改性沥青混合料设计与施工讲稿

改性沥青混合料设计与施工改性沥青混合料设计与施工

前言1、改性沥青混合料设计1.1一般规定1.2确定矿料级配范围1.3材料的选择与准备1.4矿料配合比设计1.5马歇尔试验1.6确定最佳沥青用量1.7性能检测1.8配合比设计报告2、改性沥青路面施工2.1一般规定与准备2.2改性沥青混合料生产2.3改性沥青路面施工3、施工质量管理改性沥青混合料设计与施工前言改性沥青在世界各地的应用已日趋成熟，人们普遍认识到改性沥青能提高路面的使用性能，同时对改性沥青技术指标的要求也越来越苛刻，可对路面施工技术的要求却并非如此。矿料质量、配合比设计、施工工艺等对路面性能与使用寿命带来的负面影响远比沥青材料来得更大。众所周知，沥青在其混合料中的重量比只有5-6%，没人会否认它对整个路面性能所做的贡献远高于5-6%，但实际上它的作用也远非人们想象的那么大，现汇总了沥青结合料、矿料、沥青混合料等与沥青路面各种性能的有机联系。

沥青材料与沥青路面性能的关系抗老化性能水稳定性

抗疲劳性能

耐久性★★★★★★施工性能

★★☆

行车舒适性能

★★★

★★★

★★

路面透水性★★★

★★★

★

表面服务功能

★★★

☆

★★★

★★★

★★★★★★

★★★★★

★★★

★

★★★

低温抗裂性能

★★★

★★★

★★

高温抗车辙性能沥青混合料

矿料沥青结合料沥青路面注：表中★★★表示特别重要，★★表示比较重要，★表示有影响，☆表示几乎无关。研究表明，沥青结合料自身性能对其路面的贡献：抗高温车辙：29%抗低温开裂：87%疲劳：52％因此在改善沥青性能的同时，更要注重于对矿料质量的技术要求及其混合料物理力学性能的检验。

永久变形，%有这样一组关于矿料质量对混合料抗车辙性能影响的试验实例，即试验分两组，一组为矿料相同而沥青不同；另一组是矿料不同而沥青相同。

即使选用好的改性沥青，若矿料质量不好，混合料性能也要大打折扣。试验项目沥青A

沥青B

刚度@25℃,40ms,Mpa

53805800变形@60℃，700N,mm

3.22.2车辙@60℃,mm/千次循环0.120.04疲劳寿命@20℃,400u□,循环次数

4.90E+041.03E+06

用不同来源但具有相同PG等级的沥青，采用相同的混合料设计，其力学性能却有较大不同。上述两个实例说明沥青的性能如何只是一个方面，它不能预测混合料的性能，也就是说单凭沥青的性能并不能预测沥青路面性能。

为充分发挥改性沥青的性能，尽可能获得最大的投资效益比，对改性沥青路面的施工，应如同对改性沥青技术指标要求的一样严格，必须遵循其自身特点进行施工。其工序原则上同普通沥青路面一致：施工前准备混合料配合比设计拌制运输摊铺压实成型接缝开放交通等

1．改性沥青混合料设计1.1一般规定改性沥青混合料设计，应遵循《公路沥青路面施工技术规范》中关于热拌沥青混合料配合比设计的步骤进行：目标配合比设计生产配合比设计生产配合比验证确定矿料级配及最佳沥青用量。配合比设计我国仍采用马歇尔试验技术标准，按下面框图步骤进行：

