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1、试验3 沥青混合料级配及性能试验3.1矿料的筛析和级配试验一、试验内容：对沥青混合料将要进行配比的每档矿料进行筛析试验，测定各档矿料的颗粒级配，进行矿料级配组成设计。二、试验要求：通过试验要求学生掌握沥青混合料配合比设计的方法，并能熟练进行沥青混合料配合比设计。三、试验主要仪器：标准筛、天平或台秤（感量不大于试样质量的0.1%）、盘子、铲子、毛刷等。四、试验准备：将来料用分料器或四分法筛分至表一要求的试样所需量，风干后备用。每种试样准备两份，分别供水洗和干筛法筛分使用。根据需要可按要求的矿料最大粒径的筛孔尺寸过筛，除去超粒径部分颗粒后，再进行筛分。矿料筛分试验所需试样最少质量表一最大公称粒径（
2、mm）10.016.020.025.031.540.063.080.0试样质量不少于（kg）2.03.24.05.06.38.012.616.0五、试验步骤：1.用水洗法测定矿料中小于0.075mm的细粉部分质量（填料用干筛法）。2.取一份试样，将试样置1055烘箱中烘干至恒重，称取干燥矿料试样的总质量()，准确至0.1%。注：恒重系指相邻两次称量间隔时间大于3h的情况下，前后两次称量之差小于该项试验所要求的称量精度(下同)，通常不少于6h。3.将试样置一洁净容器中，加入足够数量的洁净水，将矿料全部盖没。4.用搅棒充分搅动矿料，使矿料表面洗涤干净，使细粉悬浮在水中，但不得破碎矿料或矿料从水中溅
3、出。5.根据矿料粒径大小选择组成一组套筛，其底部为0.075mm标准筛，上部为2.36mm或4.75mm筛。仔细将容器中混有细粉的悬浮液倒出，经过套筛流入另一容器中，尺量不致将粗集料倒出，损坏标准筛筛面。注：不可直接倒至0.075mm筛上，以免矿料掉出损坏筛面。6.重复25步骤，直至倒出的水洁净为止。7.将套筛的每个筛子上的矿料及容器中的矿料全部接收在一个搪瓷盘中，容器上不得有沾附的矿料颗粒，将搪瓷盘连同矿料一起置于1055烘箱中烘干至恒重，称取干燥矿料试样的总质量(m2)，准确至0.1%。8.用干筛法测定粗集料各个粒级质量百分率。9.取另一份试样置1055烘箱中烘干至恒重，称取干燥矿料试样的
4、总质量(m0)，准确至0.1%。10.用搪瓷盘作筛分容器，按筛孔大小排列顺序逐个将矿料过筛，人工筛分时，需使矿料在筛面上同时有水平方向及上下方向的不停顿的运动，使小于筛孔的矿料通过筛孔，直至1min内通过筛孔的质量小于筛上残余量的1%为止。采用摇筛机筛分后，应该逐个由人工补筛。将筛出通过的颗粒并入下一号筛，和下一号筛中的试样一起过筛，顺序进行，直至各号筛全部筛完为止。以确认1min内通过筛孔的质量确实小于筛残余量的1%。11.如果某个筛上的矿料过多，影响筛分作业时，可以分两次筛分，当筛余颗粒的粒径大于20mm时，筛分过程中允许用手指轻轻拔动颗粒，但不得逐颗粒塞过筛孔。12.称取每个筛上的筛余量
5、，准确至总质量的0.1%。各筛分计筛余量及筛底存量的总和与筛分前试样的总质量m0相比，其相差不得超过0.5%。六、试验数据计算1.矿料中通过0.075mm的含量按式(1)计算，准确至0.1%。（1）式中：P0.075-矿料中小于0.075mm的含量(通过率)，%；m1-用于水洗的干燥矿料总质量，g；m2-矿料水洗后的干燥质量，g。2.分计筛余百分率各号筛上的分计筛余百分率按式(2)计算，但0.075mm筛不计算分计筛余，准确至0.1%。（2）式中：-各号筛上的分计筛余百分率，%；m0-用于干筛的干燥矿料总质量，g；mi-各号筛上的分计筛余，g;i-依次为0.15mm、0.3mm、0.6mm.至
6、矿料最大粒径。3.累计筛余百分率各号筛的累计筛余百分率为该号筛及大于该号筛的各号筛的分计筛余百分率之和，但0.075mm筛不计算累计筛余，准确至0.1%。4.各号筛的质量通过百分率各号筛的质量通过百分率等于100减去该号筛累计筛余百分率，但0.075mm筛的质量通过百分率即为P0.075，准确至0.1%。5.根据需要，绘制矿料筛分曲线,横坐标为筛孔尺寸对应泰勒曲线值（见表二），纵坐标为通过质量百分数（%）。表二泰勒曲线的横坐标di0.0750.150.30.61.182.364.759.50.3120.4260.5820.7951.0771.4722.1062.754di13.2161926.
