相对密度,无量纲t混合料的最大实际相对密度,实测或 计算,无量纲Ps各种矿料占沥青混合料总质量的百分 率之和, PS=100PS,%sb矿料的合成毛体积相对密度,无量纲 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤二、最正确沥青用量确实定目的配合比设计四最正确沥青用量确定1 1将不同油石比或含油量的将不同油石比或含油量的马歇歇尔实验的一切目的点的一切目的点绘于于图上：上：毛体积相对密度(%)油石比稳定度(KN)(%)油石比规范要求5KNa1=5.9%a2=5.28% 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤二、最正确沥青用量确实定目的配合比设计四最正确
23、沥青用量确定1 1将不同油石比或含油量的将不同油石比或含油量的马歇歇尔实验的一切目的点的一切目的点绘于于图上：上：空隙率(%)(%)油石比流值(mm)油石比(%)规范要求24.5mm 规范要求36%a3=5.32% 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤二、最正确沥青用量确实定目的配合比设计四最正确沥青用量确定1 1将不同油石比或含油量的将不同油石比或含油量的马歇歇尔实验的一切目的点的一切目的点绘于于图上：上：饱和度油石比(%)(%)间隙率(%)(%)油石比规范要求7085%规范要求14% a4无法确定无法确定 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤二、最正确沥青用量确实定目的配合比设计四最正确沥
24、青用量确定2确定确定OAC11从上述从上述图上找出毛体上找出毛体积密度最大密度最大值对应沥青用量青用量a1、稳定度最大定度最大值对应沥青用量青用量a2、 目的空隙率或中目的空隙率或中值对应沥青用量青用量a3、沥青青饱和度范和度范围内的中内的中值对应沥青用量青用量a42计算算OAC1= a1 +a2+ a3+ a4 4a1=5.9%； a2=5.28%； a3=5.32%； a4无法确定无法确定假设所选择的沥青用量范围未能涵盖沥青饱和度的要求范围，只取a1、a2、a3计算OAC1= a1 +a2+ a33=5.50% 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤二、最正确沥青用量确实定目的配合比设计目的
25、配合比设计四最正确沥青用量确定3确定确定OAC21从上述从上述图上找出符合上找出符合规范要求的各物理目的的用油量，范要求的各物理目的的用油量，绘于以下于以下图，找出，找出满足一切指足一切指 标的公共的公共沥青用量范青用量范围，并，并查出最大出最大值OACmax和最小和最小值OACmin。公共沥青用量中公共沥青用量中OACmax=5.78%OACmin=5.37%2计算算OAC2=OACmax+OACmin2OAC2=5.58% 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤二、最正确沥青用量确实定目的配合比设计四最正确沥青用量确定4最正确最正确沥青用量青用量OAC=OAC1+OAC22OAC=OAC1+
26、OAC22 = 5.54% 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤二、最正确沥青用量确实定目的配合比设计四最正确沥青用量确定1计算沥青结合料被集料吸收的比例及有效沥青含量计算沥青结合料被集料吸收的比例及有效沥青含量2根据需求计算有效沥青的体积百分率及矿料的体根据需求计算有效沥青的体积百分率及矿料的体Pba被集料吸收的沥青结合料比例,%Pbe有效沥青膜用量,%se矿料的有效相对密度,无量纲sb资料的合成毛体积相对密度,无量纲b沥青的相对密度(25/25),无量纲Pb沥青含量,%PS各种矿料占沥青混合料总质量的百分率之和, PS=100PS,%Vbe有效沥青体积百分率,%Vg矿料的体积百分率,%f
27、试件的毛体积相对密度,无量纲VV试件的空隙率,%积百分率积百分率5 检验最正确最正确沥青用量青用量时的粉胶比和有效的粉胶比和有效沥青膜厚青膜厚度度 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤二、最正确沥青用量确实定目的配合比设计四最正确沥青用量确定3计算最正确沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚计算最正确沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度度FB粉胶比,无量纲P0.075矿料中0.075mm的经过率,%Pbe有效沥青含量,%SA集料的比外表积,m2kgPi各种粒径的经过率,%FAi相应于各种粒径的集料的外表积系数DA沥青膜有效厚度,mb沥青的相对密度(25/25),无量纲5 检验最正确最正确沥青用量青用量
28、时的粉胶比和有效的粉胶比和有效沥青膜厚青膜厚度度 目的配合比设计步骤目的配合比设计步骤消费配合比设计一、矿料组成设计1取样各种集料，此处取样的集料为热料，是经热料仓2筛分分级热料水洗法3取筛分后的经过率用图解法确定热料的组成比例 进展实验确定最正确沥青用量同目的配合比的方法 1根据上述方法确定的热料比例，按照目的配合比的OAC、 OAC0.3%三组沥青用量成型马歇尔试件同目的配合比冷料确定方法 一样。振动筛二次筛分后的分级热料。二、最正确沥青用量确定2检验最正确沥青时的粉胶比和有效沥青膜厚度与目标配合比一样一样。 消费配合比设计步骤消费配合比设计步骤消费配合比验证车辙实验浸水马歇尔实验冻融劈裂
29、实验低温弯曲实验渗水实验高温稳定性检验水稳定性检验低温抗裂性检验渗水系数检验一、沥青混合料的技术性能检验钢渣活性检验二、沥青混合料的施工工艺确定经过铺筑实验路段，确定机械组合、压实方式、施工工艺等。经过实验确定 消费配合比验证消费配合比验证多碎石沥青混凝土其他沥青混合料其他沥青混合料再生沥青混凝土沥青稀浆封层混合料沥青青玛蹄脂蹄脂碎石碎石(SMA)冷拌沥青混合料多孔隙多孔隙沥青混青混凝土外表凝土外表层桥面铺装资料 其他沥青混合料引见其他沥青混合料引见课课 后后 小小 结结l沥青混合料是由粗集料、细集料、矿粉及沥青混合而成的混合资沥青混合料是由粗集料、细集料、矿粉及沥青混合而成的混合资料。具有良
30、好的力学性能及路用性能。料。具有良好的力学性能及路用性能。l热拌沥青混合料的强度有很多方面，目前重点研讨其在高温时的热拌沥青混合料的强度有很多方面，目前重点研讨其在高温时的抗剪强度。混合料中构造沥青的比例是影响强度的最重要的要素，抗剪强度。混合料中构造沥青的比例是影响强度的最重要的要素，对过控制沥青用量及矿粉用量等手段来实现。对过控制沥青用量及矿粉用量等手段来实现。l沥青混合料有几项技术性质，且相互间既有联络又有矛盾，目前沥青混合料有几项技术性质，且相互间既有联络又有矛盾，目前作重思索其高温时的稳定性。经过马歇尔实验测定稳定度、流值作重思索其高温时的稳定性。经过马歇尔实验测定稳定度、流值等目的来控制。等目的来控制。l沥青混合料的配合比设计包括矿料配比设计及最正确沥青用量设沥青混合料的配合比设计包括矿料配比设计及最正确沥青用量设计两个方面。矿料配比设计普通用图解法，最正确沥青用量普通计两个方面。矿料配比设计普通用图解法，最正确沥青用量普通用马歇尔实验法。用马歇尔实验法。l马歇尔实验包括试件成型、物理目的测定及力学目的测定几个方马歇尔实验包括试件成型、物理目的测定及力学目的测定几个方面。较复杂的是各项物理目的的换算。面。较复杂的是各项物理目的的换算。