在工程设计级配范围内设计1～3组不同的矿料级配确定试验温度对设计的每组级配，初选5组沥青用量，拌和混合料，分别制作马歇尔试件测定试件毛体积相对密度确定理论最大相对密度普通沥青用真空法或改性沥青用计算法不合格不合格计算VV、VMA、VFA等体积指标进行马歇尔试验，与马歇尔设计标准比较技术经济分析、确定1组设计级配及最佳沥青用量按规定进行车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验，检验配合比设计是否合理完成配合比设计、提交材料品种、配比、矿料级配、最佳沥青用量沥青混合料类型规范规定的矿料级配范围确定工程设计级配范围材料选择、取样材料试验其他材料,外掺剂等粗集料、细集料、矿粉沥青或改性沥青结合料合格合格1.2确定矿料料级配范围沥青混合料的设计计级配范围按工程程设计文件的规定定执行。目前有些工程单位位往往根据其工程程所在地的气候、、交通条件等，对对现行规范规定的的矿料级配范围进进行调整，自行确确定设计级配范围围，但其上下限差差值必须小于规范范级配范围的差值值。对夏季温度较高，，且高温持续时间间长，但冬季不太太冷的地区或者重重载路段应重点考虑抗车辙能能力的需要，减少少4.75mm及2.36mm的通过率，选用较较大的设计空隙率率。当采用密级配配混合料时，宜选选用粗型密级配沥沥青混合料。对冬季温度较低，，且低温持续时间间长的地区，或者者非重载路段，应应在保证抗车辙能能力的前提下，充充分考虑提高低温温抗裂性能，适当当增大4.75mm及2.36mm的通过率，选用较较小的设计空隙率率。当采用密级配配混合料时，宜选选用细型密级配沥沥青混合料。对夏季温度高，且且持续时间长，冬冬季又十分寒冷，，年温差特别大，，又属于重载路段段的工程，高温要要求和低温要求发发生矛盾时，应以以提高其高温抗车车辙能力为主，兼兼顾低温抗裂性能能的需要，在减少少4.75mm及2.36mm的通过率的同时，，适当增加0.075mm的通过率，使其级级配范围成S型，并取中等或偏偏高水平的设计空空隙率。对潮湿区、湿润区区等雨水、冰雪融融化对路面有严重重威胁的地区，在在考虑抗车辙能力力的同时还应重视视密水性的需要，，防止水损害破坏坏，宜适当减小设计空空隙率，但应保持持良好的雨天抗滑滑性能。对于旱地地区，受水的影响响很小，对密水性性及抗滑性能的要要求可放宽。对于路面不同层位位的考虑：表面层应综合考虑虑高温抗车辙、低低温抗开裂、抗滑滑的需要；中面层应重点考虑虑抗车辙能力；底面层重点考虑抗抗疲劳开裂性能、、密水性等。1.3材料的的选择与准备按相关试验规程规规定，在工程实际际使用的材料中选选取足够数量的沥沥青及矿料的代表表性试样，进行相相关试验。粗集料、细集料（（天然砂、人工砂砂、石屑）、填料料的质量规格必须须符合现行规范技技术要求。粗集料、细集料的的筛分试验，无论论是目标配合比设设计、生产配合比比设计，都必须用用水洗法确定0.075mm通过率，以确保配配合比设计的准确确性。混合料的合成毛体体积相对密度为各各种矿料的毛体积积相对密度的加权权平均值，4.75mm以下的集料和矿粉粉用表观相对密度度。矿料级配曲线的绘绘制：按泰勒曲线的标准准画法，其指数n=0.45，横坐标按X=100.45lgdi，纵坐标为普通坐标标。d1.0.0750.150.30.61.182.364.759.5X0.3120.4260.5820.7951.0771.4722.0162.745d113.2161926.531.537.55363X3.1933.4823.7624.3704.7235.1095.9696.452以图中原点与通过过集料最大粒径100%点的连线线作为最大密度线线，在级配曲线图图上绘制各级配范范围。1.4矿料配配合比设计各种矿料的配合比比例宜采用计算机机程序用试配法图图解法其其他计算方方法进行。对合成级配的要求求：设设计的合合成级配必须符合合设计级配范围的的要求。合合成成的级配曲线不得得有太多的锯齿形形交错。现现行规范“应使0.075、2.36、4.75mm在内的较多筛孔的的通过量接近设计计级配范围的中值值”，新规范已做做了修订。