7、531.537.553633.1933.4823.7624.3704.7235.1095.9696.4526.按级配理论计算出级配范围绘于矿料级配曲线上。7.将各组矿料的筛分结果按一定比例配合，并将合成曲线绘于级配曲线上，校核合成曲线在规定的级配范围，如不符合要求，应重新调整各组矿料所占比例。表三矿料级配设计计算表示例3.2沥青混合料试件成型试验一、试验内容与要求：（1）采用标准击实法或大型击实法制作沥青混合料试件，以供试验室进行沥青混合料物理力学性质试验使用。（2）标准击实法适用于马歇尔试验、间接抗拉试验(劈裂法)等所使用的101.6mm63.5mm圆柱体试件的成型。大型击实法适用于152.
8、4mm95.3mm的大型圆柱体试件的成型。（3）沥青混合料试件制作时的矿料规格及试件数量应符合如下规定：1）沥青混合料配合比设计及在试验室人工配制沥青混合料制作试件时，试件尺寸应符合试件直径不小于集料公称最大粒径的4倍，厚度不小于集料公称最大粒径的11.5倍的规定。对直径101.6mm的试件，集料公称最大粒径应不大于26.5mm。对粒径大于26.5mm的粗粒式沥青混合料，其大于26.5mm的集料应用等量的13.2mm26.5mm集料代替(替代法)，也可采用直径152.4mm的大型圆柱体试件。大型圆柱体试件适用于集料公称最大粒径不大于37.5mm的情况。试验室成型的组试件的数量不得少于4个，必要
9、时宜增加至56个。2）用拌和厂及施工现场采集的拌和沥青混合料成品试样制作直径101.6mm的试件时，按下列规定选用不同的方法及试件数量：当集料公称最大粒径小于或等于26.5mm时，可直接取样(直接法)。一组试件的数量通常为4个。当集料公称最大粒径大于26.5mm，但不大于31.5mm，宜将大于26.5mm的集料筛除后使用(过筛法)，一组试件数量仍为4个，如采用直接法，一组试件的数量应增加至6个。当集料公称最大粒径大于31.5mm时，必须采用过筛法。过筛的筛孔为26.5mm，一组试件至少为4个。二、试验仪具与材料（1）击实仪：击实仪由击实锤、压实头和套向棒组成、分为标准击实仪和重型击实仪两类：1
10、）标准击实仪：由击实锤直径为98.5mm平圆形压实头及带手柄的导向棒组成。用人工或机械将压实锤举起，从457.2mm0.5mm高度沿导向棒自由落下击实，标准击实锤质量4536g9g。2）大型击实仪：由击实锤、直径为149.5mm平圆形压实头及带手柄的导向棒(直径15.9mm)组成。用机械将压实锤举起，从457.2mm2.5mm高度沿导向棒自由落下击实，大型击实锤质量10210g10g。（2）标准击实台：用以固定试模，在200mm200mm457mm的硬木墩上面有一块305mm305mm25mm的钢板，木墩用4根型钢固定在下面的水泥混凝土板上。木墩采用青冈栎、松或其它干密度为0.67g/cm30
11、.77g/cm3的硬木制成。人工击实或机械击实均必须有此标准击实台。自动击实仪是将标准击实锤及标准击实台安装一体并用电力驱动使击实锤连续击实试件且可自动记数的设备，击实速度为60次/min5次/min。大型击实法电动击实的功率不小于250W。（3）试验室用沥青混合料拌和机：能保证拌和温度并充分拌和均匀，可控制拌和时间，容量不小于10L，搅拌叶自转速度70r/rain80r/rain，公转速度40r/min50r/min。（4）脱模器：电动或手动，可无破损地推出圆柱体试件，备有标准圆柱体试件及大型圆柱体试件尺寸的推出环。（5）试模：由高碳钢或工具钢制成，每组包括内径101.6mm0.2mm，高8
