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1、河南交通职业技术学院 曹 学 禹,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
2、混合料的分类,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,特粗式沥青混合料,粗粒式沥青混合料,中粒式沥青混合料,细粒式沥青混合料,砂粒式沥青混合料,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
3、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,1.沥青：适当减少沥青用量 提高沥青粘度 2.矿料：粒径大 有棱角 级配合理 3.加入外加剂,检测工程师题：影响高温稳定性的因素和改进措施,高温稳定性,四、沥青混合料的技术性质,检测工程师题： 影响沥青混合料低温性能的主要因素及改进措施 a.沥青的低温劲度。对同
4、一油源的沥青，针入度较大、温度敏感性较低的沥青低温劲度较小，抗裂能力较强。所以在寒冷地区，可采用稠度较低、劲度较低的沥青，或选择松弛性能较好的橡胶类改性沥青来提高沥青混合料的低温抗裂性。 b.沥青混合料的级配类型与沥青路面开裂程度之间 没有显著关系。,低温抗裂性,四、沥青混合料的技术性质,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
5、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.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,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
6、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
7、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,（1）沥青标号的选择,（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,2.粗集料 （1）可采用碎石、破碎砾石、筛选
8、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 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。,一、沥青混合料组成材料的技术要求,4.填料 粉煤灰作为填料使用时，用
9、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 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。 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,设计阶段 第一阶段：目标配合比 第二阶段：生产配合比 第三阶段：生产配合比验证 设计内容 1.矿料配合比设计：试算法或图解法 2.确定最佳沥青用量：马歇尔试验,目标配合比 设计阶段,生产配合比 设计阶段,生产配合比 验证阶段,矿料的 组成设计,最佳沥青
10、 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,二、配合比组成设计,矿料通过皮带输入 拌和楼干燥筒加热,振动筛二 次筛分热料,提升到拌和楼,热料仓,根据目标配合比的 OAC、OAC0.3% 三组沥青用量,根据热料比例,目标配合比,图解法确定 冷料比例,确定目标配合比 最佳沥青用量 OAC,取样冷料筛分,根据冷料比例 成型5组马歇尔试件,通过调整控制室皮带,转速达到设计比例,青用量确定提供标准,为生产配合比最佳沥,热料比例与最佳 沥青用量输入控 制室计算机生产 沥青混合料,热料筛分,取分级,目标配合比与生产配合
11、比设计关系图,成型3组马歇尔试件,目标配合比设计,（一） 确定沥青混合料类型 选取材料并检验各项技术指标,河南省高等级公路路面结构汇总表,河南省二级公路沥青面层调查结果,河南省二级公路沥青面层调查结果,河南省二级公路沥青面层调查结果,从调查表4-1可以看出目前河南省高等级公路沥青路面典型构造为4cm中粒式沥青混凝土+5cm粗粒式沥青混凝土+7cm(6cm)热拌沥青碎石。 从表4-2可以看出河南省二级沥青路面典型构造为：3cm细粒式沥青混凝土+4cm中粒式沥青混凝土。,目标配合比设计,原材料的 技术要求,表观相对密度 坚固性 含泥量 砂当量 亚甲蓝值 棱角性,原材料检验,（二）矿料配合比设计 1
12、.确定沥青混合料类型及工程设计级配范围。 2.对各种矿料进行筛分试验，计算通过百分率 3.用试算法或图解法确定矿料配合比 4.校核矿料配合比是否满足要求,目标配合比设计,(三)确定最佳油石比（沥青混合料马歇尔试验） 1.制备试样 1）按确定的矿质混合料配合比，计算制备一 个马歇尔试件各种规格集料的用量。 2）按一定间隔(对密级配沥青混合料通常为 0.5%)，取5个或5个以上不同的油石比分 别成型马歇尔试件。,目标配合比设计,2.测定试件的物理力学指标 测定压实沥青混合料试件的毛体积相对密度、最大理论相对密度、稳定度、流值、计算试件的孔隙率VV、矿料间隙率VMA、沥青饱和度VFA。 3.计算OA