适适宜的VMA值由集料的公称最最大粒径确定。设计空隙率(%)4.759.513.216.019.026.531.537.52.015131211.511109.593.016141312.5121110.5104.017151413.5131211.5115.018161514.5141312.5126.019171615.5151413.513相应于下列公称最最大粒径(mm)时的VMA最小值(%)SUPERPAVE沥青混合料设计最大密度线：集料最大粒径：集料最大公称粒径径：控制点的功能为级级配必须通过其间间的校正范围，位位于公称最大粒径径、中等粒径（2.36mm）和最小粒径（0.075mm）。限制区为沿最大密密度级配线存在于于中等粒径与0.3mm粒径之间。（根据据最大公称粒径的的不同确定其界限限。）1.5马歇歇尔试验改改性沥沥青的粘温曲线，，目前一般是参考考基质沥青的粘温温曲线，在其基础础上提高15~20℃作为拌和或或压实温度，否则则按照改性沥青自自身的粘温曲线确确定等粘温度往往往偏高，甚至超过过200℃。例如如SHELLAH-90基质沥青与改性沥沥青的粘温曲线。。拌拌和为190～～203℃，压实实为175～182℃，这显然是是不允许的。予估适宜的沥青用用量，按每变化0.5%的间隔、、取取5个不同的的沥青用量，每每一组试件不少于于6个，计计算各各组试件的体积指指标：空空隙隙率、矿矿料料间隙率、沥沥青体积百分分率、沥沥青饱和度等体积积指标。理论最大相对密度度：对对于理论论最大相对密度的的确定，试验规程程中有三种方法：：计算法真空法溶剂法美国采用真空法，，欧洲采用溶剂法法，我国无明确规规定。用真空法或溶剂法法实测的理论最大大相对密度考虑了了集料吸收沥青的的影响。计算法没有考虑沥沥青与集料拌和后后，沥青被集料吸吸入孔隙中的损失失。不同的方法，空隙隙率将有所不同，，有资料报导，考考虑不考虑沥青被被集料吸入，试件件空隙率可能相差差1.5~2.0%空隙率：SHRP提出设计空隙率宜宜为4％，当施工工要求压实度达到到96%时的实际际空隙率为[1-96%×（1-4%）]=7.84%。空空隙率与热拌沥沥青混合料浸水条条件下的相对残留留稳定度之间的关关系：空空隙率小于4%空空隙率增大到到或超出D区域空空隙率在在B、C区域抗抗滑表层层AK的空隙率为4-10%，刚好是最最不利的空隙率，，工程实践中AK级配类型的面层往往往出现水损害破破坏也就不难理解解，新修订的规范范已不在有AK结构。流值：橡橡胶及及热塑性橡胶改性性沥青混合料的高高温韧性较大，流流值相应也要大些些，故为2~5mm（普通沥青混合料为为2~4mm）。马歇尔试验结果的的修正方法1.6确定最佳佳沥青用量（或油油石比）根根据沥沥青用量与马歇尔尔试验的结果绘制制曲线：当当相应应于试验的沥青用用量范围能出现密密度及稳定度峰值值时，求取密度、、稳定度、空隙率率范围中值的沥青青用量，取三者的的平均值为最佳沥沥青用量的初始值值为OAC1。当选择的沥青用量量范围没有使密度度及稳定度曲线出出现峰值，但涵盖盖设计空隙率全部部范围时，以空隙隙率中值或目标空空隙率所对应的沥沥青用量作为OAC1。各项指标均符合技技术标准OACmin~OACmax，的中值为OAC2。根据实线经验和公公路等级、气候条条件等因素确定最最佳沥青用量，通通常情况下取OAC1及OAC2的中值作为最佳沥沥青用量OAC。对粉胶比（（C＝P0.075/Pa）宜在1.0～1.2范围，不不得超过1.6。为进一步验验证最佳沥沥青用量是是否合适，，可计算沥沥青混合料料的沥青膜膜厚度。T=b/100-b×1/SGb×1/SAF式中：T———沥青膜厚度度（mm）SGb——沥青的相对对密度SAF———矿料的表面面积系数：：b———沥青含量（（%）标标准的沥沥青膜厚度度为：密密级配沥青青混凝土>5μm热压式沥青青混凝土>7μm排水式沥青青混凝土>12μm同时经改性性的沥青混混合料的低低温性能不不得低于未未改性基质质沥青混合合料指标，，破坏应变变不宜低于于1200με。1.7改改性沥青青混合料性性能检验七月平均最高气温(℃)>30℃（夏炎热区）

