沥青与沥青混合料试验技术培训(市政).ppt
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1、2023/6/29,1,沥青与沥青混合料 检测试验技术培训,主讲人:苏忠高 密码:123456,福建博海工程技术有限公司,2023/6/29,2,1.沥青组分及分类 主要组分:油分、树脂、沥青质 分 类:天然沥青、石油沥青、沥青胶结料、乳化沥青2.石油沥青的技术性质(1)粘滞性:在外力作用下抵抗变形能力,用针入度表示。在规定温度、荷重、时间的条件下,以0.1mm表示。针入度用于划分沥青的标号,针入度越小表示沥青越稠,反之亦然。(2)塑性用延度表示。在一定的温度下,按一定的速度拉伸至断裂。低温延度 值大,在低温环境下沥青的开裂性相对较小。(3)温度敏感性以软化点表示:是沥青材料热稳定性的指标也是
2、沥青条件粘度的表示方式。(4)加热稳定性-抗老化性 老化的影响因素,氧化、挥发、接触时间、光照、加热。,一、沥青技术性能与试验方法,2023/6/29,3,(5)沥青感温性:用针入度指数表示,在不同温度条件下,沥青粘度随温度的改变 而产生一定的改变,呈现出明显的状态变化,这种随温度的改变 产生变化的特点称为沥青的感温性针入度指数(6)粘附性:沥青克服外界不利影响因素,在集料表面的附着能力称为沥青的 粘附性,是评价沥青技术性能的一项重要指标3.沥青取样与试样准备(1)沥青取样方法 适用范围:用于生产厂、储存或交货验收地点为检查沥青产品质量而采集各 种沥青材料的样品。取样数量:常规检验的取样 粘稠
3、或固体沥青1.5Kg 液体沥青 1L 沥青乳液 4L 非常规应根据实际确定。(2)取样仪具与材料 盛样器、沥青取样器,2023/6/29,4,(3)取样方法和步骤 取样和盛样器应干净、干燥 仲裁样应采用未使用过的新容器存放,且由双方人员共同取样。A、储油罐中取样 按液面上、中、下位置各取规定数量 将取出的3个样品混合后取规定数量样品作为试样 b、从槽车、罐车、沥青油布车中取样旋开取样阀待流出4kg或4L时取样仅有放料阀,放出全部沥青的一半时取样在装料或卸料过程取样,按时间间隔均匀取样至少3个规定数量混匀再取规定试样 C、从沥青储存池中取样 分间隔每锅至少取3个样品,混匀再取规定试样 D、从沥青
4、运输船取样 每个舱从不同的部位取3个样品,混匀再取规定试样 E、从沥青桶中取样 选取沥青样品桶数,2023/6/29,5,选取沥青样品桶数,(4)沥青试样制备方法目的:为沥青的各项试验做准备,以确保试验结果的代表性和准确性。适用范围:道路石油沥青、煤沥青等需要加热后才能进行试验的沥青样品。仪器:烘箱:200(有湿度调节)加热炉具:电炉、燃气炉石棉垫:不小于炉具加热面积滤筛:筛孔孔径为0.6mm,2023/6/29,6,乳化剂烧杯:1000ml湿度计:0 100 及200 分度0.1 天平:称量2000g感量不大于1g,称量100g感量不大于0.1g沥青盛样器皿玻璃拌、溶剂、洗油、棉纱等方法与步
5、骤 放入烘箱、脱水、过0.6mm筛4.沥青的标号划分(1)道路石油沥青 A、道路石油沥青的适用范围应符合下表路道石油沥青的适用范围,2023/6/29,7,B、道路石油沥青的标号 160号 130号 110号 90号 70号 50号 30号 C、当缺乏所需标号的沥青时可参配,但质量应符合下表要求。D、道路石油沥青的主要技术要求道路石油沥青的主要技术要求,2023/6/29,8,(2)道路用乳化石油沥青 PC-1 PC-2 PC-3 BC-1 BC-2 BC-3 PA-1 PA-2 PA-3 BA-1 BA-2 BA-3 PC洒布型阳离子;BC洒布型阴离子;PA拌和型阳离子;BA拌和型阴离子。道
