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1、青海省沥青路面施工技术沥青混合料目标配合比设计江苏省交通科学研究院道路工程研究所青海 共和,沥青混合料目标配合比设计,维姆法马歇尔法SuperpaveGTM,沥青混合料设计方法的发展,目的:获得符合设计要求的、经济的集料与沥青的混合物已有的沥青混合料设计方法马歇尔法 维姆法新方法 Superpave旋转压实法,沥青混合料设计的要求,有足够的沥青保证路面的耐久性在交通荷载作用下有足够的稳定性有足够的空隙率不能过大，以防止环境破坏不能过小，以便在交通荷载作用下有进一步压密的空间有足够的工作性,马歇尔法,在20世纪30年代末由美国密西西比州公路局 Bruce Marshall发明试验方法、试验设备较
2、简单，是目前我国应用范围最广的混合料设计方法。,仪器设备检定和检查,进行配合比设计前应对马歇尔击实仪的锤重、落高，烘箱温度，电子秤等进行检定，以保证试验结果的准确性。,目标配合比设计的主要步骤与内容,目的与流程原材料的试验和选择选择级配选择合适的沥青用量设计沥青混合料性能验证配合比设计中应该注意的问题,目的与流程,沥青混合料目标配合设计的目的,确定集料、沥青和空隙的比例，以满足下列要求：,目标配合比设计的流程,原材料的试验和选择,集料矿粉沥青外加剂,集料,石料压碎值 洛杉矶磨耗损失 密度 吸水率 对沥青的粘附性 坚固性 细长扁平颗粒含量水洗法0.075mm颗粒含量 砂当量软石含量 石料磨光值（
3、上面层）,压碎值,磨耗值,砂当量,矿粉,视密度 含水量 粒度范围 0.6mm（%）0.15mm（%）0.075mm（%）外观 亲水系数 塑性指数,沥青,普通重交沥青针入度（25，100g，5s）延 度（5cm/min，15）软化点（环球法）溶解度（三氯乙烯）薄膜加热试验163，5h质量损失针入度比 延度（15）闪点（COC）含蜡量（蒸馏法）密度（15）动力粘度（绝对粘度，60）,针入度（25，100g，5s）针入度指标PI 延 度（5cm/min，5）软化点（环球法）溶解度（三氯乙烯）薄膜加热试验163，5h质量损失针入度比 延度（15）,闪点（COC）离析，软化点差 密度（15）弹性恢复（2
4、5）动力粘度（绝对粘度，60）运动粘度（135）,改性沥青,道路石油沥青拌和/压实温度,为确定道路石油沥青混合料的拌合/压实温度必须进行粘度试验。绘制粘温曲线需要测定135、175粘度，以0.170.02Pas 与0.280.03Pas对应的温度分别作为拌和温度范围与压实温度范围。,主要的常用外加剂,在混合料中添加的各种常用外加剂抗剥落剂抗车辙剂温拌剂外加剂的掺量可以根据试验比选确定,级配的选择（AC型）,集料尺寸定义0.45次方级配图级配的分类各种类型级配范围初选级配和级配调整的原则,集料尺寸定义,集料公称最大尺寸：第一筛余大于10%的筛子尺寸的上一级筛子尺寸。集料最大尺寸：大于集料公称最大
5、尺寸的筛子尺寸。,0.45次方级配图,级配分类,粗细级配混合料定义 集料公称最大尺寸时的主要控制点通过百分率（%）集料公称 最大尺寸（mm）26.5 19.0 16.0 13.2 9.5 主要控制点 尺寸（mm）9.5 4.75 4.75 2.36 2.36 主要控制点 通过百分率（%）40 45 38 40 45小于主要控制点通过百分率（%）为粗级配混合料，否则为细级配混合料,各种类型级配范围,初选级配和级配调整的原则,在级配范围内选23个初始级配，根据经验选一个初始沥青用量（油石比），采用马歇尔击实仪成型，试件直径为100mm，试击后依据空隙率情况定级配。对夏季温度高、高温持续时间长（比如
6、江苏、浙江、广东、福建、江西等省份），重载交通多的路段（比如沪宁、广深等要道），宜选用粗型密级配沥青混合料(AC-C型)，并取较高的设计空隙率。对冬季温度低、且低温持续时间长的地区（比如青海），或者重载交通较少的路段（部分二级道路及更次等级道路），宜选用细型密级配沥青混合料(AC-F型)，并取较低的设计空隙率。,为确保高温抗车辙能力，同时兼顾低温抗裂性能的需要。配合比设计时宜适当减少公称最大粒径附近的粗集料用量，减少0.6mm以下部分细粉的用量，使中等粒径集料较多，形成S型级配曲线，并取中等或偏高水平的设计空隙率。根据公路等级和施工设备的控制水平，确定的工程设计级配范围应比规范级配范围窄，其中
