【土木建筑】第8章沥青混合料

1、第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料 土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料 8.1 概述概述 刚性路面刚性路面:水泥混凝土路面（水泥混凝土）水泥混凝土路面（水泥混凝土） 道路路面道路路面 柔性路面柔性路面:沥青路面（沥青混合料沥青路面（沥青混合料)土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料土土 木木 工工 程程 系系 paved with regular mix, age 2 year使用一般混合料铺面土土 木木 工工 程程 系系 8.1.1 基本概念基本概念（1）沥青混合料）沥青混合料: 矿质混合料矿质混合料 + + 粘结材料粘结材料 沥

2、青混合料沥青混合料( (粗集料粗集料+ +细集料细集料+ +填料）（沥青）填料）（沥青） （适当比例拌和）（适当比例拌和）通常定义通常定义:沥青混合料为沥青混凝土混合料和沥青碎石混合料的总称沥青混合料为沥青混凝土混合料和沥青碎石混合料的总称 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料 土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料 沥青混凝土混合料（沥青混凝土混合料（asphalt concrete mixture) :asphalt concrete mixture) : 由适当比例的粗集料、细集料及填料与沥青在严格控制条由适当比例的粗集料、细集料及填料与沥青在严格控制条件件下

3、拌和而成的沥青混合料下拌和而成的沥青混合料, ,简称简称acac。 沥青碎石混合料（沥青碎石混合料（asphalt macadanasphalt macadan mixture mixture）：）： 由适当比例的粗集料、细集料及填料（或不加填料）与沥青由适当比例的粗集料、细集料及填料（或不加填料）与沥青拌和拌和而成而成的沥青混合料的沥青混合料, ,简称简称am am 。土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料l 土土 木木 工工 程程

4、系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料土土 木木 工工 程程 系系 8.1.2 8.1.2 分类分类（1 1）按结合料分类：）按结合料分类：石油沥青混合料石油沥青混合料 煤沥青混合料煤沥青混合料（2 2）按沥青混合料施工的拌制和摊铺温度分类：）按沥青混合料施工的拌制和摊铺温度分类： 热拌热铺沥青混合料热拌热铺沥青混合料 常温沥青混合料常温沥青混合料 （3 3）按矿质集料级配类型分类：）按矿质集料级配类型分类： 连续级配沥青混合料连续级配沥青混合料 间断级配沥青混合料间断级配沥青混合料 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料 土土 木木 工工 程程 系系 (4)按混合料密实度分类：按混合料密实

5、度分类：开级配沥青混凝土混合料：开级配沥青混凝土混合料：连续型级配混合料，粒径递减系连续型级配混合料，粒径递减系 数较大，空隙率大于数较大，空隙率大于15%15%密级配沥青混凝土混合料：密级配沥青混凝土混合料：连续型密级配沥青混合料，粒径连续型密级配沥青混合料，粒径 递减系数较小，空隙率小于递减系数较小，空隙率小于10%10%半开级配沥青混合料：半开级配沥青混合料：空隙率介于密级配和开级配之间，为空隙率介于密级配和开级配之间，为 10%10%15%15%。 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料 土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料1000500.080.31.18

6、4.7519间断级配间断级配开级配开级配密级配密级配三种类型矿料级配曲线三种类型矿料级配曲线土土 木木 工工 程程 系系 （5）按最大粒径分类）按最大粒径分类 粗粒式沥青混合料：粗粒式沥青混合料：集料最大粒径等于或大于集料最大粒径等于或大于26.5mm 中粒式沥青混合料：中粒式沥青混合料：集料最大粒径为集料最大粒径为16mm或或19mm 细粒式沥青混合料：细粒式沥青混合料：集料最大粒径为集料最大粒径为9.5mm或或13.2mm 砂粒式沥青混合料（沥青石屑或沥青砂）：砂粒式沥青混合料（沥青石屑或沥青砂）：集料最大粒径集料最大粒径 等于或小于等于或小于4.75mm 特粗式沥青碎石混合料：特粗式沥青

7、碎石混合料：集料最大粒径集料最大粒径37.5mm以上。以上。 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料 土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料pavement structure路面结构路面结构l40 mm surface /lpg 88-10l75 mm open graded pg 82-16 l75 mm base lpg 64-22 l150 mm drainl400 mm lime modified soil 土土 木木 工工 程程 系系 8.2 热拌沥青混合料热拌沥青混合料 8.2.1 沥青混合料的组成结构和强度形成原理沥青混合料的组成结构和强度形成原理 1