6、路用乳化石油沥青的技术要求,2023/6/29,9,粘层用改性乳化沥青,一般采用SBR 胶乳进行改性,应符合下表的技术要求,2023/6/29,10,(3)道路用液体石油沥青 快凝 中凝 慢凝 AL-(R)12 AL-(M)16 AL-(S)16液体石油沥青技术指标要求见下表,2023/6/29,11,(4)道路用煤沥青 T 1T95.沥青的试验(1)针入度适用于测定道路石油沥青、改性沥青以及液体石油沥青、乳化沥青蒸发后残留物的针入度;本方法测定聚合物改性沥青的改性效果时,仅适用于融 混均匀样品;针入度指数PI,用于描述沥青的温度敏感性,宜用15、25、30 3个温度条件测定;当量软化点T80
7、0是相当于沥青针入度为800时的温度,用 以评价沥青的高温稳定性;当量脆点T1.2是相当于沥青针入度为1.2时的温度,用 以 评价沥青的低温抗裂性。针入度试验的三次关键性条件分别是 温度(25)时间(5S)荷重(100g)试验精密度或允许差 针入度为049(0.1mm)允许差值为2(0.1mm)针入度为50149(0.1mm)允许差值为4(0.1mm),2023/6/29,12,(2)软化点(环与球软化点法)适用于测定道路石油沥青、煤沥青 的软化点,也适用于测定液体石油沥青经蒸馏或乳化沥青 破乳蒸发后残留物的软化点。软化点在80以下者 用新煮沸冷却至5的蒸馏水 3mm以内调节至维持每分钟上升5
8、0.5软化点在80以上者 用321甘油,其他步骤同上试验精密度或允许差 软化点小于80时 允许差值为1 准确度0.5 软化点大于80时 允许差值为2 准确度0.5(3)延度 适用于测定道路石油沥青、液体沥青蒸发残留物和乳 化沥青蒸发残留物等材料的延度;通常采用的试验温度为25、15、10或5;拉伸延度为5cm/min0.25/min,当低温采用 1cm/min0.05cm/min;试验精密度或允许差 试验结果小于100cm时 允许差值为平均值的20%,2023/6/29,13,(4)密度与相对密度为沥青混合料配合比设计和沥青原材料质量 与体积之间换算提供必要的参数;测定沥青密度的标准温度为15
9、;沥青与水的相对密度(25/25)=沥青的密度(15)0.996;沥青密度试验结果准确至3位小数,重复性试验的 允许差为0.003g/cm3(石油沥青及液体沥青);对固体沥青重复性试验的允许差为0.01g/cm3;比重瓶的水值应经常校正,一般每年至少进行一 次。(5)闪点与燃点适用于克利夫兰杯测定粘稠石油沥青、煤沥青及闪点 在79以上液体石油沥青材料的闪点和燃点,以评价 安全性时使用;预期闪点前28能使升温速度控制在5.5/min0.5/min;试样温度达到预期闪点前28时开始,每隔2将点火器的试焰沿试验杯口中心以150mm半径作弧水平扫过1次;,2023/6/29,14,当试样液面上最初出现
10、一瞬即灭的蓝色火焰立即从温度计上读记温度,作为试验的闪点;当试样接触火焰立即着火,并能继续燃烧不小于5S时,停止加热,并读记温度计上的温度,为燃点;精密度或允许差:闪点8 燃点8(6)溶解度适用于测定石油沥青、液体石油沥青或乳化沥青蒸发后残 留物的溶解度;溶剂三氯乙烯(化学纯)。同一试样至少平行试验2次,取其平均值作为试验结果,当 2次试验结果之差大于0.1%时,对于溶解度99%的试验结 果,准确至0.01%;对于 99%的试验结果,准确至0.1%。(7)蜡含量适用于裂解蒸馏法测定道路石油沥青的蜡含量;蜡的存在对石油沥青的路用性质造成极为不利的影响,确 切掌握沥青中的蜡含量对了解沥青品质非常重