12、7mm的圆柱形金属筒、底座(直径约120.6mm)和套筒(内径101.6mm、高70mm)各1个。大型圆柱体试件的试模与套筒尺寸规定。套筒外径165.1mm，内径155.6mm0.3mm，总高83mm。试模内径152.4mm0.2mm，总高115mm，底座板厚12.7mm，直径172mm。（6）烘箱：大、中型各一台，装有温度调节器。（7）天平或电子秤：用于称量矿料的，感量不大于0.5g；用于称量沥青的，感量不大于0.1g。（8）沥青运动粘度测定设备：毛细管粘度计、赛波特重油粘度计或布洛克菲尔德粘度计。（9）插刀或大螺丝刀。（10）温度计：分度为1。宜采用有金属插杆的热电偶沥青温度计，金属插杆的
13、长度不小于300mm。量程0300，数字显示或度盘指针的分度0.1，且有留置读数功能。（11）其它：电炉或煤气炉、沥青熔化锅、拌和铲、标准筛、滤纸(或普通纸)、胶布、卡尺、秒表、粉笔、棉纱等。三、试验准备（1）确定制作沥青混合料试件的拌和与压实温度。1）测定沥青的粘度，绘制粘温曲线。按表l的要求确定适宜于沥青混合料拌和及压实的等粘温度。表1适宜于沥青混合料拌和及压实的沥青等粘温度沥青结合料种类粘度与测定方法适宜于拌和的沥青结合料粘度适宜于压实的沥青结合料粘度石油沥青（含改性沥青）表观粘度，T0625（Pa.s）运动粘度，T0619（mm2/s）赛波特粘度，T0623（s）0.170.02170
14、2085100.280.032803014015煤沥青恩格拉粘度，T06222534052）当缺乏沥青粘度测定条件时，试件的拌和与压实温度可按表2选用，并根据沥青品种和标号作适当调整。针入度小、稠度大的沥青取高限，针入度大、稠度小的沥青取低限，一般取中值。对改性沥青，应根据改性剂的品种和用量，适当提高混合料的拌和和压实温度，对大部分聚合物改性沥青，需要在基质沥青的基础上提高1530左右，掺加纤维时，尚需再提高10左右。表2沥青混合料拌和及压实温度参考表沥青结合料种类拌和温度（）压实温度（）石油沥青130160120150煤沥青9012080110改性沥青1601751401703）常温沥青混合
15、料的拌和及压实在常温下进行。（2）在拌和厂或施工现场采集沥青混合料试样。将试样置于烘箱中或加热的砂浴上保温，在混合料中插入温度计测量温度，待混合料温度符合要求后成型。需要适当拌和时可倒入已加热的小型沥青混合料拌和机中适当拌和，时间不超过lmin。但不得用铁锅在电炉或明火上加热炒拌。（3）在试验室人工配制沥青混合料时，材料准备按下列步骤进行：1）将各种规格的矿料置1055的烘箱中烘干至恒重(一般不少于4h6h)。根据需要，粗集料可先用水冲洗干净后烘干。也可将粗细集料过筛后用水冲洗再烘干备用。2）按规定试验方法分别测定不同粒径规格粗、细集料及填料(矿粉)的各种密度，测定沥青的密度。3）将烘干分级的
16、粗细集料，按每个试件设计级配要求称其质量，在一金属盘中混合均匀，矿粉单独加热，置烘箱中预热至沥青拌和温度以上约15(采用石油沥青时通常为163；采用改性沥青时通常需180备用。一般按一组试件(每组46个)备料，但进行配合比设计时宜对每个试件分别备料。当采用替代法时，对粗集料中粒径大于26.5mm的部分，以13.2mm26.5mm粗集料等量代替。常温沥青混合料的矿料不应加热。4）将采集的沥青试样，用恒温烘箱或油浴、电热套熔化加热至规定的沥青混合料拌和温度备用，但不得超过175。当不得已采用燃气炉或电炉直接加热进行脱水时，必须使用石棉垫隔开。（4）用沾有少许黄油的棉纱擦净试模、套筒及击实座等置10
17、0左右烘箱中加热lh备用。常温沥青混合料用试模不加热。四、试验步骤1、拌制沥青混合料（1）粘稠石油沥青或煤沥青混合料1）将沥青混合料拌和机预热至拌和温度以上10左右备用(对试验室试验研究、配合比设计及采用机械拌和施工的工程，严禁用人工炒拌法热拌沥青混合料)。2）将每个试件预热的粗细集料置于拌和机中，用小铲子适当混合，然后再加入需要数量的已加热至拌和温度的沥青(如沥青已称量在一专用容器内时，可在倒掉沥青后用一部分热矿粉将沾在容器壁上的沥青擦拭一起倒入拌和锅中)，开动拌和机一边搅拌一边将拌和叶片插入混合料中拌和lmin1.5min，然后暂停拌和，加入单独加热的矿粉，继续拌和至均匀为止，并使沥青混合