8、.沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构 沥青混合料的组成结构通常按其矿质混合料的组成分为三种结构类型沥青混合料的组成结构通常按其矿质混合料的组成分为三种结构类型 （1）悬浮）悬浮-密实结构密实结构:连续型密级配连续型密级配 （2）骨架）骨架-空隙结构空隙结构:连续型开级配连续型开级配 （3）密实）密实-骨架结构骨架结构:间断型密级配间断型密级配第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料 土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料1000三种类型矿料级配曲线三种类型矿料级配曲线500.080.31.184.7519间断级配间断级配开级配开级配密级配密级配土土 木木 工工 程

9、程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料 图图8.1 沥青混合料结构组成示意图沥青混合料结构组成示意图a) 悬浮-密实结构；b) 骨架-空隙结构；c) 密实-骨架结构 土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料l沥青混合料的结构沥青混合料的结构active particles 颗粒颗粒voids土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料l沥青混合料的结构沥青混合料的结构voids土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料土土 木木 工工 程程 系系 2

10、.沥青混合料的强度形成原理沥青混合料的强度形成原理第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料 （1）沥青路面的主要破坏形式）沥青路面的主要破坏形式高温产生车辙高温产生车辙高温时由于抗剪强度不足或塑性变形高温时由于抗剪强度不足或塑性变形 过大而产生推挤等现象过大而产生推挤等现象低温出现裂缝低温出现裂缝由于低温时抗拉强度不足或变形能力由于低温时抗拉强度不足或变形能力 较差而产生裂缝现象较差而产生裂缝现象土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料high stresspavementsusingstiffness tocontrolhightemperatureperformanc

11、e土土 木木 工工 程程 系系 （2）强度理论：）强度理论：要求沥青混合料在高温时必须具有一定的要求沥青混合料在高温时必须具有一定的 抗剪强度和抵抗变形的能力。抗剪强度和抵抗变形的能力。 沥青混合料的抗剪强度主要取决于沥青混合料的抗剪强度主要取决于: 粘聚力和内摩擦角两个参数粘聚力和内摩擦角两个参数 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料 式中：式中： 沥青混合料的抗剪强度，沥青混合料的抗剪强度，mpa； c 沥青混合料的粘聚力，沥青混合料的粘聚力， mpa； 沥青混合料的内摩擦角，沥青混合料的内摩擦角，radrad。 ),(cf土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料

12、摩尔库仑包络线：摩尔库仑包络线： =c+tgc土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料 悬浮悬浮-密实结构密实结构:较高的粘聚力较高的粘聚力c，较低的内摩擦角，较低的内摩擦角， 骨架骨架-空隙结构空隙结构:较低的粘聚力较低的粘聚力c，较高的内摩擦角，较高的内摩擦角， 密实密实-骨架结构骨架结构:较高的粘聚力较高的粘聚力c，较高的内摩擦角，较高的内摩擦角， 土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料l trucking operationsbegin with one truck

13、on september 2, 2003phase in all trucks by october 1, 2003target completion by september 30, 2005汽车载荷试验土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料l2003 research plan2003structural experiment结构试验土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料structural section layout6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土土 木木 工工 程

14、程 系系 strain gauges between hma layers 在在hma层面之间安装应变仪层面之间安装应变仪土土 木木 工工 程程 系系 layout of gauges仪器布置仪器布置pressure cells压力盒strain gauges应变仪应变仪土土 木木 工工 程程 系系 completed instrumentation完工的仪器站完工的仪器站gauge locations仪器位置data collection box数据采集器solar power太阳能土土 木木 工工 程程 系系 （3）影响沥青混合料抗剪强度的因素）影响沥青混合料抗剪强度的因素1）影响沥青混合

15、料抗剪强度的内因）影响沥青混合料抗剪强度的内因 沥青粘度的影响：沥青粘度的影响： 沥青混合料的粘聚力随沥青粘度的增加而增加，沥青混合料的粘聚力随沥青粘度的增加而增加，同时内摩擦角稍有提高。同时内摩擦角稍有提高。 沥青与矿料化学性质的影响：沥青与矿料化学性质的影响： 沥青与矿料相互作用与沥青的化学性质和矿粉性质沥青与矿料相互作用与沥青的化学性质和矿粉性质有关。有关。第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料 土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料图图8.2 8.2 沥青在矿粉表面重排结构示意图沥青在矿粉表面重排结构示意图土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合

16、料沥青混合料 当当矿粉颗粒之间由矿粉颗粒之间由结构沥青结构沥青膜所联结膜所联结时：时： 可以获得更大的粘聚力。可以获得更大的粘聚力。 若颗粒之间是若颗粒之间是自由沥青自由沥青所联结所联结时：时： 则具有较小的粘聚力。则具有较小的粘聚力。 沥青用量的影响沥青用量的影响：土土 木木 工工 程程 系系 不同沥青用量时的沥青混合料结构和不同沥青用量时的沥青混合料结构和c c，值变化示意图值变化示意图a) a) 沥青用量不足；沥青用量不足；b) b) 沥青用量适中；沥青用量适中；c) c) 沥青用量过量沥青用量过量 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料 土土 木木 工工 程程 系系 矿料比表面积的影响：

