大学课件沥青混合料配合比设计ppt

沥青混合料配配合比设计长安大学：孙孙忠义一、混合料分分类1．按矿料级级配组成及空空隙率大小分分为：密级配配、半开级配配、开级配混混合料。1）密级配沥沥青混合料设计空隙率2～6%，按按最大粒径、、级配又分为为：密实型沥青混混凝土混合料料（以AC表示）、密实型沥青稳稳定碎石混合合料（以ATB表示）密实型沥青马马蹄脂碎石（（以SMA表示）。按关键性筛孔孔通过率的不不同又可分为为细型、粗型型密级配沥青青混合料。粗粗集料嵌挤作作用较好的也也称嵌挤密级级配沥青混合合料2）半开级配配沥青碎石混混合料由适当比例的的粗集料、细细集料及少量量填料(或不不加填料)与与沥青结合料料拌和而成，，剩余空隙率率在6%～12%（以AM表示）。3）开级配沥沥青混合料矿料级配采用用间断级配，，主要由粗集集料嵌挤组成成，细集料及及填料较少，，设计空隙率率大于18%的沥青混合合料。2．按矿料级级配种类分为为：连续级配配、间断级配配和沥青碎石石混合料。1）连续级配配混合料按级配原则，，从大到小各各粒级都有，，并按比例相相互搭配组成成。包括密级级配沥青混凝凝土、密级配配沥青石。2）间断级配配混合料连续级配的级级配组成中缺缺少1个或几几个粒级（或或用量很少））的混合料。。包括沥青马马蹄脂碎石（（SMA）、排水式沥青磨磨耗层（OGFC）和排水式沥青青碎石基层（（ATPB）。。3）沥青碎石混合合料3．按公称最最大粒径分为为：特粗式（公称称最大粒径等等于或大于31.5mm）粗粒式（公称称最大粒径为为26.5mm）中粒式（公称称最大粒径为为16mm或19mm）细粒式（公称称最大粒径为为9.5mm或13.2mm）砂粒式（公称称最大粒径小小于9.5mm）4．按制造工艺艺分为：热热拌沥青混混合料、冷冷拌沥青混混合料、再再生沥青混混合料等。。二、路面使使用性能气气候区沥青混合料料配合比设设计中，无无论是选择择原材料，，还是套用用混合料技技术标准，，都必须已已知道路所所在地区的的气候区和和雨量气候候区。沥青青路面使用用性能气候候分区由三三级区划组组成。1、一级区区划为高温分区区，以近30年内的的最热月平平均最高气气温的平均均值为最热热月平均最最高气温分分为夏炎热热区、夏热热区和夏凉凉区3个区区。高温分区指指标（一级级区划）:高温分区气气候候区名称最最热月平均均最高气温温（℃）1夏夏炎热热区＞＞302夏夏热区区20～303夏夏凉区区）＜＜202、二级区区划为低温分区区，以近30年内的的极端最低低气温的最最小值分为为冬严寒区区、冬寒区区、冬冷区区和冬温区区4个区。。低温分区指指标（二级级区划）低温气候区区气气候区名称称极极端最最低气温（（℃）1冬冬严寒区区＜＜-37.52冬冬寒区-37.5～～-21.53冬冬冷区-21.5～-9.04冬冬温区＞＞-9.0沥青路面温温度分区由由高温和低低温组合而而成，共12个温度度分区，其其中3个在在我国不存存在。温度度分区第一一个数字代代表高温分分区，第二二个数字代代表低温分分区，数字字越小表示示气候因素素越严重.气候区名气气候区区名1-1夏炎炎热冬严寒寒2-3夏热热冬冷1-2夏炎炎热冬寒2-4夏热冬温温1-3夏炎炎热冬冷3-1夏凉凉冬严寒不不存在1-4夏炎炎热冬温3-2夏凉冬冬寒2-1夏热热冬严寒3-3夏凉冬冬冷不不存在在2-2夏热热冬寒3-4夏夏凉冬温不不存在温度分区组组成:3、雨量分分区（三级级区划）以近30年年内的年降降雨量的平平均值分为为潮湿区、、湿润区、、半干区、、干旱区。。