沥青混合料试验2

1、学 习 情 境 4-2沥青混合料试验 福建交通职业技术学院黄玉萍学 习 目 的能够进行沥青混合料目标配合比设计能进行沥青混合料拌和，制作试件，测定沥青混合料的毛体积密度和表观密度能用马歇尔试验仪测定沥青混合料的流值和稳定度，确定沥青的最佳用量学习任务书 某工地计算某公路面层沥青混合料中各种矿质材料的配合比，用马歇尔试验的稳定度等指标确定沥青最佳用量。 (1)设计原始资料；混合料种类中粒式沥青混合料，最大粒径25mm。 沥青混合料制备条件与施工设备：沥青混合料在工厂拌和，用摊铺机铺筑压路机碾压。 (2)组成材料技术性质：沥青材料：环烷中间基石油沥青，测定针入度、软化点、延度三大指标，试验结果符合

2、技术要求。矿质材料：碎石、砂、矿粉等分别进行筛分析。要求：1）用矩形图解法确定矿质混合料级配组成。 2）确定沥青混合料的沥青最佳用量。何为沥青混合料?沥青路面越来越多地被应用于不同等级的公路，其原因何在？地方道路高速公路城市道路1沥青混合料是一种粘弹性材料，具有良好的力学性能，铺筑的路面平整无缝，振动小，噪音低，行车舒适。2路面平整且有一定的粗糙度，耐磨好，无强烈反光，有利于行车安全。3施工方便，施工时不需要养护，能及时开通交通。4维修简单，旧沥青混合料可再生利用。1沥青路面容易老化。2温度稳定性差。 但是！沥青混合料 概述 老化定义？在长期的大气因素作用下，因沥青塑性降低，脆性增强，粘聚力减

3、小，导致路面表面产生松散，引起路面破坏。沥青路面老化现象夏季高温沥青易软化，路面易产生车辙、波浪；冬季低温时易脆裂，在车辆重复作用下易产生开裂。波浪车辙泛油温度稳定性差的表现：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.再生沥青混合料目前公路与城市道路路面多采用复合类的沥青混合料，如AC-16F既属于热拌沥青混

4、合料、又属于密级配的、中粒式沥青混合料。 沥青混合料 分类热拌沥青混合料种类 沥青混合料 分类（3） 耐久性 沥青混合料 技术性质和技术标准1.技术性质2.技术标准马歇尔试验稳定度（0.1mm）车辙试验动稳定度（次mm）（1）高温稳定性（2）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（%）（4） 抗滑性（5）施工和易性公路沥青路面施工技术规范 JTG F40-2004 就是马歇尔试验指标要求参考规范沥青混合料的拌合沥青混合料的运输沥青混合料的摊铺沥青混合料的碾压沥青路面的施工有着严格的程序这就是建材课程要解决的问题这是路面施工要解决的问题

5、沥青混合料 学习内容沥青混合料的拌合拌制沥青混合料，需解决以下问题：1.对原材料有何要求？如何对其检测？2.怎样配制沥青混合料？即如何进行配合比设计？ 沥青混合料 学习内容沥青材料沥青混合料组成材料 粗集料细集料填料基质沥青改性沥青各种粒径的碎石（方孔筛）天然砂机制砂石屑矿粉最好都是碱性材料沥青混合料 材料组成沥青材料针入度 针入度指数 软化点延度 蜡含量 闪点 溶解度 密度压碎值 磨耗值 表观相对密度吸水率 坚固性 针片状颗粒含量0.075mm颗粒含量 软尽弱颗粒含量磨光值 粘附性 破碎面要求粗集料细集料填 料表观密度 含水量 粒径范围 外观亲水系数 塑性指数 加热安定性原材料名称技术指标执

6、行标准1.公路工程集料试验规程JTG E42-20052.公路沥青路面施工技术规范JTG F40-2004 公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTJ 052-2000 原材料的技术要求（P204P207） 表观相对密度 坚固性含泥量 砂当量 亚申蓝值 棱角性沥青混合料 原材料技术要求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配合比设计三个阶段目标配合比与生产配合比都是两方面的设计，二者有何区别？ 沥青混合料 配合比阶段设计内容矿料通过皮带输入拌和楼干燥筒加热

7、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确定生产配合比最佳沥青用量OAC图解法确定热料比例生产配合比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比设计关系图成型3组马歇尔试件 沥青混合料 配合比阶段设计区别（一）确定工程级配范围（合成级配）目标配合比设计根据设计类型查施工技术规范，确定C或F型类型及级配范围，并计算级级配中值。