17、矿料比表面积的影响： 矿料的比表面积越大，形成的沥青矿料的比表面积越大，形成的沥青膜越薄，结构沥青所占的比例越大，膜越薄，结构沥青所占的比例越大，凝聚力越大。凝聚力越大。第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料 土土 木木 工工 程程 系系 矿质集料的级配类型、粒度、表面性质的影响矿质集料的级配类型、粒度、表面性质的影响lsurface (5 to 8 cm) renewed every 15 to 20 years 每15年更新58cm的面层lstructure designed to last 50 years使用寿命期为50年的路面结构设计第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料土土 木木 工工

18、 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料2 2）影响沥青混合料抗剪强度的外因）影响沥青混合料抗剪强度的外因 温度的影响：温度的影响： 抗剪强度随温度的升高而降低，抗剪强度随温度的升高而降低， 粘聚力粘聚力随温度的升高而显著降低，温度变化对内摩擦随温度的升高而显著降低，温度变化对内摩擦角的影响较小。角的影响较小。抗剪强度随温度的升高而降低，抗剪强度随温度的升高而降低， 粘聚力粘聚力随温度的升高而显著降低，温度变化对内摩擦随温度的升高而显著降低，温度变化对内摩擦角的影响较小。角的影响较小。 形变速率的影响形变速率的影响：变形速率对沥青混合料的内摩变形速率对沥青混合料的内摩擦角（擦角（ ）

19、影响较小，而对沥青混合料的粘聚力）影响较小，而对沥青混合料的粘聚力 （c c）影响则较为显著。影响则较为显著。土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料l温度对温度对沥青混合料抗剪强度的影响沥青混合料抗剪强度的影响4003002001000.60.50.40.30.2102030405060t( c)c =f(t)c=f(t)土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料l形变速率形变速率对沥青混合料抗剪强度对沥青混合料抗剪强度的影响的影响4003002001000.60.50.40.30.212345c c=f(v) =f(v)v土土 木木 工工

20、程程 系系 a pavement with some problems一条存在一些问题的路面一条存在一些问题的路面土土 木木 工工 程程 系系 lat endat end of race土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料8.2.2 沥青混合料的组成材料沥青混合料的组成材料 1.道路石油沥青道路石油沥青（1 1）道路石油沥青的质量：）道路石油沥青的质量：应满足表应满足表7.37.3的要求的要求（2 2）沥青标号选用要求：）沥青标号选用要求： 宜根据公路等级、气候条件、交通条件、路面类宜根据公路等级、气候条件、交通条件、路面类型及在结构层中的层位及受力特点、施工方法

21、等，型及在结构层中的层位及受力特点、施工方法等，结合当地的使用经验，经技术论证后确定。结合当地的使用经验，经技术论证后确定。（3 3）道路石油沥青贮存：）道路石油沥青贮存：必须按品种、标号分开存放，必须按品种、标号分开存放，沥青在储罐中的贮存温度宜在沥青在储罐中的贮存温度宜在130130170170的范围的范围内。沥青在贮运、使用和存放过程中要注意做好防内。沥青在贮运、使用和存放过程中要注意做好防水措施。水措施。土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料2.粗集料粗集料（1）选用要求：）选用要求：碎石、破碎砾石、筛选砾石、钢渣和矿渣碎石、破碎砾石、筛选砾石、钢渣和矿渣

22、等等 均可选用，但高速公路和一级公路不得均可选用，但高速公路和一级公路不得 使用筛选砾石和矿渣。使用筛选砾石和矿渣。（2）质量要求）质量要求 1）级配：）级配：粗集料的级配应满足表粗集料的级配应满足表8.1的规定。的规定。 2）综合性质：）综合性质：物理、力学、化学质量应符合表物理、力学、化学质量应符合表8.2、表、表8.3 的要求。的要求。 3 3）破碎砾石的要求：）破碎砾石的要求：应采用粒径大于应采用粒径大于50mm50mm、含泥量不大于、含泥量不大于 1%1%的砾石轧制，破碎砾石的破碎面应的砾石轧制，破碎砾石的破碎面应 符合表符合表8.4的要求。的要求。土土 木木 工工 程程 系系 表表

23、8.1 沥青混合料用粗集料规格沥青混合料用粗集料规格规格公称粒径/mm通过下列筛孔（方孔筛）的质量百分率/%10675635337.531.526.519.013.29.54.752.360.6s1s2s3s4s5s6s7s8s9s10s11s12s13s1440754060306025502040153010301025102010155155103103510090100100100901009010010090100100015015901001001000159010090100100050501590100100050159010010010005015015901009010010

