沥青混合料施工讲座3ppt.ppt

砂石集料在土木工程中，主要以矿质混合料的形式与结合料组配使用。组配要求：多种集料按照一定的比例搭配起来，以达到 较高的密实度 和 较大的摩擦力。可采用的级配类型：有连续级配 和 间断级配 两种。,矿质混合料的组成设计方法,矿质混合料的组成设计方法主要有数解法与图解法两大类。1.数解法用数解法解矿质混合料组成的方法很多，最常用的方法有试算法和正规方程法。试算法适用于34种矿料组配，正规方程法可用于多种矿料组成，所得结果准确，但计算较为繁杂，不如图解法简便。,（1）试算法 1）按题意作下列两点假设：设A、B、C三种集料在混合料M中的用量比例分别为 X、Y、Z，则,又设混合料M中某一级粒径（i）要求的含量为M（i），A、B、C三种集料中该粒径的含量分别为：A(i)、B(i)、C(i)。则：,2）计算步骤 计算A集料在矿质混合料中的用量比例 首先，找出A集料占优势含量的某一粒径，如粒径（i），而忽略B、C集料在此粒径的含量，即B集料和C集料该粒径的含量aB(i)和aC(i)均等于零。A集料在混合料中的用量：,计算C集料在矿质混合料中的用量比例 原理同前，设C集料的优势粒径为j（mm），则A集料和B集料在该粒径的含量aA(j)和aB(j)均等于零。C集料在混合料中的用量：,计算B集料在矿质混合料中的用量比例 由前式得出B集料在矿质混合料中的用量：,校核调整 按以上计算的配合比计算合成级配，如不在要求的级配范围内，应调整。重新计算和复核配合比，经几次调整，直到符合要求为止。如经计算确不能满足级配要求时，可掺加某些单粒级集料，或调换其它原始集料。,2.图解法（1）基本原理 通常级配曲线图采用半对数坐标图绘制，所绘出的级配范围中值为一抛物线。图解法中，为使要求级配中值呈一直线，采用纵坐标的通过量（Pi）为算术坐标，而横坐标的粒径采用(d/D)n表示，则绘出的级配曲线中值为直线。如图：,a）b）图解法级配曲线坐标图,（2）计算步骤 1）绘制级配曲线坐标图 2）确定各种集料用量 两相邻级配曲线重叠，等分；两相邻级配曲线相接，连分；两相邻级配曲线相离，平分。,1009080706050403020100,Pi(%),di（mm）,98,79,57,45,33,24,17,12,6,16.0,13.2,9.5,4.75,2.36,1.18,0.6,0.3,0.15,0.075,碎石,石屑,砂,矿粉,碎石 36%,石屑 31%,砂 25%,矿粉 8%,A,A,B,B,C,C,M,N,R,级配中值线,3）校核 按图解所得的各种集料用量，校核计算所得合成级配是否 符合要求。如不能符合要求，即超出级配范围，应调整各集料的用量。配合比调整原则：对高速公路和一级公路，宜在工程设计级配范围内计算 13组粗细不同的配合比，绘制设计级配曲线，分别位于工程设计级配范围的上方、中值及下方。设计合成级配不得有太多的锯齿形交错，且在0.30.6mm范围内不出现“鸵峰”。当反复调整不能满意时，宜更换材料设计。级配曲线向下调整(粗):增加通过率小的用量 级配曲线向上调整(粗):减小通过率小的用量,图8.7 矿质混合料配合比计算图,矿质混合料配合比设计工程实例 试采用图解法设计某高速公路用细粒式沥青混凝土的矿质混合料配合比。1.原始资料（1）现有碎石、石屑、砂和矿粉四种矿质集料，现场取样进行筛分如下表：,（2）确定矿质混合料的工程级配范围如下表：,2.设计步骤（1）绘制级配曲线图，在纵坐标上按算术坐标绘出通过百分率Pi，如下图。（2）连对角线OO作为级配范围通过率中值。在纵坐标上找出各个筛孔通过率中值作水平线，通过与对角线OO的交点作垂线，与横坐标的交点，即为相应的筛孔在横坐标上的位置。（3）将碎石、石屑、砂和矿粉四种集料的级配曲线绘于下图。（4）从碎石、石屑、砂和矿粉四条级配曲线依次分析，均为重叠的位置关系。在其重叠部分分别作垂线AA、BB、CC与对角线OO依次相交于M、N、R；过M、N、R分别引水平线，可以确定 碎石:石屑:砂:矿粉=36%:31%:25%:8%。,1009080706050403020100,Pi(%),di（mm）,98,79,57,45,33,24,17,12,6,16.0,13.2,9.5,4.75,2.36,1.18,0.6,0.3,0.15,0.075,碎石,石屑,砂,矿粉,碎石 36%,石屑 31%,砂 25%,矿粉 8%,A,A,B,B,C,C,M,N,R,级配中值线,3.校核（1）计算得合成级配结果，并绘制合成级配曲线；（2）调整配合比。配合比调整原则：对高速公路和一级公路，宜在工程设计级配范围内计算 13组粗细不同的配合比，绘制设计级配曲线，分别位于工程设计级配范围的上方、中值及下方。