雨量分区指指标（三级级区划）雨量气候区区气气候区名名称年年降雨量（（mm）1潮湿区＞10002湿湿润区1000～～5003半半干区500～～2504干干旱区＜＜250道路所在地地区的气候候区和雨量量气候区，，可通过从从当地气象象部门获得得的相关资资料，按上上述各表中中规定的分分区指标确确定，也可可查图（见见规范）获获得。三、普通沥沥青混合料料配合比设设计按《公路沥沥青路面施施工技术规规范》（JTGF40—2004））规定，热拌拌沥青混合合料配合比比设计分为为：目标配配合比、生生产配合比比和生产标标准（或试试拌试铺））配合比三三个阶段进进行。（一）目标标配合比设设计1、矿料配配合比设计计A、条件：a、混合料类型型b、各种矿料筛筛分结果B、方法：a、图解法b、电算法C、矿料配合比比调整的原原则：a、粗、细类型型：沥青混凝土土按关键筛筛孔的通过过量分为粗粗型（C型）和细型型（X型）（见规规范表5.3.2-1）夏季温度高高，高温持持续时间长长，重载交交通量大的的道路宜采采用粗型。。AC—25C4.75mm筛上的通过过量小于40。ATB—30也称沥青稳稳定碎石，，本身就粗粗。b、使合成级配配曲线呈为为S形●减少最大公公称粒径附附近粗集料料的用量（（最大公称称粒径筛孔孔的通过量量应小，规规范规定范范围为90-100%，细则则为95-100%，应为为90-95%）。。●减少0.6nn附近筛孔细细料的用量量●适当提高石石粉用量c、曲线应顺畅畅，避免出出现锯齿形形或犬牙形形●方法：马歇歇尔法●做法：保持持矿料配合合比例不变变，改变沥沥青用量，，制作至少少5个油石石比的马歇歇尔试件，，测定试件件的体积指指标和稳定定度、流值值，结合技技术标准，，按规定的的方法确定定沥青用量量。●步骤：（1）、确定定拌和温度度及击实温温度a、用粘度-温温度曲线确确定（见下下）b、查表：拌和和温度：140—160℃击实温度：：130——150℃改性沥青比比普通沥青青高10——20℃2、确定沥沥青用量（2）、试试件成型a、配料：按每每次拌和一一个试件配配料，一般般矿料为1200g。b、烘料：矿料料烘干，并并加热至比比拌和温度度高出10-20度c、拌和：矿料料+沥青→拌匀+矿粉粉→拌匀，拌和时间3min，设定90s拌和温度150—160度d、装模：通过漏斗一一次装入，，插上温度度计，接接近击实温温度时，沿沿周边插捣捣15次，，中间均匀匀插捣10次。e、击实：温度140—150度，两面面各击75次，高度度误差±1.3mm。f、脱模编号：：次日。（3）、测测试a、测高：画十十字，取4个高度的的平均值b、称空气中质质量c、称表干质量量d、称水中质量量e、测稳定度、、流值f、实测最大毛毛体积相对对密度（4）、计计算（程序序）a、毛体积相对对密度b、空隙率c、矿料间隙率率d、饱和度（5）、确确定沥青用用量A、绘制沥青用用量与马歇歇尔指标关关系图。以以沥青用量量为横坐标标，以密度度、空隙率率、矿料间间隙率、饱饱和度、稳稳定度和流流值分别为为纵坐标，，按试验结结果绘制成成沥青用量量与各项指指标的关系系曲线（如如图)。B、确定最佳沥沥青用量初初始值(OAC1)从图中分别别取对应于于稳定度最最大值的沥沥青用量a1，对应于密度度最大值的的沥青用量量a2，对应于设计计空隙率中中值的沥青青用量a3，对应于沥青青设计饱和和度中值的的沥青用量量a4，OAC1＝＝(a1+a2+a3+a4)／3如果在所选选择的沥青青用量范围围未能函盖盖沥青饱和和度的要求求范围，按按下式计算算初始值OAC1。。OAC1＝＝(a1+a2+a3)／3对所选择的的沥青用量量范围，密密度和稳定定度没有出出现峰值（（最大值经经常出现在在曲线的两两端）时，，可直接以以目标空隙隙率所对应应的沥青用用量a3作为OAC1，，但OAC1必须界OACmin+OACmax的范围内，，否则应重重新进行配配合比设计计。