24、01000501501501540709010090100100050505050501501540709010005050200150503土土 木木 工工 程程 系系 表表8.2 8.2 沥青混合料用粗集料技术要求沥青混合料用粗集料技术要求指 标单位高速公路、一级公路其他等级公路表面层其他层石料压碎值 不大于%262830洛杉矶磨耗损失 不大于%283040相对表观密度 不小于2.602.502.45吸水率 不大于%2.03.03.0坚固性 不大于%1212针片状颗粒含量（混合料） 不大于其中粒径大于9.5mm 不大于其中粒径小于9.5mm 不大于%15121818152020水洗法0.0

25、75mm颗粒含量 不大于%111软石含量 不大于%355注：注：坚固性试验根据需要进行。坚固性试验根据需要进行。用于高速公路、一级公路时，多孔玄武岩的用于高速公路、一级公路时，多孔玄武岩的视密度可放宽至视密度可放宽至2.452.45t/mt/m3 3，吸水率可放宽至，吸水率可放宽至3%3%，但须得到建设单位的批准，且不得用于但须得到建设单位的批准，且不得用于smasma路路面。面。对对s14s14规格的粗集料，针片状颗粒含量可不规格的粗集料，针片状颗粒含量可不予要求，予要求，0.075mm颗粒含量可放宽到颗粒含量可放宽到3% %。 土土 木木 工工 程程 系系 表表8.3 8.3 粗集料与沥青

26、的粘附性、磨光值的技术要求粗集料与沥青的粘附性、磨光值的技术要求雨量气候区雨量气候区1 1（潮湿区）（潮湿区） 2 2（湿润区）（湿润区） 3 3（半干区）（半干区） 4 4（干旱区）（干旱区）年降雨量年降雨量/ /mmmm 1000 100010001000500500500500250250 250 0.3mm 0.3mm部分）部分） 不小于不小于% %1212含泥量（小于含泥量（小于0.075mm0.075mm的含量）的含量） 不大于不大于% %3 35 5砂当量砂当量 不小于不小于% %60605050亚甲蓝值亚甲蓝值 不大于不大于g/kgg/kg2525棱角性（流动时间）棱角性（流动

27、时间） 不小于不小于s s3030土土 木木 工工 程程 系系 表表8.6 8.6 沥青混合料用天然砂规格沥青混合料用天然砂规格筛孔尺寸筛孔尺寸通过各孔筛的质量百分率通过各孔筛的质量百分率/%/%粗砂粗砂中砂中砂细砂细砂9.59.51001001001001001004.754.759090100100909010010090901001002.362.36656595957575909085851001001.181.18353565655050909075751001000.60.61515303030306060606084840.30.35 520208 83030151545450.

28、150.150 010100 010100 010100.0750.0750 05 50 05 50 05 5土土 木木 工工 程程 系系 规格规格公称粒公称粒径径/ /mmmm水洗法通过各筛孔的质量百分率水洗法通过各筛孔的质量百分率/%/%9.59.54.754.752.362.361.181.180.60.60.30.30.150.150.0750.075s15s150 05 510010090901001006060909040407575202055557 740402 220200 01010s16s160 03 3100100808010010050508080252560608

29、845450 02525o o1515表表8.7 8.7 沥青混合料用机制砂或石屑规沥青混合料用机制砂或石屑规格格土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料4.4.填料填料（1 1）选用要求：）选用要求：矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的 强基性岩石等憎水性石料磨细得到强基性岩石等憎水性石料磨细得到 的矿粉。的矿粉。（2 2）质量要求：）质量要求：应符合表应符合表8.88.8的规定。的规定。（3 3）其他要求：）其他要求：拌和机的粉尘可作为矿粉的一部分回拌和机的粉尘可作为矿粉的一部分回 收，但每盘用量不得超过填料总量的收，但每盘用量不得超过填料

30、总量的 25 %25 %，掺有粉尘填料的塑性指数不得，掺有粉尘填料的塑性指数不得 大于大于4%4%。土土 木木 工工 程程 系系 项 目单 位高速公路、一级公路其他等级公路表观密度 不小于t/m32.502.45含水量 不大于%11粒度范围 0.6mm 0.15mm 0.075mm%10090100751001009010070100外观无团粒结块亲水系数 1塑性指数 30 3020203030 20 1000 100050050010001000250250500500 250 2501.1.潮湿区潮湿区2.2.湿润区湿润区3.3.半干区半干区4.4.干旱区干旱区浸水马歇尔试验残留稳定度浸水