设计合成级配不得有太多 的锯齿形交错，且在0.30.6mm范围内不出现“鸵峰”。当反复调整不能满意时，宜更换材料设计。级配曲线向下调整(粗):增加通过率小的用量 级配曲线向上调整(粗):减小通过率小的用量,从图中可以看出，计算的合成级配曲线接近级配范围中值。然后调整设计另外两组级配.,级配曲线向下调整:原级配:碎石:石屑:砂:矿粉=36%:31%:25%:8%。增加通过率小的用量:方案1:碎石:石屑:砂:矿粉=46%:31%:15%:8%方案2:碎石:石屑:砂:矿粉=36%:41%:15%:8%最终方案:碎石:石屑:砂:矿粉=41%:36%:15%:8%。按此结果重新计算合成级配，计算结果如表3.4(表中括号部分)并绘图，可见调整后的合成级配曲线光滑、平顺，且接近级配曲线的下限。,（1）计算合成级配结果表（表3.4）,第8章 沥青混合料,（二）确定沥青混合料的最佳沥青用量,1.初选设计级配根据当地的实践经验选择适宜的沥青用量，分别制作几组级配的马歇尔试件，测定VMA，初选一组满足或接近设计要求的级配作为设计级配。2.马歇尔试验1）预估油石比或沥青用量制备马歇尔试件，首先应根据矿质混合料的合成毛体积相对密度和合成表观密度等物理常数，预估沥青混合料适宜的沥青掺加量。,表8.9 密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准,注：对空隙率大于5%的夏炎热区重载交通路段，施工时应至少提高压实度1个百分点。当设计的空隙率不是整数时，由内插确定要求的VMA最小值。对改性沥青混合料，马歇尔试验的流值可适当放宽。,（1）计算矿料混合料的合成毛体积相对密度sb。,式中：Pl、P2、Pn一各种矿料成分的配合比，其和为100；1、2、N一各种矿料相应的毛体积相对密度，按公路工程集料试验规程JTJ058-2000规定的方法测定，机制砂及石屑也可以用筛出的2.364.75mm部分的毛体积相对密度代替，矿粉（含消石灰、水泥）以表观相对密度代替。,（3）预估沥青混合料适宜的油石比Pa或沥青用量Pb。,式中：Pa预估的最佳油石比，%；Pb预估的最佳沥青用量，%；Pal已建类似工程沥青混合料的标准油石比，%sb集料的合成毛体积相对密度；sb1已建类似工程集料的合成毛体积相对密度。作为预估最佳油石比的集料密度，原工程和新工程也可均采用有效相对密度。,（4）确定矿料的有效相对密度对非改性沥青混合料，宜以预估的最佳油石比拌和两组的混合料，采用真空法实测最大相对密度，取平均值。然后由下式反算合成矿料的有效相对密度se。,式中：se合成矿料的有效相对密度；Pb 试验采用的沥青用量，%；t试验沥青用量条件下实测得到的最大相对密度，无量纲；b沥青的相对密度（25/25），无量纲。,2）制备马歇尔试件 以预估的油石比为中值，按一定间隔（对密级配沥青混合料通常为0.5%，对沥青碎石混合料可适当缩小间隔为0.3%0.4%），取5个或5个以上不同的油石比分别成型马歇尔试件。每一组试件的试样数按现行试验规程的要求确定，对粒径较大的沥青混合料，宜增加试件数量。5个不同油石比不一定选整数，例如预估油石比为4.8%，可选3.8%、4.3%、4.8%、5.3%、5.8%等油石比制备试件。需要时，可同时实测出最大相对密度。3）测定计算物理指标（1）测定试件的毛体积相对密度和吸水率。采用表干法测定压实沥青混合料试件的毛体积相对密度f和吸水率Sa，取平均值。,第8章 沥青混合料,2、沥青混合料的物理指标,重力G,拉力F,浮力 f,G=F+f f=GF,密实的沥青混合料试件的毛体积相对密度,按下式计算，取3位小数。,式中：试件的毛体积相对密度，无量纲；干燥试件的空中质量，g；试件的表干质量，g。,式中：试件的吸水率，%；试件的水中质量，g。对吸水率大于2%的试件，宜改用蜡封法测定的毛体积相对密度。对吸水率小于0.5%的特别致密的沥青混合料，在施工质量检验时，允许采用水中重法测定的表观相对密度作为标准密度，钻孔试件也采用相同方法。但配合比设计时不得采用水中重法。,试件的吸水率是指试件吸水体积占沥青混合料毛体积的百分率，取1位小数。,（2）确定沥青混合料的最大理论相对密度 在成型马歇尔试件的同时，采用真空法实测各组沥青混合料的最大理论相对密度t。当只对其中一组油石比测定最大理论相对密度时，也可按下式计算其他不同油石比时的最大理论相对密度t。,式中：t相对于计算油石比Pa或沥青用量Pb时，沥青混合料的最大理论相对密度，无量纲；Pa所计算的沥青混合料中的油石比，%；Pb所计算的沥青混合料的沥青用量，Pb=Pa/（1+Pa），%；Ps所计算的沥青混合料的矿料含量，Ps=100-Pb，%；se、b意义同前。