18、料保持在要求的拌和温度范围内。标准的总拌和时间为3min。（2）液体石油沥青混合料将每组(或每个)试件的矿料置已加热至55100的沥青混合料拌和机中，注入要求数量的液体沥青，并将混合料边加热边拌和，使液体沥青中的溶剂挥发至50以下。拌和时间应事先试拌决定。（3）乳化沥青混合料将每个试件的粗细集料，置于沥青混合料拌和机(不加热，也可用人工炒拌)中，注入计算的用水量(阴离子乳化沥青不加水)后，拌和均匀并使矿料表面完全湿润，再注入设计的沥青乳液用量，在lmin内使混合料拌匀，然后加入矿粉后迅速拌和，使混合料拌成褐色为止。2、成型方法（1）马歇尔标准击实法的成型步骤如下：1）将拌好的沥青混合料，均匀称
19、取个试件所需的用量(标准马歇尔试件约1200g，大型马歇尔试件约4050g)。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。当一次拌和几个试件时，宜将其倒入经预热的金属盘中，用小铲适当拌和均匀分成几份，分别取用。在试件制作过程中，为防止混合料温度下降，应连盘放在烘箱中保温。2）从烘箱中取出预热的试模及套筒，用沾有少许黄油的棉纱擦拭套筒、底座及击实锤底面，将试模装在底座上，垫一张圆形的吸油性小的纸，按四分法从四个方向用小铲将混合料铲入试模中，用插刀或大螺丝刀沿周边插捣15次，中间10次。插捣后将沥青混合料表面整平成凸圆弧面。对大型马歇尔试件，混合料分两次加
20、入，每次插捣次数同上。3）插入温度计，至混合料中心附近，检查混合料温度。4）待混合料温度符合要求的压实温度后，将试模连同底座一起放在击实台上固定，在装好的混合料上面垫一张吸油性小的圆纸，再将装有击实锤及导向棒的压实头插入试模中，然后开启电动机或人工将击实锤从457mm的高度自由落下击实规定的次数(75、50或35次)。对大型马歇尔试件，击实次数为75次(相应小于标准击实50次的情况)或112次(相应于标准击实75次的情况)。5）试件击实一面后，取下套筒，将试模掉头，装上套筒，然后以同样的方法和次数击实另一面。乳化沥青混合料试件在两面击实后，将一组试件在室温下横向放置24h；另一组试件置温度为1
21、055的烘箱中养生24h。将养生试件取出后再立即两面锤击各25次。6）试件击实结束后，立即用镊子取掉上下面的纸，用卡尺量取试件离试模上口的高度并由此计算试件高度，如高度不符合要求时，试件应作废，并按下式调整试件的混合料质量，以保证高度符合63.5mm1.3mm(标准试件)或95.3mm2.5mm(大型试件)的要求。调整后混合料质量=（要求试件高度原用混合料质量）/所得试件的高度（2）卸去套筒和底座，将装有试件的试模横向放置冷却至室温后(不少于12h)，置脱模机上脱出试件。用于作现场马歇尔指标检验的试件，在施工质量检验过程中如急需试验，允许采用电风扇吹冷1h或浸水冷却3min以上的方法脱模，但浸
22、水脱模法不能用于测量密度、空隙率等各项物理指标。（3）将试件仔细置于干燥洁净的平面上，供试验用。3.3沥青混合料密度试验试验方法一：表干法沥青混合料毛体积密度测定一、试验目的与适用范围用于测定吸水率不大于2的各种沥青混合料试件，包括I型或较密实的II型沥青混凝土、抗滑表层混合料、沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)试件的毛体积相对密度或毛体积密度，以计算沥青混合料试件的空隙率、矿料间隙率等各项体积指标。二、试验仪具与材料（1）浸水天平或电子秤：当最大称量在3kg以下时，感量不大于0.1g；最大称量3kg以上时，感量不大于0.5g；最大称量10kg以上时，感量5g，应有测量水中重的挂钩。（2）称重装置