C、确定最佳沥沥青用量中中值(OAC2)①按沥青混合合料技术标标准对稳定定度、流值值、空隙率率和饱和度度的要求，，分别确定定满足各单单个指标要要求的沥青青用量范围围（见图））。②画综合合图，将满满足各单个个指标要求求的沥青用用量范围，，等比例移移到同一坐坐标图上，，确定满足足稳定度、、流值、空空隙率和饱饱度要求的的共同沥青青用量范围围OACmin～OACmax，其中值为OAC2。OAC2＝＝(OACmin+OACmax)／2D、确定沥青最最佳用量(OAC)OAC=（（OAC1+OAC2）/2E、检查从关系图中中反查出OAC对应的各项项指标值，，检查各项项指标是否否满足技术术标准的要要求，OAC宜位于矿料料间隙率曲曲线凹形最最小值的贫贫油一侧。。对于高速公公路、一级级公路的密密级配沥青青混合料，，沥青用量量确定后，，还应进行行有关验证证试验，如如果验证试试验结果达达不到技术术标准的要要求，应调调整配矿料料配合比或或更换材料料重新进行行配合比设设计试验。。验证试验验项目包括括：1）动稳定定度检验2）水稳性性检验（1）残留留稳定度（2）残留留强度比3）低温抗抗裂性能检检验4）渗水系系数检验3、配合比比检验为高温稳定定性检验指指标试件尺寸：：300×300×50mm试验温度：：60℃橡胶轮着地地压力：0.7MPa（等同后轴100KN汽车轮胎的的着地压力力）橡胶轮速度度：往返42次/min试验时间：：1h，测45min-60min的变形①动稳定度检检验a、残留稳定度度：最佳沥青用用量下，浸浸水（60℃）48h的稳定度与与标准稳定定度之比。。b冻融劈裂强度比：是将马歇尔尔试件在规规定条件下下真空度饱饱水，在负负温下快速速冻结，在在高温下溶溶解并恒温温一定时间间后进行劈劈裂抗拉试试验，称为为冻融劈裂裂。劈裂温度为25℃，加载载速率为50mm／min。其劈裂强度与未经经冻融试件的的劈裂强度比称为为冻融劈裂强度比。②水稳定定性能检验验意义：本方法名为为冻融劈裂裂，其真正正含义是检检验沥青混混合料的抗抗水害能力力，不过条条件比一般般的浸水更更苛刻一些些，比残留留稳定度更更难满足。。它不同于于抗冻性试试验，抗冻冻性试验的的冻融循环环次数多达达几十次，，甚至数百百次。所以以它虽然是是冻融循环环试验，由由于是评价价混合料的的水稳定性性，对南方方非冰冻地地区也是适适用的。沥沥青混合料料水稳性能能应符合要要求。③.低温温性能检验验（对密级配沥沥青混合料料）方法概要：：将车辙试板板加工成棱棱柱体试件件在，在-10℃的的试验温度度下，以50mm／min的速率加载载进行弯曲曲试验，测测定破坏强强度、应变变、劲度模模量，综合合评价沥青青混合料的的低温温抗抗裂裂性性能能。技术术标标准准：：低温温弯弯曲曲破坏坏应应变变应符符合合下下表表的要要求求。。改性性沥沥青青混混合合料料低低温温弯弯曲曲破破坏坏应应变变技技术术要要求求表表3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（）年极端最低气温(℃)及气候分区＜-37.0℃-21.5℃～-37.0℃-9.0℃-21.5℃＞-9.0℃1.冬严寒区2.冬寒区3.冬冷区4.冬温区1-12-11-22-23-21-32-31-42-4改性沥青混合料，不小于300035002500300035002000250015002000④.渗渗水水性性能能检检验验混合料渗水系数（ml/min）要求密级配沥青混凝土，不大于1204.配配合合比比修修正正与与材材料料更更换换1））矿矿料料配配合合比比修修正正当不不能能确确定定共共同同范范围围时时，，可可以以通通过过调调整整VMA来解解决决，，即即通通过过调调整整矿矿料料配配合合比比例例，，在在规规定定的的级级配配范范围围内内修修正正合合成成级级配配。。