13、C1和OAC2,目标配合比设计,试件的物理力学指标,密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准,求取相应于密度最大值、稳定度最大值、目标空隙率(或中值)、沥青饱和度范围的中值的沥青用量a1、a2、a3、a4。取平均值作为OAC1。 OAC1= (a1十a2十a3十a4)/4,确定最佳沥青用量的初始值OAC1,试件的物理力学指标,密度最大值 a1,a1,稳定度最大值 a2,a2,目标空隙率(或中值)a3,a3,沥青饱和度范围的中值 a4,a4,OAC1= (a1十a2十a3十a4)/4,如果在所选择的沥青用量范围未能涵盖沥青饱和度的要求范围，按下式求取三者的平均值作为OAC1。 OAC1= (a1
14、十a2十a3)/3,确定沥青最佳用量的初始值OAC1,确定最佳沥青用量的初始值OAC2,确定最佳沥青用量的初始值OAC2,确定最佳沥青用量的初始值OAC2,确定最佳沥青用量的初始值OAC2,4.0,4.5,5.0,5.5,6.0,密度,空隙率,稳定度,流值,VMA,VFA,OACmin,OACmax,油石比,（）,确定最佳沥青用量的初始值OAC2,最佳沥青用量的初始值OAC2 OAC2=(OACmin十OACmax)/2,最佳用量的初始值OAC OAC=(OAC1十OAC2)/2,目标配合比设计,一、矿料组成设计,1取样各种集料，此处取样的集料为热料，是经热料仓振动筛二次筛分后的分级热料。,2
15、筛分分级热料（水洗法）,3取筛分后的通过率用图解法确定热料的组成比例,进行试验确定最佳沥青用量（同目标配合比的方法,1根据上述方法确定的热料比例，按照目标配合比的,OAC、 OAC0.3%三组沥青用量成型马歇尔试件,（同目标配合比冷料确定方法 一样）。,二、最佳沥青用量确定,2检验最佳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）。,生产配合比设计,三、 本 章 试 验,（一）明确几个概念,1.油石比和沥青含量 2.空隙率VV：矿料及沥青以外的空隙（不包括矿料自身内部的孔隙）的体积占试样总体积的百分率。 3.矿料间隙率VMA：试件全部矿料部分以外的体积占试样总体积的百分率。 4.
16、沥青饱和度VFA：试件矿料间隙中扣除被集料吸收的沥青以外的有效沥青结合料部分的体积在WMA中所占的百分率。,（二）马歇尔试验,1.试件制作 (1)试件数量:46个 （2）试件尺寸：101.6mm63.5 mm （3）试件高度允许值： 63.5mm1.3mm （4）最大粒径：26.5mm （5）标准马歇尔试件大约质量:1200g (6)当已知沥青混合料的密度时，可根据试件的标 准尺寸计算并乘以1.03得到要求的混合料数量。,（二）马歇尔试验,（7）矿粉单独加热 在搅拌时最后加入 （8）插捣方式：周边插捣15次，中间10次。 （9）矿料加热温度：石油沥青163 改性沥青180 2.稳定度试验 （1
17、）加载速率 50mm/min5mm/min （2）水槽温度 601 (3) 保温时间 标准马歇尔 3040min 浸水马歇尔试验48h,3.结果处理,（二）马歇尔试验,马歇尔模数,残留稳定度,当一组测定值中某个测定值与平均值之差大于标准差 k 倍时，该测定值应予舍弃，并以其余测定值的平均值作为试验结果，当试件数量 n 为3、4、5、6时，k 值分别为1.15、1.45、1.67、1.82。,（三）车辙试验,1.试件尺寸：30030050 30030040 300300100 30015050 2.试验轮压强：0.7MPa0.05MPa 3.碾压速度:42次/min1次/min (21次往返/m
18、in) 4.恒温室温度：601 试件温度： 600.5 5.最大变形达到25mm时可停止试验 6.动稳定度:每产生1mm轮辙变形试验轮行走的次数。 以“次/mm”计。,水浸法：,水煮法：,对同一种料源集料最大粒径既有大于又有小于13.2mm不 同的集料时，取大于13.2mm水煮法试验为标准。 细粒式沥青混合料应以水浸法试验为标准。,（1）试验方法：,（四）沥青与粗集料的粘附性试验,水煮法 选取粒径为13.2mm19mm形态接近正方 体的规则集料5个，经沥青裹覆后，在蒸 馏水中沸煮3min，按沥青膜剥落的情况 分为五个等级来评价沥青与集料的粘附 性。,（四）沥青与粗集料的粘附性试验,水浸法 选取粒径为9.5mm13.2mm的集料100g与 5.5g的沥青在规定温度条件下拌和成混 合料，冷却后浸入80的蒸馏水中保持 30min然后按剥落面积百分率来评价沥青 与集料的粘附性。,（四）沥青与粗集料的粘附性试验,（2）等级评定,（四）沥青与粗集料的粘附性试验,（五）马歇尔试件密度检测,1.水中重法：几乎不吸水 2.表干法：吸水率2% 3.蜡封法：吸水率2% 4.体积法：空隙率较大的沥青碎石混合料及大孔隙 透水性开级配沥青混合料OGFC,