（3）计算试件的空隙率、矿料间隙率、有效沥青的饱和度等体积指标 按下式计算沥青混合料试件的空隙率VV、矿料间隙率VMA、有效沥青的饱和度VFA等体积指标，取1位小数，进行体积组成分析。,细集料、矿粉,VMA,吸附沥青,有效沥青,有效沥青,VFA,空隙,VV,2、沥青混合料的物理指标,压实沥青混合料的空隙率 矿料及沥青以外的体积占试件总体积的百分率,空隙率是最重要的设计指标不能通过增加沥青用量，来减小空隙率,压实沥青混合料的矿料间隙率 试件全部矿料以外的体积占试件总体积的百分率,首先设计合理的VMA，不能通过增加沥青用量，来减小空隙率,压实沥青混合料中的沥青饱和度 试件矿料间隙中以外扣除被集料吸收的沥青以外的有效沥青部分的体积在VMA中所占的百分率,油石比（沥青用量）沥青掺加量可以采用油石比或沥青用量表示。油石比：指沥青占矿料总量的百分比。沥青用量：指沥青占沥青混合料总量的百分比。,式中：VV试件的空隙率，%；VMA试件的矿料间隙率。%；VFA试件的有效沥青饱和度（有效沥青含量占VMA的体积比例），%；f、t、Ps、sb 意义同前。4）测定力学变形指标采用马歇尔试验仪，测定马歇尔稳定度及流值。,5）确定最佳沥青用量（或油石比）（1）绘制沥青用量与物理力学指标关系图按图2的方法，以油石比或沥青用量为横坐标，以马歇尔试验的各项指标为纵坐标，将试验结果绘制成圆滑的曲线。确定均符合热拌沥青混合料技术标准的沥青用量范围OACminOACmax。选择的沥青用量范围必须涵盖设计空隙率的全部范围，并尽可能涵盖沥青饱和度的要求范围，并使密度及稳定度曲线出现峰值。如果没有涵盖设计空隙率的全部范围，试验必须扩大沥青用量范围重新进行。,表8.9 密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准,注：对空隙率大于5%的夏炎热区重载交通路段，施工时应至少提高压实度1个百分点。当设计的空隙率不是整数时，由内插确定要求的VMA最小值。对改性沥青混合料，马歇尔试验的流值可适当放宽。,3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0,3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0,毛 体 积 密 度,2.40 2.36 2.32 2.28 2.24 2.20,稳 定 度,14 12 10 8 6,a1,a2,3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0,3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0,空 隙 率,10 8 6 4 2 0,流 值,5 4 3 2 1,a3,3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0,3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0,饱 和 度,80 70 60 50 40 30,a4,矿 料 间 隙 率,18.0 17.0 16.0 15.0 14.0 13.0,3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0,3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0,稳定度空隙率流值饱和度间隙率,OACmin OACmax,（2）根据试验曲线，确定沥青混合料的最佳沥青用量OACl。在关系曲线图8.6上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。按下式取平均值作为OAC1。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，则按下式求取其他三项的平均值作为OAC1。对所选择试验的沥青用量范围，密度或稳定度没有出现峰值（最大值经常在曲线的两端）时，可直接以目标空隙率所对应的沥青用量a3均作为OAC1，但OAC1必须介于OACminOACmax的范围内，否则应重新进行配合比设计。,（3）确定沥青混合料的最佳沥青用量OAC2。以各项指标均符合技术标准（不含VMA）的沥青用量范围OACminOACmax的中值作为OAC2。（4）最佳沥青用量OAC通常情况下取OACl及OAC2的中值作为计算的最佳沥青用量OAC。