7、4.75mm和2.36mm通过率的上下限差值宜小于12。沥青混合料的配合比设计应充分考虑施工性能，使沥青混合料容易摊铺和压实，避免造成严重的离析。,AC-16级配,AC-20级配,选择合适的沥青用量（油石比）,根据确认的级配和初拟定的油石比，按间隔0.5%变化，进行最佳沥青用量（油石比）的试验，确定最佳的沥青用量（油石比）。油石比调整的原则。,参考的沥青用量范围,沥青用量调整原则,沥青用量调整原则根据气候条件调整沥青用量，高温地区（江浙、广东、江西等地区）在设计沥青用量基础上和考虑工程的实际情况下浮0.1%-0.3%，但需验证沥青混合料体积指标和各项性能是否符合要求。低温地区（如青海、宁夏、新
8、疆、内蒙等地区）可在设计沥青用量基础上和考虑工程实际情况下增加0.1%-0.3%沥青用量，但需验证沥青混合料体积指标和各项性能是否符合要求。部分设计的沥青用量所制成的混合料表面会泛油，这种情况下需分析原因，如是集料本身吸水率小不吸油的原因，在保证性能情况下可适当降低设计沥青用量。,设计沥青混合料的性能验证,高温性能检测水稳定性检测 低温抗裂性能检测,高温稳定性试验,按规定方法进行车辙试验，动稳定度应该符合规范的要求。,车辙试验,水稳定性检测,按规定试验方法进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，残留稳定度和残留强度比均必须满足规范的要求。浸水马歇尔试验试件应在水温达到60后再放入水浴。先完成半小时稳
9、定度试验，再完成48小时残留稳定度。选择两组试件，其空隙率基本相等。,冻融劈裂试验条件的试件必须饱水率达到70%80%，放入恒温冰箱-18 保持16h。条件试件在600.5水浴中保温24h。条件试件在250.5水浴中保温2h。非条件试验在250.5水浴中保温2h。,水稳定性技术要求,低温抗裂性能检测,按规定的方法进行低温弯曲试验，其破坏应变宜符合规范的要求。,小梁试验,配合比设计过程注意要点,松散沥青混合料恒温老化过程粉胶比分料均匀性脱模时间理论密度的确定体积指标概念VMA,老化过程,拌制好的沥青混合料在击实温度下放入烘箱45分钟左右再成型。主要是模拟料车在运输过程中的沥青老化的一个过程。,恒
10、温过程,将沥青混合料在击实温度下放入烘箱恒温3045分钟，以保证沥青被吸附过程和击实温度均匀性。,粉胶比,粉胶比即合成级配中0.075mm筛孔通过率与有效沥青含量之比。一般情况混合料的高、低及疲劳性能会随着粉胶比的增大而增大，到某个极限时减小,密级配一般推荐0.81.6。,脱模时间,成型好的试件最好在12小时后脱模。,理论密度的确定,沥青混合料的最大理论密度应尽量采用实测法，测试前老化2小时。当沥青混合料的理论密度实测条件不具备时，根据集料的状况，实测集料的毛体积相对密度和表观相对密度，综合计算沥青混合料的理论密度。,分料均匀性,四分法,分散沥青混合料,颗粒尺寸小于6.4mm,计算指标概念,1
11、、空隙率VV（矿料及沥青以外空隙占试件总体积的百分率）2、矿料间隙率VMA（试件全部矿料以外的体积占试件总体机的百分率）3、沥青饱和度VFA（矿料间隙率中扣除被集料吸收的沥青以外的有效沥青部分的体积占VMA的百分率）,体积指标,空气,沥青,集料,VMA在选择级配和确定沥青用量起着一个非常重要的作用。但我国规范中并不严格要求VMA满足指标要求。据研究发现若VMA油石比成凹形抛物线关系，当VMA处于谷底附近时，混合料对沥青用量敏感性较小，有利于施工现场控制和质量保证。,VMA,%油石比,VMA,VMA油石比关系曲线,集料视密度,集料毛体积密度,沥青浸入的孔隙,表面孔隙,有效密度,吸收的沥青,沥青不能浸入的空隙,表面孔隙,集料的有效密度,在沥青混合料中，集料的有效密度测定较难“因为矿质集料表面是多空隙的，并能不同程度地吸收水分和沥青，而且水分与沥青的吸收比例随每一种集料而异”。由于沥青的渗透性比水差，所以混合料中矿料的有效密度应介于表观密度与毛体积密度之间,沥青混合料配合比设计步骤总结,选择原材料 选择沥青胶结料 选择集料 选择外掺剂选择级配 建立初始级配 击实试件 分析初始级配选择沥青胶结料含量设计沥青混合料的性能验证,张志刚,Thank You！Question?,