31、马歇尔试验残留稳定度 /% /% 不小于不小于普通沥青混合料普通沥青混合料80807575改性沥青混合料改性沥青混合料85858080smasma混合料混合料普通沥青普通沥青7575改性沥青改性沥青8080冻融劈裂试验的残留强度比冻融劈裂试验的残留强度比 /% /% 不小于不小于普通沥青混合料普通沥青混合料75757070改性沥青混合料改性沥青混合料80807575smasma混混合料合料普通沥青普通沥青7575改性沥青改性沥青8080表表8.11 8.11 沥青混合料水稳定性检验技术要求沥青混合料水稳定性检验技术要求土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料（4 4）

32、沥青混合料低温抗裂性能检验技术标准）沥青混合料低温抗裂性能检验技术标准 宜对密级配沥青混合料在温度宜对密级配沥青混合料在温度-10-10、加载速率加载速率5 5ommomm/min/min的条件下进行弯曲试验，的条件下进行弯曲试验，测定破坏强度、破坏应变、破坏劲度模量，测定破坏强度、破坏应变、破坏劲度模量，并根据应力应变曲线的形状，综合评价沥并根据应力应变曲线的形状，综合评价沥青混合料的低温抗裂性能。沥青混合料的青混合料的低温抗裂性能。沥青混合料的破坏应变宜不小于表破坏应变宜不小于表8.128.12的要求。的要求。土土 木木 工工 程程 系系 表表8.12 8.12 沥青混合料低温弯曲试验破坏

33、应变沥青混合料低温弯曲试验破坏应变（）技术要求）技术要求 气候条件与技术指标气候条件与技术指标相应于下列气候分区所要求的破坏应变相应于下列气候分区所要求的破坏应变 / /年极端最低气温年极端最低气温 / /及气候分区及气候分区 -37.0 -9.0 -9.01.1.冬严寒区冬严寒区2.2.冬寒区冬寒区3.3.冬冷区冬冷区4.4.冬温区冬温区1-11-12-12-11-21-22-22-23-23-21-31-32-32-31-41-42-42-4普通沥青混合料普通沥青混合料 不小于不小于260026002300230020002000改性沥青混合料改性沥青混合料 不小于不小于300030002

34、800280025002500土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料（5 5）沥青混合料渗水系数检验技术标准）沥青混合料渗水系数检验技术标准 渗水试验检验的渗水系数宜符合表渗水试验检验的渗水系数宜符合表8.138.13的要求。的要求。表表8.13 8.13 沥青混合料试件渗水系数沥青混合料试件渗水系数 / /mlmlminmin-1-1技术要求技术要求级配类型级配类型渗水系数要求渗水系数要求 / /mlmlminmin-1-1密级配沥青混凝土密级配沥青混凝土 不大于不大于120120smasma混合料混合料 不大于不大于8080ogfcogfc混合料混合料 不小于不

35、小于实测实测土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料8.2.4 8.2.4 热拌沥青混合料配合比设计方法热拌沥青混合料配合比设计方法沥青混合料配合比设计包括：沥青混合料配合比设计包括：试验室配合比设计（目标配合比）试验室配合比设计（目标配合比）生产配合比设计生产配合比设计生产配合比验证（试拌试铺配合比调整）生产配合比验证（试拌试铺配合比调整）1.1.试验室配合比设计试验室配合比设计 密级配沥青混合料的目标配合比设计流程图如图密级配沥青混合料的目标配合比设计流程图如图8.58.5所示，所示，采用马歇尔试验配合比设计方法采用马歇尔试验配合比设计方法。 土土 木木 工工 程

36、程 系系 图图8.5 8.5 密级配沥青混合料的目标配合比设计流程图密级配沥青混合料的目标配合比设计流程图土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料（1 1）矿质混合料配合组成设计）矿质混合料配合组成设计 1 1）选择热拌沥青混合料种类）选择热拌沥青混合料种类 热拌沥青混合料（热拌沥青混合料（hmahma）适用于各种等级）适用于各种等级公路的沥青路面。公路的沥青路面。 种类应考虑集料公称最大粒径、矿料级种类应考虑集料公称最大粒径、矿料级配、空隙率等因素选择配、空隙率等因素选择 分类见表分类见表8.148.14。 土土 木木 工工 程程 系系 表表8.148.14混合料类

37、型混合料类型密级配密级配开级配开级配半开级配半开级配公称公称最大粒径最大粒径/ /mmmm最大最大粒径粒径/ /mmmm连续级配连续级配间断级配间断级配间断级配间断级配沥青碎石沥青碎石沥青沥青混凝土混凝土沥青稳沥青稳定碎石定碎石沥青玛蹄沥青玛蹄脂碎石脂碎石排水式沥青排水式沥青磨耗层磨耗层排水式沥青排水式沥青碎石基层碎石基层特粗式特粗式atb-40atb-40atpb-40atpb-4037.537.553.053.0粗粒式粗粒式atb-30atb-30atpb-30atpb-3031.531.537.537.5ac-25ac-25atb-25atb-25atpb-25atpb-2526.526