计算得到的最佳沥青用量OAC，从图8.6中得出所对应的空隙率VV值和矿料间隙率VMA值，检验是否能满足热拌沥青混合料规定的最小VMA值的要求。OAC宜位于VMA凹形曲线最小值的贫油一侧。当空隙率不是整数时，最小VMA按内插法确定，并将其画入图8.6中。检查图2中相应于此OAC的各项指标是否均符合马歇尔试验技术标准。,（5）根据实践经验和公路等级、气候条件、交通情况，调整确定最佳沥青用量OAC。调查当地各项条件相接近的工程的沥青用量及使用效果，论证适宜的最佳沥青用量。检查计算得到的最佳沥青用量是否相近，如相差甚远，应查明原因，必要时重新调整级配，进行配合比设计。对炎热地区公路以及高速公路、一级公路的重载交通路段，山区公路的长大坡度路段，预计有可能产生较大车辙时，宜在空隙率符合要求的范围内将计算的最佳沥青用量减小0.1%0.5%作为设计沥青用量。此时，除空隙率外的其他指标可能会超出马歇尔试验配合比设计技术标准，配合比设计报告或设计文件必须予以说明。但配合比设计报告必须要求采用重型轮胎压路机和振动压路机组合等方式加强碾压，以使施工后路面的空隙率达到未调整前的原最佳沥青用量时的水平，且渗水系数符合要求。如果试验段试拌试铺达不到此要求时，宜调整所减小的沥青用量的幅度。对寒区公路、旅游公路、交通量很少的公路，最佳沥青用量可以在OAC的基础上增加0.1%0.3%，以适当减小设计空隙率，但不得降低压实度要求。,6）检验最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度（1）计算沥青结合料被集料吸收的比例及有效沥青含量 沥青结合料被集料吸收的比例及有效沥青含量按下式计算。,包含开口孔隙,不含开口孔隙,式中：Pba沥青混合料中被集料吸收的沥青结合料比例，%；Pbe沥青混合料中的有效沥青用量，%；se、sb、b、Pb、Ps意义同前。,式中：FB粉胶比，沥青混合料的矿料中0.075mm通过率与有效沥青含量的比值，无量纲；P0.075矿料级配中0.075mm的通过率（水洗法），%；Pbe有效沥青含量，%。粉胶比宜控制在0.61.6,对于最大公称粒径13.219mm,粉胶比控制在0.81.2mm范围内。,计算集料的比表面和沥青混合料的沥青膜有效厚度分别按下两式的方法计算集料的比表面，估算沥青混合料的沥青膜有效厚度。各种集料粒径的表面积系数按表4采用。,式中：SA集料的比表面积，m2/kg；Pi各种粒径的通过百分率，%；FAi相应于各种粒径的集料的表面积系数，如表4所列；DA沥青膜有效厚度m；Pbe、b意义同前。,表4 集料的表面积系数计算示例,各种公称最大粒径混合料中大于4.75mm尺寸集料的表面积系数FA均取0.0041，且只计算一次，4.75mm以下部分的FAi如表4所示。,7）配合比设计检验对用于高速公路和一级公路的密级配沥青混合料，需在配合比设计的基础上现行规范要求进行各种使用性能的检验，不符合要求的沥青混合料，必须更换材料或重新进行配合比设计。其他等级公路的沥青混合料可参照执行。配合比设计检验按计算确定的设计最佳沥青用量在标准条件下进行。如按照前述要求的调整方法，将计算的设计沥青用量调整后作为最佳沥青用量，或者改变试验条件时，各项技术要求均应适当调整，不宜照搬。（1）高温稳定性检验对公称最大粒径等于或小于19mm的混合料，按规定方法进行车辙试验，动稳定度应符合表5的要求。注：对公称最大粒径大于19mm的密级配沥青混凝土或沥青稳定碎石混合料，由于车辙试件尺寸不能适用，不宜按本规范方法进行车辙试验和弯曲试验。如需要检验可加厚试件厚度或采用大型马歇尔试件。,表8.10 沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求,（2）水稳定性检验按规定的试验方法进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，残留稳定度及残留强度比均必须符合表6的规定。达不到要求时必须采取抗剥落措施，调整最佳沥青用量后再次试验。,表8.11 沥青混合料水稳定性检验技术要求,（3）低温抗裂性能检验 对公称最大粒径等于或小于19mm的混合料，按规定方法进行低温弯曲试验，其破坏应变宜符合表7的要求。,表8.12 沥青混合料低温弯曲试验破坏应变（）技术要求,（4）渗水系数检验利用轮碾机成型的车辙试件进行渗水试验检验的渗水系数宜 符合表8的要求。,第8章 沥青混合料,渗水试验检验的渗水系数宜符合表8.13的要求。表8.13 沥青混合料试件渗水系数/mlmin-1技术要求,（5）钢渣活性检验对使用钢渣的沥青混合料，应按规定的试验方法检验钢渣的活性及膨胀性试验，钢渣沥青混凝土的膨胀量不得超过1.5%。