23、：网篮、溢流水箱、试件悬吊装置等。（3）其他：秒表、毛巾、电风扇或烘箱。三、试验方法与步骤（1）除去试件表面的浮粒，选择适宜的浸水天平或电子秤（最大称量应不小于试件质量的1.25倍，且不大于试件质量的5倍）称取干燥试件的空中质量(ma)，根据选择的天平的感量读数，准确至0.1g、0.5g或5g。（2）挂上网篮，浸入溢流水箱中，调节水位，将天平调平或复零，把试件置于网篮中(注意不要晃动水)浸水中约3min5min称取水中质量(mw)。若天平读数持续变化，不能很快达到稳定，说明试件吸水较严重，不适用于此法测定，应改用蜡封法测定。（3）从水中取出试件，用洁净柔软的拧干湿毛巾轻轻擦去试件的表面水(不得
24、吸走空隙内的水)，称取试件的表干质量(mf)。（4）对从路上钻取的非干燥试件可先称取水中质量(mw)，然后用电风扇将试件吹干至恒重(一般不少于12h，当不需进行其它试验时，也可用605烘箱烘干至恒重)，再称取空中质量(ma)。四、试验数据计算（1）计算试件的吸水率，取l位小数。试件的吸水率即试件吸水体积占沥青混合料毛体积的百分率，按式(1)计算。（1）式中：Sa试件的吸水率，；ma干燥试件的空中质量，g；mw试件的水中质量，g；mf试件的表干质量，g。（2）计算试件的毛体积相对密度和毛体积密度，取3位小数。当试件的吸水率符合Sa2要求时，应改用蜡封法测定。（2）（3）式中：用表干法测定的试件毛
25、体积相对密度，无量纲；用表干法测定的试件毛体积密度，；常温水的密度，1。（3）试件的空隙率按式(4)计算，取1位小数。（4）式中：VV试件的空隙率，；沥青混合料理论最大相对密度；当实测理论最大相对密度有困难时，也可采用按式(5)或(6)计算的理论最大相对密度；试件的毛体积相对密度，用表干法测定，当试件吸水率Sa2时，由蜡封法或体积法测定；当按规定容许采用水中重法测定时，也可用表观相对密度ra代替。（4）计算试件的理论最大相对密度或理论最大密度，取3位小数。1）当已知试件的油石比时，试件的理论最大相对密度可按式（5）计算（5）式中：理论最大相对密度，无量纲；油石比，；沥青的相对密度()；.各种矿
26、料占矿料总质量的百分率，；各种矿料对水的相对密度。对粗集料，宜采用与沥青混合料同一种相对密度，即混合料采用表干法、蜡封法或体积法测定的毛体积相对密度时，粗集料也采用毛体积相对密度。当混合料采用水中重法测定的表观相对密度代替时，粗集料也采用表观相对密度；对细集料(砂、石屑)和矿粉均采用表观相对密度。矿料的相对密度按公路工程集料试验规程规定的方法测定。2）当已知试件的沥青含量时，试件的理论最大相对密度按式(6)计算。(6)式中：各种矿料占沥青混合料总质量的百分率，；沥青含量，。3）试件的理论最大密度按式(7)计算。(7)式中：理论最大密度，4）旧路面钻取芯样试样的混合料缺乏材料密度及配合比时，沥青混合料理论最大相对密度应实测求得。（5）试件中沥青的体积百分率可按式(8)或(9)计算，取l位小数。(8)(9)式中：VA沥青混合料试件的沥青体积百分率，。（6）试件中的矿料间隙率，可按式(10)或式(11)计算，式(10)适用于空隙率按计算的理论最大相对密度计算的情况；式(11)适用于空隙率按实测的理论最大相对密度计算的情况，取l位小数。VMA=VA+VV(10)(11)式中：VMA沥青混合料试件的矿料间隙率，；沥青混合料中各种矿料占沥青混合料总质量的百分率之和，即，；全部矿料对水的平均相对密度，按式(12)计算。(12)（7）试件的沥青饱和度按式(13)计算，取l位小数。(13)