38、.531.531.5中粒式中粒式ac-20ac-20sma-20sma-20am-20am-2019.019.026.526.5ac-16ac-16sma-16sma-16ogfc-16ogfc-16am-16am-1616.016.019.019.0细粒式细粒式ac-13ac-13sma-13sma-13ogfc-13ogfc-13am-13am-1313.213.216.016.0ac-10ac-10sma-10sma-10ogfc-10ogfc-10am-10am-109.59.513.213.2砂粒式砂粒式ac-5ac-5am-5am-54.754.759.59.5设计空隙率设计空隙率

39、 /%/%3 35 53 36 63 34 4 18 18 18 186 61212土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料2 2）确定工程设计级配范围）确定工程设计级配范围 沥青混合料设计级配范围由工程设计沥青混合料设计级配范围由工程设计文件或招标文件规定，级配沥青混合料文件或招标文件规定，级配沥青混合料的设计级配宜根据公路等级、气候及交的设计级配宜根据公路等级、气候及交通条件按表通条件按表8.158.15、表、表8.168.16规定确定。规定确定。 土土 木木 工工 程程 系系 表表8.158.15混合料类型混合料类型公称最大粒公称最大粒径径用以分类的用以分类的关

40、键性筛孔关键性筛孔粗型密级配粗型密级配细型密级配细型密级配名称名称关键性筛孔关键性筛孔通过率通过率 /% /%名称名称关键性筛孔关键性筛孔通过率通过率 /% /%ac-25ac-252626.5.54.754.75ac-25cac-25c 40 40ac-20ac-2019194 4.75.75ac-20cac-20c 45 45ac-16ac-1616162.362.36ac-16cac-16c 38 38ac-13ac-1313.213.22.362.36ac-13cac-13c 40 40ac-10ac-109.59.52.362.36ac-10cac-10c 45 45 45土土 木木

41、 工工 程程 系系 表表8.168.16级配类型级配类型通过下列筛孔通过下列筛孔 / /mmmm的质量百分率的质量百分率 /% /%31.31.5 526.26.5 51919161613.13.2 29.59.54.74.75 52.32.36 61.11.18 80.60.60.30.30.10.15 50.00.07575粗粗粒粒式式ac-ac-25251001009 90 01001007 75 590906 65 583835 57 776764 45 565652 24 452521 16 642421 12 233338 824245 517174 413133 37 7中中粒粒

42、式式ac-ac-2020 1001009 90 01001007 78 892926 62 280805 50 072722 26 656561 16 644441 12 233338 824245 517174 413133 37 7ac-ac-1616 1001009 90 01001007 76 692926 60 080803 34 462622 20 048481 13 336369 926267 718185 514144 48 8细细粒粒式式ac-ac-1313 1001009 90 01001006 68 885853 38 868682 24 450501 15 538381

43、 10 028287 720205 515154 48 8ac-ac-1010 1001009 90 01001004 45 575753 30 058582 20 044441 13 332329 923236 616164 48 8砂砂粒粒式式ac-5ac-5 1001009 90 01001005 55 575753 35 555552 20 040401 12 228287 718185 51010土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料3 3）矿质混合料配合比设计计算矿质混合料配合比设计计算 材料选择与准备材料选择与准备 矿料配合比设计矿料配合比设计 对高速

44、公路和一级公路，宜在工程设计级配范围对高速公路和一级公路，宜在工程设计级配范围内计算内计算1 13 3组粗细不同的配合比，绘制设计级配曲线，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，且在计合成级配不得有太多的锯齿形交错，且在0.30.30.6mm0.6mm范围内不出现范围内不出现“驼峰驼峰”。当反复调整不能满意时，。当反复调整不能满意时，宜更换材料设计。宜更换材料设计。土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料（2 2）确定最佳沥青用量）确定最佳沥青

45、用量1 1）预估油石比或沥青用量）预估油石比或沥青用量 计算矿料混合料的合成毛体积相对密度计算矿料混合料的合成毛体积相对密度 计算矿料混合料的合成表观相对密度计算矿料混合料的合成表观相对密度 预估沥青混合料适宜的油石比或沥青用量。预估沥青混合料适宜的油石比或沥青用量。 确定矿料的有效相对密度确定矿料的有效相对密度 2 2）制备马歇尔试件）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通常为0.5%0.5%，对沥青碎石混合料可适当缩小间隔为，对沥青碎石混合料可适当缩小间隔为0.3%0.3%0.4%0.4%），取），取