11、要;沥青含蜡量的试验过程裂解分馏脱蜡回收蜡,2023/6/29,15,(8)老化试验测定沥青的质量变化、针入度比、延度、软化点等性 质的变化,以评定沥青的老化性能;沥青蒸发损失试验:试验条件(温度163、5h)总时间不超过5.25h适用于B级(中、轻交通)道路石油沥青。薄膜加热试验:(标准法)试验条件(温度163 0.1、5h)总时间不超过5.25h适用于A级(重交通)道路石油沥青。旋转薄膜加热试验:试验条件(温度163 0.5、75min)若10min内达不到试验温度,试验终止适用于A级(重交通)道路石油沥青。(9)其它性能标准粘度、脆点、燃点等。,2023/6/29,16,6.改性沥青的技
12、术性能与试验及标号划分(1)概念基质沥青加入改性剂,用于改善结合料性能改性剂:在沥青或沥青混合料中加入天然或人工的有机或无机材料可溶融、分散在沥青中,改善和提高沥青路面性能的材料(2)改性剂分类无机:抗剥落剂、抗老化剂、矿物添加剂(如:硫磺、碳黑、石棉)有机:SBS热塑性弹性体类()、SBR橡胶类()、PE、EVA热塑性树脂类()(3)改性沥青的目的防止和减轻沥青路面出现早期损坏提高路面的适用性能,减少维护费用减少维修养护对交通的影响,延长使用寿命(4)技术性能与试验 针入度针入度指数延度软化点运动粘度闪点 溶解度离析,软化点差弹性恢复粘韧性韧性 RTFOT后残留物 质量损失 针入度比 延度
13、粘温曲线:普通沥青结合料的施工温度宜通过在1350C及1750C 条件下测定的粘度温度曲线按下表的规定确定。在粘温曲线上,粘度为(0.170.02)Pss时的温度为拌和温 度范围,粘度为(0.28 0.03)Pss时的温度范围为压实成 型温度。,2023/6/29,17,沥青混合料拌和及成型的适宜温度相应的粘度,2023/6/29,18,2.缺乏粘温曲线数据时沥青混合料拌制工艺及拌和温度应符合下表的要求。,注:SBS改性沥青加热温度为170175,SBS改性沥青加热温度为160165。,2023/6/29,19,(5)标号划分 根据改性剂划分为三类:SBS():-A;-B;-C;-D SBR(
14、):-A;-B;-C EVA,PE():-A;-B;-C;-D(6)改性沥青使用注意事项基质沥青应与改性剂有良好的配伍性;天然沥青与石油沥青混合使用或与其他改性沥青混融后使用;用做改性剂的SBS胶乳中的固体物含量45%;改性沥青的剂量以改性剂占改性沥青总量的百分数计算;改性沥青的加工温度不宜超过180;现场制造的改性沥青宜随配随用,需短时间保存。(7)改性沥青的质量要求,2023/6/29,20,聚合物SBS 改性沥青技术要求,2023/6/29,21,二、集料的技术性能与试验方法集 料 沥青混合料的集料可分为粗集料和细集料,在混合料中起骨架和填充作用的粒料。在沥青混合料中,粗集料和细集料是以
15、2.36mm筛孔为界定。SMA-13以上的混合料以4.75mm以上的颗料作为粗集料。(1)集料按其性质分类反映材料来源资源特性 密度、压碎值、磨光值、磨耗值。反映加工水平加工特性 级配组成、针片状颗粒、破碎砾石、菱角性、含泥量、砂当量、亚甲蓝值、细粉含量。(2)岩石矿物成分二氧化硅(SIO2):酸性66%、碱性55%、中性55%66%之间。常用的岩石有:花岗岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、石灰岩。花岗岩酸性岩石,与沥青粘附性差、强度高、组织均匀较密、密度平均;辉绿岩碱性岩石,是修建沥青路面的优良材料;,2023/6/29,22,玄武岩碱性岩石,是拌制沥青混合料的理想材料,物理性能与辉绿岩相似;安山