对对VMA小的的情情况况，，通通过过使使合合成成级级配配曲曲线线向向级级配配范范围围的的下下限限移移动动的的方方法法来来处处理理；；对对VMA大的的情情况况，，通通过过使使合合成成级级配配曲曲线线向向级级配配范范围围的的上上限限移移动动的的方方法法来来处处理理。。另另外外，，还还可可以以通通过过增增加加砂砂（（尤尤其其细细砂砂））用用量量增增加加VMA；；减小小石石粉粉用用量量减减小小VMA的方方法法来来处处理理。。2））.更更换换材材料料矿料料配配合合比比修修正正是是在在限限定定的的合合成成级级配配范范围围内内，，在在矿矿料料品品种种、、规规格格、、级级配配不不变变的的前前提提下下的的比比例例调调整整，，对对混混合合料料的的空空隙隙率率略略偏偏大大或或偏偏小小，，能能够够奏奏效效。。如如果果问问题题比比较较严严重重，，如如空空隙隙率率过过大大或或过过小小，，很很难难奏奏效效，，此此时时必必须须考考虑虑更更换换材材料料。。在配配合合比比修修正正或或更更换换材材料料时时，，要要明明确确影影响响沥沥青青混混合合料料性性能能的的相相关关因因素素及及影影响响结结果果，，结结合合配配合合比比存存在在的的实实际际问问题题，，采采取取有有效效的的解解决决措措施施，，使使问问题题得得以以解解决决。。影影响响混混合合料料性性能能的的因因素素见见规规范范。。（二二））生生产产配配合合比比调调整整1））确确定定各各热热料料仓仓矿矿料料配配合合比比例例：：根据据拌拌和和楼楼的的生生产产能能力力和和矿矿料料的的配配合合比比例例，，确确定定各各冷冷料料仓仓的的流流量量，，经经反反复复调调整整使使合合成成级级配配满满足足目目标标配配合合比比要要求求。。通通过过烘烘干干鼓鼓向向拌拌和和楼楼送送料料，，从从各各热热料料仓仓分分别别取取样样，，做做筛筛分分试试验验，，用用图图解解法法或或电电算算法法确确定定各各热热料料仓仓矿矿料料配配合合比比例例。。2））确确定定沥沥青青用用量量：在在目目标标配配合合比比设设计计确确定定的的最最佳佳沥沥青青用用量量的的基基础础上上，，±±0.3%成成型型3个个沥沥青青用用量量的的马马歇歇尔尔试试件件，，测测定定全全部部指指标标值值，，结结合合经经验验确确定定生生产产配配合合比比的的沥沥青青用用量量。。四、、SMA配合合比比设设计计SMA混合合料料配配合合比比设设计计仍仍按按热热拌拌沥沥青青混混合合料料的的目目标标配配合合比比、、生生产产配配合合比比和和试试拌拌试试铺铺配配合合比比的的三三个个阶阶段段进进行行，，分分阶阶段段确确定定矿矿料料配配合合比比和和最最佳佳沥沥青青用用量量。。（一一））目目标标配配合合比比设设计计1.确确定定矿矿料料配配合合比比例例（1））粗粗集集料料骨骨架架的的分分界界筛筛孔孔SMA的矿料料级配配采用用间断断级配配，其其级配配类型型分为为中粒粒式和和细粒粒式两两类:a、中粒式式：包括SMA—20、、SMA——16,粗集料料骨架架的分分界筛筛孔为为4.75.b、细粒式式：包括SMA—13、、SMA——10,粗集料料骨架架的分分界筛筛孔为为2.36(2)确确定矿矿料初初步级级配根据设设计的的SMA混合料料类型型，按按其级级配要要求，，调整整各种种矿料料的比比例，，设计计3个个粗细细不同同的初初步矿矿料级级配。。3个个级配配4.75mm（（或2.36mm)筛孔的的通过过率分分别为为中值值、中中值+3％％、中中值-3％％，其其矿粉粉数量量宜相相同，，使0.075mm通过率率为10％％左右右。