46、5 5个或个或5 5个以上不同的油石比分别成型马歇尔试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。粒径较大的沥青混合料，宜增加试件数量。 土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料3 3）测定计算物理指标）测定计算物理指标 测定试件的毛体积相对密度和吸水率测定试件的毛体积相对密度和吸水率 确定沥青混合料的最大理论相对密度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在成型马歇尔试件的同时，采用真空法实测各

47、组沥青混合料的最大理论相对密度。当只对其中一组油石比测定最大理的最大理论相对密度。当只对其中一组油石比测定最大理论相对密度时，也可按式（论相对密度时，也可按式（8.118.11）计算其他不同油石比时）计算其他不同油石比时的最大理论相对密度。的最大理论相对密度。 计算试件的空隙率、矿料间隙率、有效沥青的饱和度等体计算试件的空隙率、矿料间隙率、有效沥青的饱和度等体积指标积指标 土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料4 4）测定力学指标）测定力学指标 采用马歇尔试验仪，测定马歇尔稳定度及流值采用马歇尔试验仪，测定马歇尔稳定度及流值5 5）确定最佳沥青用量（或油石比）确定最

48、佳沥青用量（或油石比） 绘制沥青用量与物理绘制沥青用量与物理- -力学指标关系图力学指标关系图 根据试验曲线，确定沥青混合料的最佳沥青用量根据试验曲线，确定沥青混合料的最佳沥青用量oacoacl l 确定沥青混合料的最佳沥青用量确定沥青混合料的最佳沥青用量oacoac2 2 确定最佳沥青用量确定最佳沥青用量oacoac通常情况下取通常情况下取oacoacl l及及oacoac2 2的中值作为计算的最佳沥青用量的中值作为计算的最佳沥青用量oacoac。 土土 木木 工工 程程 系系 图图8.68.6土土 木木 工工 程程 系系 图图8.68.6土土 木木 工工 程程 系系 图图8.68.6土土

49、木木 工工 程程 系系 图图8.68.6土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料 从图从图8.68.6中得出所对应的空隙率值和矿料间隙率值，检验是中得出所对应的空隙率值和矿料间隙率值，检验是否能满足热拌沥青混合料规定的最小值的要求。否能满足热拌沥青混合料规定的最小值的要求。oacoac宜位于宜位于凹形曲线最小值的贫油一侧。当空隙率不是整数时，按最凹形曲线最小值的贫油一侧。当空隙率不是整数时，按最小内插法确定，并将其画入图小内插法确定，并将其画入图8.68.6中。中。 检查图检查图8.68.6中相应于此中相应于此oacoac的各项指标是否均符合马歇尔试验的各项指标是否均

50、符合马歇尔试验技术标准。技术标准。 根据实践经验和公路等级、气候条件、交通情况，调整确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定最佳沥青用量oacoac。 土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料6 6）检验最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度）检验最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度 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 计算最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度计算最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度7 7）配合比设计检验）配合比设计检验 高温稳定性检验高温稳定性检验 水稳定性检验水

51、稳定性检验 低温抗裂性能检验低温抗裂性能检验 渗水系数检验渗水系数检验土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料2.2.生产配合比设计阶段生产配合比设计阶段 目标配合比确定之后，进入第二个设计阶段，应用实际施工目标配合比确定之后，进入第二个设计阶段，应用实际施工拌和机进行试拌，以确定施工配合比。拌和机进行试拌，以确定施工配合比。3.3.生产配合比验证阶段生产配合比验证阶段 生产配合比验证阶段，即试拌试铺阶段。按照规范规定的试生产配合比验证阶段，即试拌试铺阶段。按照规范规定的试验段铺设要求，进行各种试验验段铺设要求，进行各种试验, ,当全部满足要求时，便可进当全部满足要求

52、时，便可进入正常生产阶段。入正常生产阶段。 土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料沥青混合料配合比设计工程实例沥青混合料配合比设计工程实例 题目题目 试设计某高速公路沥青混凝土路面用沥青混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。合料的配合组成。 原始资料原始资料 1.1.道路等级道路等级 高速公路；高速公路；2.2.路面类型路面类型 沥青混凝土；沥青混凝土；3.3.结构层位结构层位 三层式沥青混凝土的上面层；三层式沥青混凝土的上面层；4.4.气候条件气候条件 最低月平均气温最低月平均气温