30℃~20℃(夏热区)<20℃夏凉区

气候分区1-11-21-31-42-12-22-32-43-2车辙试验动稳定度（次/mm）不小于（60℃,0.7Mpa）

15002000250030001000140017002000800气候条件与与技术指标标气候分区及及相应的技技术要求改性沥青混混合料高温温稳定性技技术要求改性沥青混混合料低温温抗裂性技技术要求年级端最低气温(℃)<-37.0℃(冬严寒区)-21.5℃~37℃(冬寒区)-9.℃~21.5℃(冬冷区)>-9.0℃(冬温区)气候分区

1-12-11-22-23-21-32-31-42-4弯曲试验破坏应变（με）不小于(-10℃,50mm/min)

300035002500300035002000250015002000气候分区及及相应的技技术要求气候条件与与技术指标标改性的沥青青混合料的的高温性能能不得低于于未改性的的基质沥青青混合料的的指标，动动稳定度不不应低于800次/mm。改性沥青混混合料的水水稳定性应应符合以下下两个指标标要求，达达不到要求求时应采取取抗剥落措措施：1．采采用“沥青青混合料马马歇尔稳定定度试验””方法测定定的48h浸水马歇尔尔稳定度试试验残留稳稳定度不应应小于80%2．采用用“沥青混混合料冻融融劈裂试验验”方法测测定的劈裂裂强度比不不应小于80%。1.8配配合比比设计报告告设计级配范范围选择说说明材材料选择与与试验结果果矿矿料料级配计算算表马马歇尔试验验结果最最佳沥青青用量确定定方法配配合比比设计检验验结果标标准配配合比曲线线最最佳沥青用用量配配合合比设计报报告必须得得到监理及及主管部门门的批准方方可交付生生产使用。。改性沥青混混合料路面面正式开工工前，必须须铺筑100~200m的试验路段段：2．改性沥沥青路面施施工2.1一一般规定定与标准试拌：上料料速度、数数量、时间间、温度。。试试铺铺：温度、、速度、宽宽度、自动动找平方式式。试试压：机械械组合、温温度、速度度、遍数、、松铺系数数、接缝方方法。验证沥青混混合料配合合比设计，，提出生产产用的矿料料级配和沥沥青用量倘若试验路路段的试验验未达到试试验目的时时，应重新新铺筑试验验路、直到到滿足要求求为止，提提出试验路路总结报告告，取得主主管部门的的批准。2.2改改性沥青青混合料生生产改改性沥沥青混合料料宜随拌随随用，若需需要贮存时时，其时间间不宜超过过24h（普通沥青混混合料72h），温降不应超超过10℃℃，且不得得发生结合合料老化，，滴漏。混混合料降温温过多，粗粗细集料颗颗粒离析，，应予以废废弃并找出出原因。拌拌和温度与与拌和时间间是改性沥沥青混合料料生产的两两个重要因因素。2.3改改性沥青青混合料路路面的施工工运运输：同普普通热拌合合沥青混合合料。摊摊铺：：连续、均均匀、不间间断的摊铺铺是保证路路面平正的的关键。压压实实：120℃前结束束碾压作业业。对于压实机机械的组合合及其碾压压方式一直直是个很有有争议的问问题：上面层是否否采用轮胎胎压路机先振动后静静压，还是是先静压后后振动有研究资料料对振动与与静态压路路机的结合合方式及压压实工艺提提出了新的的观点，即即为尽快获获得所要求求的压实度度，将振动动压路机用用于初压可可能是重要要手段。在在沥青混混合料处于于高温状态态时，把集集料颗粒碾碾压到它的的最后位置置、振动压压路机可促促进集料的的嵌挤，并并对先静压压后振动的的传统工艺艺提出质疑疑，认为先先用静态压压路机使混混合料定位位并压实，，继而使用用振动压路路机则可能能引起集料料断裂，并并导致混合合料密度减减少而不是是增大,据此，建议议使用高频频低幅的振振动压路机机进行初压压，再用一一台静态钢钢轮压路机机实施终压压的碾压步步骤，但这种做法法有人担心心会影响路路面的平正正度，工程程实践证明这种担担心是不必必要的。压路机必须须紧跟在摊摊铺机后面面碾压（两两者之间为为一人穿过过距离）。。碾碾压速度度为4km/h（（即一般人行行走的速度度）。振振动动频率宜为为35－50Hz。振幅宜为0.3~0.8mm。““紧跟、慢压压、高频、、低幅”。。接缝：接接缝施工工原则上同同普通热拌拌沥青混合合料一致，，美国联邦邦公路局提提出的纵向向接缝的三三种碾压方方法:静静载钢轮轮压路机先先从已压实实的路面这这边开始碾碾压，搭接接宽度为15cm。振动压路机机从未压实实的这边开开始，搭接接宽度也为为15cm。振动压路机机从未压实实的这边开开始，但不不搭接，而而是留约7.6cm宽，然后用用静载钢轮轮压路机压压实留下的的这部分。。首首先从从热混合料料这边开始始碾压，压压路机质量量主要由未未压实的热热混合料部部分承受，，并产生一一个把混合合料向接缝缝区挤压的的力，从而而获得较好好的效果。。若首先从已已压实的冷冷混合料这这边开始碾碾压时，接接缝区的压压实度将比比先从热混混合料这边边开始碾压压低1﹪~2﹪。3．施工质质量管理改改性沥青混混合料路面面施工前、、施工中、、竣工后的的质量管理理与检查，，整体上同同《公路沥沥青路面施施工技术规规范》的规规定一致，，但也略有有差异，《《公路沥青青改性沥青青路面施工工技术规范范》对不同同类型的改改性沥青规规定了不同同的检测项项目，这些些项目与改改性沥青技技术要求的的指标相对对应。对对于压