16、岩中性岩石;石灰岩是典型的碱性岩石与沥青有很好的粘附性能。(一)粗集料(1)筛分级配集料的最大粒径有两个定义;集料最大粒径是指100%通过的最小的标准筛筛孔尺寸;集料的公称最大粒径是指保留在最大尺寸的标准筛上的颗粒含量不超过10%的标准筛尺寸。检测方法及目的:采用水筛法检测,目的是使0.075mm通过率更加准确,使级配更加准确。(2)压碎值测定粗集料抵抗压碎能力,间接评价其相应的承载能力和强度,水泥砼用和沥青混合料用的压碎值测定方法是有所不同。,2023/6/29,23,另外压碎值试筒规格也不同,确定试样数量的方法也不同,混凝土集料分两层,用颠击法密实,试样总厚度10cm,沥青混凝土集料用量筒
17、确定试样总量,分三层,用插捣法密实。,集料压碎指标值和压碎值试验方法的区别,2023/6/29,24,(3)磨耗值(试验目的)用于测定规定条件下粗集料抵抗摩擦、撞击能力是沥青混合料的重要指标。(4)密度 表观相对密度、表干相对密度、毛体积相对密度;(5)计算5.1表观相对密度a、表干相对密度s、毛体积相对密度b、按式(T0304-1)、(T0304-2)、(T0304-3)计算至小数点后3位。a=ma(T0304-1)ma-mws=mf(T0304-2)mf-mwb=ma(T0304-3)mf-mw式中:a集料的表观相对密度、(无量纲);s集料的表干相对密度、(无量纲);b集料的毛体积相对密度
18、(无量纲);ma集料的烘干质量(g);mf集料的表干质量(g);mw集料的水中质量(g)。,2023/6/29,25,粗集料的表观密度(视密度)a、表干密度s、毛体积密度b,按式(T0304-5)、(T0304-6)、(T0304-7)计算,准确至小数点后3位。不同水温条件下测量的粗集料表观密度需进行水温修正,不同试验温度下水的密度T及水的温度修正系数T按附录B选用。a=aT 或a=(aT)w(T0304-5)s=sT 或s=(sT)w(T0304-6)b=bT 或b=(bT)w(T0304-7)式中:a粗集料的表观密度(g/cm3);s粗集料的表干密度(g/cm3);b粗集料的毛体积密度(g
19、/cm3);T试验温度T时水的密度(g/cm3),按附录B表B-1取用;T试验温度T时的水温修正系数;w水在4时的密度(1.000g/cm3);,2023/6/29,26,(5)吸水率,(6)粘附性 A、沥青路面的水损坏破坏;B、提高沥青与酸性石料粘附性措施;C、重视集料质量、提高沥青与集料的粘附性;D、抗剥落剂的性能必须确认其长期效果;E、粘附性能的试验方法:水煮法、水浸法;F、试验的目的:检验沥青与粗集料表面的粘附性及评定粗集料的抗 水剥离能力,主要用于确定粗集料的适用性。,5.2集料的吸水率以烘干试样为基准,按式(T03044)计算,精准至0.01%。wx=mfma100 ma式中:wx
20、粗集料的吸水率(%)。,2023/6/29,27,2023/6/29,28,沥青与集料的粘附性等级,2023/6/29,29,(7)细长扁平颗粒含量 A、集料的形状 B、针片状含量 C、耐久性能 D、试验方法:游标卡尺法,2023/6/29,30,(8)0.075 颗粒含量(9)磨光值的目的 是利用加速磨光机磨光集料,用摆式摩擦系数测定的集料经磨光 后的摩擦系数值,以PSV表示。,2023/6/29,31,2023/6/29,32,沥青面层用粗集料质量技术要求,2023/6/29,33,(二)细集料(1)级配(2)密度(3)坚固性(4)砂当量,沥青面层用细集料质量要求,2023/6/29,34