53、-8-8； 土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料5.5.材料性能材料性能（1 1）沥青材料）沥青材料 可供应可供应a a级级7070号和号和9090号两种道路石油沥青。经检验各项技术号两种道路石油沥青。经检验各项技术性能均符合要求。性能均符合要求。（2 2）矿质材料）矿质材料1 1）碎石和石屑）碎石和石屑 石灰石轧制碎石，饱水抗压强度石灰石轧制碎石，饱水抗压强度1212ompaompa，洛，洛杉矶磨耗率杉矶磨耗率12%12%，粘附性（水煮法），粘附性（水煮法）级，视密度级，视密度2.702.70g/cmg/cm3 3 。2 2）砂）砂 黄砂，细度模量属中砂，含泥量

54、及泥块量均黄砂，细度模量属中砂，含泥量及泥块量均1%1%，视密，视密度度2.652.65g/cmg/cm3 3。3 3）矿粉）矿粉 石灰石磨细石粉，粒度范围符合技术要求，无团粒石灰石磨细石粉，粒度范围符合技术要求，无团粒结块，视密度结块，视密度2.582.58g/cmg/cm3 3。 土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料 设计要求设计要求 1.1.根据道路等级、路面类型和结构层位，确定沥青混凝土类型，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

55、用图解法确定各种矿料的配合比，并依据题筛析结果，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。意对高速公路要求组配的矿质混合料的级配进行调整。2.2.通过马歇尔试验，确定最佳沥青用量。通过马歇尔试验，确定最佳沥青用量。3.3.最佳沥青用量按水稳定性检验和抗车辙能力校核。最佳沥青用量按水稳定性检验和抗车辙能力校核。 土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料 解解 1. 1.矿质混合料配合组成设计矿质混合料配合组成设计1 1）确定沥青混合料类型）确定沥青混合料类型 由题意，为使上面层具有较好的抗滑性，选用细由题意，为使上面层具有较

56、好的抗滑性，选用细粒式粒式ac-13cac-13c型沥青混凝土混合料。型沥青混凝土混合料。2 2）确定矿质混合料级配范围）确定矿质混合料级配范围 按表按表8.168.16查出细粒式查出细粒式ac-13ac-13型沥青混凝土的型沥青混凝土的矿质混合料级配范围，经调整后的工程级配范围如表矿质混合料级配范围，经调整后的工程级配范围如表8.188.18。 级配类型级配类型筛孔尺寸筛孔尺寸( (方孔筛方孔筛)/)/mmmm16.16.o o13.213.29.59.54.754.752.362.361.181.180.60.60.30.30.150.150.070.075 5ac-16ac-16沥青沥青

57、混凝土工程混凝土工程级配范围级配范围下限下限1001009090606030302020151510107 75 54 4上限上限10010010010080805353404030302323181812128 8表表8.18 8.18 矿质混合料要求级配范围矿质混合料要求级配范围 /%/% 土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料3 3）矿质混合料配合比设计）矿质混合料配合比设计 矿质集料筛分试验：矿质集料筛分试验： 现场取样进行筛分试验现场取样进行筛分试验: : 碎石：碎石：10102020mmmm、5 510mm10mm、3 35mm5mm 石屑石屑 黄砂黄砂

58、 矿粉矿粉 六种矿质集料的筛析结果列于表六种矿质集料的筛析结果列于表8.198.19。土土 木木 工工 程程 系系 表表8.198.19材料名称材料名称筛孔尺寸（方筛孔）筛孔尺寸（方筛孔）/ /mmmm16.16.o o13.213.29.59.54.754.752.362.361.181.180.60.60.30.30.150.150.070.075 5通过百分率通过百分率/%/%碎碎 石石10102020mmmm10010088.688.616.616.6o.4o.4o.3o.30.30.30.30.30.30.30.30.30.20.25 51010mmmm10010010010099.

59、799.78.78.70.70.70.70.70.70.70.70.70.70.70.60.63 35 5mmmm10010010010010010094.794.73.73.70.50.50.50.50.50.50.50.50.30.3石石 屑屑10010010010010010010010097.297.267.867.840.540.530.230.220.620.64.24.2黄砂黄砂10010010010010010010010087.987.962.262.246.446.43.73.73.13.11.91.9矿矿 粉粉1001001001001001001001001001001

60、0010010010099.899.896.296.284.784.7土土 木木 工工 程程 系系 第第8 8章章 沥青混合料沥青混合料 组成材料配合比设计计算组成材料配合比设计计算 采用图解法计算组成材料配合采用图解法计算组成材料配合比，如图比，如图8.78.7所示。由图解法确定各种材料用量为所示。由图解法确定各种材料用量为101020mm20mm碎石：碎石：5 510mm10mm碎石：碎石：3 35mm5mm碎石：石屑：黄砂：矿粉碎石：石屑：黄砂：矿粉=34.5%=34.5%24%24%10.5%10.5%11.5%11.5%：13%13%：6.5%6.5%。 调整配合比调整配合比 从图从