根据需要，可以改变试验条件进行配合比设计检验，如按调整后的最佳沥青用量、变化最佳沥青用量OAC0.3%、提高试验温度、加大试验荷载、采用现场压实密度进行车辙试验，在施工后的残余空隙率（如7%8%）的条件下进行水稳定性试验和渗水试验等，但不宜用规范规定的技术要求进行合格评定。,二.生产配合比设计阶段目标配合比设计阶段，用工程实际使用的材料按现行设计方法，优选矿料级配、确定最佳沥青用量，符合配合比设计技术标准和配合比设计检验要求，以此作为目标配合比，供拌和机确定各冷料仓的供料比例、进料速度及试拌使用，进入生产配合比设计阶段。生产配合比设计阶段，对间歇式拌和机，应按规定方法取样测试各热料仓的材料级配，确定各热料仓的配合比，供拌和机控制室使用。同时选择适宜的筛孔尺寸和安装角度，尽量使各热料仓的供料大体平衡。并取目标配合比设计的最佳沥青用量OAC、OAC0.3%等3个沥青用量进行马歇尔试验和试拌，通过室内试验及从拌和机取样试验综合确定生产配合比的最佳沥青用量，由此确定的最佳沥青用量与目标配合比设计的结果的差值不宜大于0.2%。对连续式拌和机可省略生产配合比设计步骤。,三.生产配合比验证阶段拌和机按生产配合比结果进行试拌、铺筑试验段，并取样进行马歇尔试验，同时从路上钻取芯样观察空隙率的大小，由此确定生产用的标准配合比。标准配合比的矿料合成级配中，至少应包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公称最大粒径筛孔的通过率接近优选的工程设计级配范围的中值，并避免在0.30.6mm处出现“驼峰”。对确定的标准配合比，宜再次进行车辙试验和水稳定性检验。为保证施工质量，还需确定施工级配允许波动范围。根据标准配合比及质量管理要求中各筛孔的允许波动范围，制订施工用的级配控制范围，用以检查沥青混合料的生产质量。经设计确定的标准配合比在施工过程中不得随意变更。生产过程中应加强跟踪检测，严格控制进场材料的质量，如遇材料发生变化并经检测沥青混合料的矿料级配、马歇尔技术指标不符要求时，应及时调整配合比，使沥青混合料的质量符合要求并保持相对稳定，必要时重新进行配合比设计。二级及二级以下其他等级公路热拌沥青混合料的配合比设计可按上述步骤进行。当材料与同类道路完全相同时，也可直接引用成功的经验。,第8章 沥青混合料,第8章 沥青混合料,沥青混合料配合比设计工程实例题目 试设计某高速公路沥青混凝土路面用沥青混合料的配合组成。原始资料1.道路等级 高速公路；2.路面类型 沥青混凝土；3.结构层位 三层式沥青混凝土的上面层；4.气候条件 13区；,第8章 沥青混合料,5.材料性能（1）沥青材料 可供应A级70号和90号两种道路石油沥青。经检验各项技术性能均符合要求。（2）矿质材料1）碎石和石屑 石灰石轧制碎石，饱水抗压强度12OMPa，洛杉矶磨耗率12%，粘附性（水煮法）级，视密度2.70g/cm3。2）砂 黄砂，细度模量属中砂，含泥量及泥块量均1%，视密度2.65g/cm3。3）矿粉 石灰石磨细石粉，粒度范围符合技术要求，无团粒结块，视密度2.58g/cm3。,第8章 沥青混合料,设计要求1.根据道路等级、路面类型和结构层位，确定沥青混凝土类型，并选择矿质混合料的级配范围。根据现有各种矿质材料的筛析结果，采用图解法确定各种矿料的配合比，并依据题意对高速公路要求组配的矿质混合料的级配进行调整。2.通过马歇尔试验，确定最佳沥青用量。3.最佳沥青用量按水稳定性检验和抗车辙能力校核。,第8章 沥青混合料,解 1.矿质混合料配合组成设计1）确定沥青混合料类型由题意，选用细粒式AC-13C型沥青混凝土混合料。2）确定矿质混合料级配范围 按表8.16查出细粒式AC-13型沥青混凝土的矿质混合料级配范围，经调整后的工程设计级配范围如表8.18。,表8.18 矿质混合料要求级配范围/%,第8章 沥青混合料,3）矿质混合料配合比设计 矿质集料筛分试验：现场取样进行筛分试验:碎石：1020mm、510mm、35mm 石屑 黄砂 矿粉 六种矿质集料的筛析结果列于表8.19。,表8.19,第8章 沥青混合料,组成材料配合比设计计算 采用图解法计算组成材料配合比，如图8.7所示。由图解法确定各种材料用量为1020mm碎石：510mm碎石：35mm碎石：石屑：黄砂：矿粉=34.5%24%10.5%11.5%：13%：6.5%。调整配合比 从图8.7可以看出，计算的合成级配曲线接近级配范围中值。由于高速公路交通量大、轴载重，为使沥青混合料具有较高的高温稳定性，合成级配曲线应偏向级配曲线范围的下限，为此配合比应做调整。