8、69.5131824.53448708495规范中值4579132034607690规范下限81418263648628092100规范上限0.0750.150.30.61.182.364.759.513.216.0筛孔尺寸AC-16F沥青混凝土合成级配要求一、矿料组成设计 目标配合比设计步骤目标配合比设计1此处取样的集料为冷料，可以从料场直接取样。3料场取样尽量要有代表性、均匀性。4其他指标也需检测，只是配合比设计时不使用。2矿粉直接从包装袋中取样。一、矿料组成设计（二）取样各种集料（冷料）筛分（水洗法） 目标配合比设计步骤目标配合比设计一、矿料组成设计（1）试验时取样方法采用四分法。四分法

9、取样立面图平面图（二）取样各种集料筛分（水洗法）4筛分试验（4）采用通过百分率进行下一步计算。（2）水泥混凝土用集料可采用干筛法试验。（3）沥青混合料及基层用集料用水洗法试验。 目标配合比设计步骤目标配合比设计（三）用图解法或试验算法确定各种矿料的组成比例1绘制矩形图框。2连接对角线，表示设计级配中值（即平均值）。3采用数学坐标绘制纵坐标，表示集料通过百分率（%）。4用以下方法绘制横坐标，表示筛孔尺寸（mm）：（1）先计算每个筛孔的设计级配中值（通过率）；（2）在纵坐标上根据每个筛孔的设计级配中值，平行作直线与对角线相交；（3）根据交点作垂线，与横坐标的交点即为每个筛孔的位置。5在矩形图上绘制

10、出各集料的通过百分率的筛分曲线。6按照各集料曲线重叠、相接、相离三种情况确定各集料的用量比例。7根据确定的集料比例计算矿料的合成级配，判断其是否在工程级配范围内，否则需进 行比例调整，重新计算直到满足标准为止。一、矿料组成设计 目标配合比设计步骤 目标配合比设计步骤AC-16F矿料合成级配曲线示例纵坐标为数学坐标横坐标为泰勒曲线的横坐标二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（一）测定沥青与集料的相对密度1测定沥青的相对密度 （b）非经注明，测定沥青密度的标准水温为15。沥青与水的相对密度是指25相同温度下的密度之比。可以测定15密度，换算得相对密度（25/25）二者换算关系为：沥青与水的相对密度

11、（25/25） 沥青的密度（15）0.996公路工程集料试验规程 JTG E42-20052测定集料毛体积相对 密度（ ） 与表观相对密度（ ）（网篮法）公路工程沥青及沥青混合料试验规程 JTJ 052-2000 测定标准测定标准 目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（二）预估计算沥青用量1计算矿料的合成毛体积密度（sb ）2计算矿料的合成表观相对密度（ sa ）100sb=P22+P11Pnn100sa=P2 2+P1 1Pn nP1、P2Pn各种矿料的比例, 其 和为1001、2 n各种矿料相应的 毛体积相对密度1、2n各种矿料 相应的表观相对密度 目标配合比设计步骤二、

12、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（二）预估计算沥青用量3预估沥青混合料适宜的油石比（Pa）或含油量（Pb ）PaPb=Pa+100Pa1Pa=sbsb1Pa1已建类似工程标准油石比,%sb矿料合成毛体积相对密度sb1矿料合成毛体积相对密度 目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（三）马歇尔试验1按照确定的矿料比例配料，根据预估的油石比为中值，以0.5%的间隔成型5组马歇尔试件。（1）按确定的矿料比例，计算本次成型试件所需矿料的数量。（3）试模、套筒及击实座等应置于100烘箱中加热1h。（4）拌合时先加入粗细集料到拌合机，再加入热沥青（沥青采用 减量法称量），拌和11.5min，

13、再加入加热后的矿粉，继续 拌和， 标准拌合时间共3min。（5）成型马歇尔试件时试模上下要垫滤纸，试件周边插捣15次， 中间插捣10次，应先成型1个试件进行高度校核，校核公式 如下：要求试件高度调整后的混合料质量 =所得试件高度原用混合料质量（6）根据调整后的混合料质量进行称量，成型所有试件。（2）烘料时，粗细可混合加热，矿粉单独加热。公路工程沥青及沥青混合料试验规程 JTJ 052-2000 测定标准 目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（三）马歇尔试验2冷却、脱模（1）冷却方法有三种试件横置室温冷却：12h以上电风扇吹：1h以上浸水冷却：3min以上最好，但时间太长。较好

14、，但冷却效果不好，时间一般需延长。工程上常采用室温下用电风扇吹12h以上冷却（2）脱模3高度测量测量工具：游标卡尺测量方法：四个方向测量，取平均值。合格判断：标准试件63.51.3mm；超出此范围作废。公路工程沥青及沥青混合料试验规程 JTJ 052-2000 测定标准局限性大，只能用于测定稳定度和流值。 目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（三）马歇尔试验4马歇尔试件密度测定（1）通常采用表干法测定毛体积相对密度（2）对于吸水率大于2%的试件，宜改用蜡封 法测定毛体积相对密度。maf =mw+mfSa =mwmfmamf100公路工程沥青及沥青混合料试验规程 JTJ 052