21、,(三)填料 在沥青混合料中填料通常是指矿粉(1)密度(2)含水量(3)颗粒范围(4)外观(5)亲水系数,沥青面层用矿粉质量要求,2023/6/29,35,(四)添加剂 木质素纤维、矿物纤维等 纤维的作用:分散、吸附沥青、稳定、增粘;抗剥落剂:当采用酸性石料时,应参加抗剥落剂。,沥青面层用纤维稳定剂质量要求,2023/6/29,36,三、沥青混合料的概念和分类,沥青混合料的强度构成因素(1)矿料的嵌挤磨阻力(2)沥青的粘聚力沥青混合料的概念 沥青混合料是矿料按一定的级配、一定的比例和一定用量的沥青按一定的工艺拌制而成的混合料。它包括沥青碎石和沥青混凝土,是沥青碎石和沥青混凝土的统称。沥青混合料
22、的分类(1)沥青碎石 沥青碎石是由适当比例的粗集料、细集料和粉(也可不加矿粉)与一定用量的沥青在规定条 下拌制成的沥青混合料。用AM来表示。为半开级配,按集料公称 最大粒径分为:特粗 AM-40 粗粒 AM-30 AM-25,2023/6/29,37,中粒 AM-20 AM-16 细粒 AM-13 AM-10 以上设计孔隙率为:6%12%(2)沥青混凝土 沥青混凝土是指适当比例的粗集料、细集料和矿粉与一定用量的沥青在一定条件拌制成的沥青混合料。它与沥青碎石的区别在于矿粉,沥青碎石矿粉可以不加,而沥青混凝土则一定要加矿粉。沥青混凝土用AC表示。为连续式密级配,按集料公称粒径分类为:按粒径分:粗粒
23、 AC-30 AC-25 中粒 AC-20 AC-16 细粒 AC-13 AC-10 AC-5,2023/6/29,38,根据公路新规范设计孔隙率为:3%5%,并根据道路等级、气候及交通条件选择采用粗型(C型)或细型(F型)混合料,但关键筛孔通过率应符合下表要求粗型和细型密级配沥青混凝土的关键性筛孔通过率,2023/6/29,39,按孔隙率分GB50092-96:沥青混凝土的剩余孔隙率36 沥青混凝土的剩余孔隙率410 开级配OGFC沥青混合料的剩余空隙率18%(3)新型沥青混凝土 SMA沥青混凝土:间断骨架型结构。其特点是:良好的高温稳定性、耐久 性及表面性能,但成本高。大粒径LSAM沥青混
24、凝土:一般指含有2563的热拌混合料,用在表面 下层,路面厚度一般为9.510。其特点是:可以抵抗大的塑性变形,减 少沥青用量,降低成本,一次摊铺厚度大,施工快。SAC多碎石沥青混凝土:其性能位于AC I与AC II之间,用以调整纹理深度。纤维加筋沥青混凝土:用以改善沥青混凝土的技术性能,如疲劳、抗裂、高 温等,但成本高。土工合成材料沥青混凝土:改善沥青混凝土的技术性能,成本高。,2023/6/29,40,4.沥青混合料组成结构类型,悬浮-密实结构连续型密级配混合料,粘聚力较高、内摩阻角较低、高温稳定性差。骨架-空隙结构连续型开级配混合料,粘聚力较低、内摩阻角较高。密实-骨架结构间断型密级配混
25、合料,粘聚力较高、内摩阻角较高。,三种类型混合料级配曲线图,2023/6/29,41,2023/6/29,42,2023/6/29,43,四、沥青混合料的路用性能,1、高温抗车辙性能马歇尔稳定度试验、车辙试验影响高温稳定性的主要因素:沥青用量、粘度、矿料级配和尺寸、形状;2、低温抗开裂;3、耐久性:空隙率和沥青饱和度、残留稳性度(浸水试验);4、抗滑性能:构造深度、抗磨光性、颗粒形状与尺寸;5、施工和易性:影响因素是材料组成和施工条件控制。,2023/6/29,44,五、沥青混合料试验检测,(一)沥青混合料取样法1、试验目的 用于在拌和厂及道路施工现场采集热拌沥青混合料或常温沥青混合料试样,供
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