经调整，各种材料用量为 1020mm碎石：510mm碎石：35mm碎石：石屑：黄砂：矿粉=42%20%14%9%：10%：5%。调整后的合成级配曲线光滑、平顺，且接近级配曲线的下限。,表8.19,合成级配,100,96.1,71.1,43.1,29.8,22.8,17.6,6.4,9.5,10.9,图8.7 矿质混合料配合比计算图,第8章 沥青混合料,4）马歇尔试验结果分析（1）绘制沥青用量与物理、力学指标关系图 根据表8.20马歇尔试验结果汇总表，绘制沥青用量与毛体积密度、空隙率、饱和度、矿料填隙率、稳定度、流值的关系图，如图8.9。,表8.9 密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准,注：对空隙率大于5%的夏炎热区重载交通路段，施工时应至少提高压实度1个百分点。当设计的空隙率不是整数时，由内插确定要求的VMA最小值。对改性沥青混合料，马歇尔试验的流值可适当放宽。,表8.20 马歇尔试验结果汇总表,4.0 4.5 5.0 5.5 6.0,4.0 4.5 5.0 5.5 6.0,毛 体 积 密 度,2.37 2.36 2.35 2.34 2.33 2.32,稳 定 度,11 10 9 8 7,a1,a2,4.0 4.5 5.0 5.5 6.0,4.0 4.5 5.0 5.5 6.0,空 隙 率,7 6 5 4 3 2,流 值,5 4 3 2 1,a3,4.0 4.5 5.0 5.5 6.0,4.0 4.5 5.0 5.5 6.0,饱 和 度,80 70 60 50 40,矿 料 间 隙 率,18.0 17.0 16.0 15.0 14.0 13.0,a4,第8章 沥青混合料,（2）确定最佳沥青用量初始值（OAC1）从图8.9得出：相应于密度最大值的沥青用量=5.20%，相应于稳定度最大值的沥青用量=5.15%，相应于规定空隙率范围中值的沥青用量=4.8%，相应于规定饱和度范围中值的沥青用量=4.40%。,4.0 4.5 5.0 5.5 6.0,3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0,稳定度空隙率流值饱和度间隙率,OACmin OACmax,第8章 沥青混合料,（3）确定最佳沥青用量初始值（OAC2）由图8.8得，各指标符合沥青混合料技术指标要求的沥青用量范围：OACminOACmax=4.20%5.20%，则,第8章 沥青混合料,（4）综合确定最佳沥青用量（OAC），按沥青最佳用量初始值OAC=4.9%检查VMA符合要求，取OAC=4.90%。（5）最佳沥青用量（OAC）检验 水稳定性检验 采用沥青用量为4.80%制备马歇尔试件，测定标准马歇尔稳定度及在浸水48h后马歇尔稳定度，试验结果列如表8.21 表8.21 沥青混合料水稳定性试验结果,第8章 沥青混合料,从表8.21试验结果可知：OAC=4.80%符合标准要求。抗车辙能力检验 以油石比为4.80%制备沥青混合料试件，进行抗车辙试验试验结果如表：表8.22,从表8.22试验结果可知：OAC=4.80%的沥青混合料动稳定度均大于1000次/mm，符合高速公路抗车辙能力的规定。,第8章 沥青混合料,根据以上试验结果，参考以往工程实践经验，结合考虑经济因素.综合决定采用最佳油石比为:4.90%。,一、概述1、SMA定义：Stone filled mastic asphalt 德国 Stonemastic asphalt 美国 沥青玛蹄脂碎石混合料2、产生及发展产生：20世纪60年代德国，后发展瑞典、丹麦、法国等欧洲20世纪90年代处，美国威斯康辛州的94号公路20世纪90年代初，北京机场路，山东、河北、广东、辽宁,SMA沥青混合料,3、SMA优点：（1）热稳性好：具有良好的抗车辙能力（2）表面粗糙：良好的抗滑性（3）柔韧性好：良好的抗疲劳性质（4）空隙率小而密实：抗水损能力强、抗松散、耐磨耗（5）投资效益高：投资费用高2025%，路面寿命延长 2040%,SMA沥青混合料,SMA沥青混合料,4、SMA的特点（1）细集料用量少：0.0754.75之间8%!3%（2）矿粉用量多8%13%（为沥青的1.82.0倍）（3）沥青用量大：6.5%7.0%（4）添加稳定剂0.3%0.4%(石棉纤维，木质纤维素)（5）空隙率小：2%4%（6）材料质量要求高（7）水稳性和耐老化性好（8）构造深度大，抗滑性好,5、SMA的结构特点 骨架密实结构，间断级配。c高、高，较高的抗剪切强度。