15、-2000 测定标准 目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（三）马歇尔试验5马歇尔稳定度、流值测定公路工程沥青及沥青混合料试验规程 JTJ 052-2000 测定标准标准马歇尔试件养护温度为60养护时间为3040min 目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（三）马歇尔试验6马歇尔物理指标计算（1）确定矿料的有效相对密度（ se ）公路沥青路面施工技术规范 JTG F40-2004 计算标准se矿料的有效相对密度,无量纲Pb试验采用的沥青含量,%t试验沥青含量条件下实测的混合料 的最大理论相对密度,无量纲b沥青的相对密度(25/25),无量纲 C合成矿料的沥青

16、吸收系数 wx合成矿料的吸水率,%sb矿料的合成毛体积相对密度,无量纲sa矿料的合成表观相对密度,无量纲 目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（三）马歇尔试验6马歇尔物理指标计算（2）确定沥青混合料的最大理论相对密度（ ti ）100ti=Paib+100se+Pai或100ti=Pbib+sePsi公路沥青路面施工技术规范 JTG F40-2004 计算标准ti相对于计算沥青用量Pb时的混合料 最大理论相对密度,无量纲Pai所计算的沥青混合料中的油石比,%Pbi所计算的沥青混合料中的沥青含量, Pbi= Pai (1+ Pai),%Psi所计算的沥青混合料中的矿料含量 Ps

17、i= 100Pbi,%se矿料的有效相对密度,无量纲b沥青的相对密度(25/25),无量纲 目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（三）马歇尔试验6马歇尔物理指标计算公路沥青路面施工技术规范 JTG F40-2004 计算标准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,%f试件的毛体积相对密度,无量纲t混合料的最大理论相对密度,实测或 计算,无量纲Ps各种矿料占沥青混合料总质量的百分 率之和, PS=100PS,%sb矿料的合成毛体积相对密度,无量纲 目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（四）最佳沥青用量确定1将不同油石比（或含油

18、量）的马歇尔试验的所有指标点绘于图上：毛体积相对密度(%)油石比稳定度(KN)(%)油石比规范要求5KNa1=5.9%a2=5.28% 目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（四）最佳沥青用量确定1将不同油石比（或含油量）的马歇尔试验的所有指标点绘于图上：空隙率(%)(%)油石比流值(mm)油石比(%)规范要求24.5mm 规范要求36%a3=5.32% 目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（四）最佳沥青用量确定1将不同油石比（或含油量）的马歇尔试验的所有指标点绘于图上：饱和度油石比(%)(%)间隙率(%)(%)油石比规范要求7085%规范要求14% a4无法

19、确定 目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（四）最佳沥青用量确定2确定OAC1（1）从上述图上找出毛体积密度最大值对应沥青用量a1、稳定度最大值对应沥青用量a2、 目标空隙率（或中值）对应沥青用量a3、沥青饱和度范围内的中值对应沥青用量a4（2）计算OAC1=（ a1 +a2+ a3+ a4 ）4a1=5.9%； a2=5.28%； a3=5.32%； a4无法确定如果所选择的沥青用量范围未能涵盖沥青饱和度的要求范围，只取a1、a2、a3计算OAC1=（ a1 +a2+ a3）3=5.50% 目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（四）最佳沥青用量确定3确定O

20、AC2（1）从上述图上找出符合规范要求的各物理指标的用油量，绘于下图，找出满足所有指 标的公共沥青用量范围，并查出最大值OACmax和最小值OACmin。公共沥青用量中OACmax=5.78%OACmin=5.37%（2）计算OAC2=（OACmax+OACmin）2OAC2=5.58% 目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（四）最佳沥青用量确定4最佳沥青用量OAC=（OAC1+OAC2）2OAC=（OAC1+OAC2）2 = 5.54% 目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（四）最佳沥青用量确定（1）计算沥青结合料被集料吸收的比例及有效沥青含量（2）根据需

21、要计算有效沥青的体积百分率及矿料的体Pba被集料吸收的沥青结合料比例,%Pbe有效沥青膜用量,%se矿料的有效相对密度,无量纲sb材料的合成毛体积相对密度,无量纲b沥青的相对密度(25/25),无量纲Pb沥青含量,%PS各种矿料占沥青混合料总质量的百分率之和, PS=100PS,%Vbe有效沥青体积百分率,%Vg矿料的体积百分率,%f 试件的毛体积相对密度,无量纲VV试件的空隙率,%积百分率5 检验最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度 目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（四）最佳沥青用量确定（3）计算最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度FB粉胶比,无量纲P0.075矿料中0.075mm的通过率,%Pbe有效沥青含量,%SA集料的比表面积,m2kgPi各种粒径的通过率,%FAi相应于各种粒径的集料的表面积系数DA沥青膜有效厚度,mb沥青的相对密度(25/25),无量纲5 检验最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度 目标配合比设计步骤生产配合比设计一、矿料组成设计1取样各种集料，此处