（3）确确定各各初试试级配配粗集集料捣捣实状状态下下的松松装装空隙隙率a、筛除各各级配配中小小于粗粗集料料骨架架分界界筛孔孔的料料，用用捣实实法测测定粗粗集料料骨架架混合合料的的毛体体积相相对密密度。。b、计算粗粗集料料骨架架混合合料的的平均均毛体体积相相对密密度（（类似似理论论密度度计算算）c、计算松松装空空隙率率（4））确定定SMA混合料料试件件中的的粗集集料骨骨架间间隙率率a、予估SMA混合料料的油油石比比（一一般取取6%），，也可用用谢伦伦堡析析漏试试验和和肯塔塔堡飞飞散试试验确确定，，作为初初试油油石比比，制制作马马歇尔尔试件件，用用表干干法测测定试试件的的毛体体积相相对密密度。。b、计算SMA混合料料的最最大理理论相相对密密度，，其中中纤维维部分分的比比例不不得忽忽略。。c、计算试试件的的空隙隙率、、集料料间隙隙率、、饱和和度（（同普普通沥沥混））。d、计算粗粗集料料骨架架间隙隙率（4））确定定矿料料级配配条件：：a、松装空空隙率率大于于粗集集料骨骨架间间隙率率b、VMA＞＞16．5％从3个个初步步级配配的试试验结结果中中选择择同时时满足足上述述两个个条件件要求求的级级配作作为设设计级级配。。当有1个以以上的的级配配同时时符合合上述述两个个条件件要求求时，，以4.75mm筛上通通过率率大的的级配配为设设计级级配。。2.确确定最最佳沥沥青用用量a、马歇尔尔试验验根据初初试油油石比比试验验的空空隙率率情况况，以以0.2％％～0.4％为为间隔隔，取取3个个以上上不同同的油油石比比，拌拌制混混合料料，制制作马马歇尔尔试件件，每每一组组的试试件数数不得得少于于6个个，其其中两两个用用于真真空法法实测测理论论最大大毛体体积相相对密密度，，其余余用作作马歇歇尔稳稳定度度试验验。若初试试油石石比的的空隙隙率及及各项项体积积指标标恰好好符合合设计计要求求时，，可直直接作作为最最佳油油石比比。b、稳定度度试验验进行马马歇尔尔稳定定度试试验，，检验验稳定定度和和流值值是否否符合合技术术标准准要求求。技技术标标准表表中的的稳定定度和和流值值并不不作为为配合合比设设计可可以接接受或或者否否决的的唯一一指标标，允允许根根据同同类型型SMA工程的的经验验予以以调整整，放放宽标标准时时应符符合表表注的的规定定，对对改性性沥青青SMA试件的的流值值可不不作要要求。。c、确定OAC绘制各各项体体积指指标与与油石石比的的关系系曲线线，根根据希希望的的设计计空隙隙率，，确定定最佳佳油石石比OAC。马歇尔尔试件件的设设计空空隙率率VV应符合合规范范的要要求，，在炎炎热地地区空空隙率率宜选选择靠靠近上上限，，寒冷冷地区区空隙隙率可可选择择靠近近中、、下限限。当当击实实次数数为75次次时，，设计计空隙隙率不不宜超超过4％。。3.配配合比比检验验与调调整（1））检验验：：按确定定的矿矿料级级配和和最佳佳沥青青用量量，进进行下下列配配合比比检验验试验验。①谢谢伦堡堡沥青青析漏漏试验验：试试验温温度应应该与与生产产时的的最高高出料料温度度一致致，无无明确确要求求时，，非改改性沥沥青混混合料料的试试验温温度宜宜为170℃，，改性性沥青青混合合料的的试验验温度度宜为为185℃℃。②肯肯塔堡堡飞散散试验验：标标准的的试验验温度度为20℃℃，水水中养养护时时间为为20h。在多雨雨潮湿湿地区区，也也可进进行浸浸水飞飞散试试验，，试验验温度度为60℃℃，水水中养养护时时间为为48h。③车辙辙试验验：对对混合合料的的高温温抗车车辙能能力进进行验验证，，其试试验温温度为为60℃，，荷载载压强强为0.7MPa。如有特殊需需要，可根根据情况提提高试验温温度或荷载载强度。④水稳定定性检验：