,三、SMA沥青混合料的组成设计（一）材料选择1、沥青：较高的粘稠度，具有足够的高温稳定性和低温韧性，要求符合“我国道路沥青技术要求”和“改性沥青技术要求”,SMA沥青混合料,第8章 沥青混合料,2.粗集料：（1）选用要求：碎石、破碎砾石、筛选砾石、钢渣和矿渣 等 均可选用，但高速公路和一级公路不得 使用筛选砾石和矿渣。（2）质量要求 1）级配：粗集料的级配应满足表8.1的规定。2）综合性质：物理、力学、化学质量应符合表8.2、表8.3 的要求。3）破碎砾石的要求：应采用粒径大于50mm、含泥量不大于 1%的砾石轧制，破碎砾石的破碎面应 符合表8.4的要求。,表8.1 沥青混合料用粗集料规格,S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14,407540603060255020401530103010251020101551551031035,表8.2 沥青混合料用粗集料技术要求,注：坚固性试验根据需要进行。用于高速公路、一级公路时，多孔玄武岩的视密度可放宽至2.45t/m3，吸水率可放宽至3%，但须得到建设单位的批准，且不得用于SMA路面。对S14规格的粗集料，针片状颗粒含量可不予要求，0.075mm颗粒含量可放宽到3%。,表8.3 粗集料与沥青的粘附性、磨光值的技术要求,表8.4 粗集料对破碎面的要求,第8章 沥青混合料,3.细集料（1）选用要求：天然砂、机制砂、石屑。（2）物理、化学性质要求：质量应符合表8.5的规定。（3）级配：通常宜采用粗、中砂，规格应符合表8.6、表8.7 的规定。,细集料：机制砂（可代替，不可全部替代）符合级配及技术要求,SMA沥青混合料,填料：石灰石粉 干燥、无结团现象 符合技术要求 不能用回收粉尘 可加消石灰粉或水泥（抗剥落）,SMA沥青混合料,稳定剂：木质纤维素、矿物纤维、聚合纤维作用：（1）加筋作用（2）分散作用：分散矿粉沥青胶团，避免油斑（3）吸附（表面）及吸收（内部）作用：使沥青用量增加，沥青油膜加厚，提高耐久性。（4）稳定作用：纤维使沥青膜处于稳定状态，夏季吸收因膨胀而多余的沥青，避免泛油，提高高温稳定性。（5）增粘作用：增加沥青和矿料的粘结性，提高集料间的粘结力 必须符合技术要求,SMA沥青混合料,SMA沥青混合料,（二）级配设计1、试配：以4.75mm为控制粒径，分别12%范围内选 3个不同通过率作为三个不同级配 如：22%、25%、28%同时要使9.5mm、0.075mm、2.36mm接近级配中值,2、计算矿料混合料的合成表观相对密度sa。,式中：Pl、P2、Pn一各种矿料成分的配合比，其和为100；1、2、N一各种矿料相应的表观相对密度，按公路工 程集料试验规程JTJ058-2000规定的方法测定。,2、分析粗集料（1）过4.75cm筛：筛除4.75cm筛下（2）测粗集料的捣实密度和毛体积密度，计算粗集料间隙率 VCADRC=（VV粗）/V=1V粗/V=1（m/rsa）/（m/rs）=1rs/rCA,SMA沥青混合料,VCADRC：捣实状态下粗集料间隙率（检查骨架嵌挤结构）rsa：粗集料的相对毛体积密度 rs：粗集料的捣实相对密度,SMA沥青混合料,3、选择初始沥青用量（根据粗集料毛体积相对密度选择）,SMA沥青混合料,4、成型试件：测混合料表干毛体积相对密度Gmb，计算最大理论相对密度Gmm、空隙率Va=、粗集料间隙率VCAmix、矿料间隙率VMAVCAmix=（V混V粗）/V混=1（M粗/rCA）/（M混/rmb）=1（M粗/M混*rmb/rCA）=1（Gmb/GCA）*PCA,SMA沥青混合料,VMA=1（Gmb/Gsb）*Ps Va=1（Gmb/Gmm）5、比较三组初始级配的VCAmix 和VCADRC选择VCAmix VCADRC：4.75mm通过率最大的,VMA稍大于17%为设计级配,SMA沥青混合料,（三）确定沥青用量1、选择三个不同沥青用量，间隔0.2%0.4%,进行马歇尔试验,测所有的各项指标。由空隙率决定沥青用量，如；3%4%3.8%4%(山东),SMA沥青混合料,（四）配合比设计检验1、谢伦堡析漏试验：确定最大沥青用量（沥青析出损失不大于3%）（非改性沥青）2、肯塔堡飞散试验；确定最小沥青用量、检验稳定性（混合料损失不大于25%）（非改性沥青）3、车辙试验 4、水稳性试验5、渗水系数试验 6、构造深度试验,SMA沥青混合料,5、SMA性能检验,对SMA混合料，除按前述规定的项目进行配合比设计检验外，尚应按下表所列项目进行检验。其中谢伦堡沥青析漏试验在最高施工温度条件下进行，无明确规定时，非改性沥青混合料的试验温度宜为170，改性沥青混合料的试验温度宜为185。各项检验均应符合表中要求。,表8.10 沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求,表8.11 沥青混合料水稳定性检验技术要求,表8.12 沥青混合料低温弯曲试验破坏应变（）技术要求,第8章 沥青混合料,渗水试验检验的渗水系数宜符合表8.13的要求。表8.13 沥青混合料试件渗水系数/mlmin-1技术要求,第8章 沥青混合料,TRUCKING OPERATIONS,Begin with One Truck on September 2,2003Phase in All Trucks by October 1,2003Target Completion by September 30,2005,汽车载荷试验,第8章 沥青混合料,2003 RESEARCH PLAN2003,Structural Experiment结构试验,第8章 沥青混合料,STRUCTURAL SECTION LAYOUT,6英寸厚的密级配碎石基层,最佳沥青含量下的改性沥青混合料,最佳沥青含量+05%情况下的改性沥青混合料,Strain Gauges Between HMA Layers,在HMA层面之间安装应变仪,Layout of Gauges仪器布置,Pressure Cells压力盒,Strain Gauges应变仪,Completed Instrumentation完工的仪器站,Gauge Locations仪器位置,Data Collection Box数据采集器,Solar Power太阳能,各层沥青混合料应满足所在层位的功能性要求，便于施工，不容易离析。各层应连续施工并连结成为一个整体。当发现混合料结构组合及级配类型的设计不合理时，应进行修改、调整，以确保沥青路面的使用性能。沥青面层集料的最大粒径宜从上至下逐渐增大，并应与压实层厚度相匹配。对热拌热铺密级配沥青混合料，沥青层一层的压实厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.53倍，对SMA和OGFC等嵌挤型混合料不宜小于公称最大粒径的22.5倍，以减少离析，便于压实。,第8章 沥青混合料,8.3 其他沥青混合料8.3.1 常温沥青混合料 采用液体沥青或乳化沥青，与矿质混合料常温拌制而成，亦称为冷铺沥青混合料。我国常以乳化沥青作为结合料，拌制乳化沥青混凝土混合料或乳化沥青碎石混合料。常温沥青混合料的优点：施工方便、节约能源、保护环境。目前我国经常采用的常温沥青混合料，以乳化沥青碎石混合料为主。,第8章 沥青混合料,1.常温沥青碎石混合料的类型及选择 常温沥青碎石混合料的类型，按其结构层位决定，通常路面的面层采用双层式时，下面层采用粗粒式沥青碎石AM30，或特粗式沥青碎石AM40；上面层选用较密实的细粒式沥青碎石AM10、AM13或中粒式沥青碎石AM16。2.常温沥青碎石混合料的配合组成设计（1）矿质混合料级配组成（2）沥青用量,第8章 沥青混合料,3.常温沥青碎石混合料的应用 对于乳化沥青碎石混合料适用于一般道路的沥青路面面层、修补旧路坑槽，及作一般道路旧路改建的加铺层用。高速公路、一级公路、城市快速路和主干路等，常温沥青碎石混合料一般只适用于沥青路面的联结层或平整层。,第8章 沥青混合料,8.3.2 沥青稀浆封层混合料 沥青稀浆封层混合料是由乳化沥青、石屑（或砂）、添加剂和水等拌制而成的一种具有流动性的沥青混合料，简称沥青稀浆混合料。1.沥青稀浆封层混合料的组成沥青稀浆封层混合料的材料组成如下：（1）结合料乳化沥青，常用阳离子慢凝乳化沥青。（2）集料级配石屑（或砂）组成矿质混合料，最大粒径为10mm、5mm或3mm。（3）填料为提高集料的密实度，需掺加石粉和石灰（或粉煤灰）等填料。,第8章 沥青混合料,（4）水为润湿集料，使稀浆混合料具有要求的流动度需掺加适量的水。（5）添加剂为调节稀浆混合料的和易性和凝结时间需添加各种助剂，如氯化铵、氯化钠、硫酸铝、水泥、热石灰等。2.沥青稀浆封层混合料的类型及应用沥青稀浆封层混合料按其用途和适应性分为以下三种类型：（1）ES-1型（2）ES-2型（3）ES-3型,第8章 沥青混合料,8.4施工工艺要点1、拌和厂地面要硬化，细集料加顶棚；2、宜采用间歇式拌和机；3、必须配备自记打印设备，拌和过程中必须逐盘打印沥青及各种矿料的用量及拌和温度，进行施工质量的总量检验。4、选择适宜的筛孔很重要，二次筛分的振动筛最大筛孔宜小于混合料的最大粒径，且略大于公称最大粒径，其安装角度应认真调整，使级配符合试件要求，超过公称最大粒径的量不大于5(我国规范规定的通过