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1、沥青试验和沥青配合比设计讲解,沥青,1 沥青分类1 地沥青：是天然产状或石油精制加工得到的沥青材料天然沥青和石油沥青。天然沥青：石油在自然条件下，长时间经受地球物理因素作用而形成的产物。石油沥青：石油经精制价格提取其他油产品后的副产品，经过再加工而得到的产品。2 焦油沥青：各种有机物干馏加工得到的焦油，经再加工而得到的产品。焦油沥青按其加工的有机物名称命名，如有煤干馏所得的煤焦油，经再加工后得到的沥青即称为煤沥青。,2 沥青试样的制备,1 热沥青试样的制备（石油沥青，煤沥青）1.1 沥青试样有水，置烘箱温度80，加热融化脱水。无水时烘箱温度软化点90以上通常为135。1.2脱水放在可控温的砂浴
2、，油浴上，不得已可采用电炉，煤气炉脱水，但必须加上石棉网，时间不超过30min。沥青最后加热温度不超过软化点以上100（石油沥青）50（煤沥青）1.3脱水后的沥青过0.6mm的筛，装入所要做沥青试验的盛样皿中1.4沥青加热次数不超过两次，防止老化。（灌模时避免混进气泡）,2 重复性试验误差：在短期内，在同一试验室，由同一个试验人员，采用同一仪具，对同一试样，完成两次以上的试验操作，所得的试验结果之间的误差。3 复现性试验误差：指在两个以上的不同试验室，由各自的试验人员，采用各自的仪具，按相同的试验方法对同一个试验分别完成试验操作，所得试验结果的误差。,3沥青密度与相对密度试验,2.1沥青密度的
3、标准温度是15，相对密度是指与25 相同温度下的密度之比 沥青与水的相对密度（25）=沥青的密度（15）*0.9962.2比重瓶的水值m1-m2。m1比重瓶洗净烘干的质量，m2比重瓶装满税后在规定温度下保温半小时后的质量2.3液体沥青试样的制备 2.3.1将沥青过0.6mm后转满比重瓶然后将其放入规定温度的恒温水槽中保温30分，然后取出，用三氯乙烯的棉花擦干净，称量m32.3.2计算 25 的相对密度=(m3-m1)/(m2-m1),2.4粘稠沥青试样的制备2.4.1将烘好的沥青仔细注入比重瓶中，约2/3高度，注入时勿使沥青粘在瓶口，防止气泡混入.2.4.2在干燥器中保温一个小时称其质量m42
4、.4.3把装有试样的比重瓶转满水后放入恒温水槽中保温30分后取出擦干称量 m5.2.4.4计算 试验在温度下的相对密度=m4-m1/(m2-m1)-(m5-m4)2.5平行试验两次，取平均值，保留3位小数，重复允许误差0.003复现性误差0.007固体重复误差0.01复现性误差0.02,单位：g/cm3,4针入度试验,针入度：表示沥青粘稠性德指标，25 时荷重100g时间5s下，标准针落入沥青试验的深度。1试样的制备2把沥青装入盛样皿中在室温中冷却1小时以上，（大的1.5-2h,小的1-1.5h）。然后将盛样皿放入规定25 恒温水槽中保温，时间同上3将盛样皿放入针入度仪中，表面深度不少于10m
5、m，降下指针，与试样表面接触，深度指示器的指针清零。,4开动按钮，是指针在5s内完成降落。拉下刻度盘，读出指针位移数。准确至0.5（0.1mm）5试样平行三次，取平均值的整数为试验结果，针入度小于50（0.1mm）重复误差2（0.1mm）复现误差4（0.1mm），结果大于50（0.1mm）时重复误差为平均值的4%复现误差8%.6针入度指数指15,25,30 或者3个以上的温度（10，20，用于仲裁试验时必须5个温度点）下的针入度线性回归得到。,5软化点试验,1软化点：表示沥青沥青热稳定性能的指标，将沥青试样注入铜环中，上置规定质量的钢球，在 规定的加热速度下加热，沥青试验软化，钢球下落一定距离
6、时的温度。2试样的准备3软化点环上涂上隔离剂，装入试样后在室温冷却30分后用挥刀刮平试验，与环面齐平。软换点小于80 时，将试样和地板放入5 水中保温15分以上，同时将其他的软化点配件也放入5 的水中。,4将试样放入测定仪中，烧杯的水达到刻度线，保证水温5，然后加热使水温上升在3分内调节好保证每分钟5 上升，后面维持这个温度上升至其软化。软化钢球与底板接触时，读取温度准确至0.5。5在80 以上的软化点将试样置于32的甘油恒温水槽15分钟以上烧杯中注入32 的甘油。其他步骤同80 一下的。6平行试验两次，取平均值准确0.5。小于80 时重复误差1 复现4，大于80时重复误差2 复现误差8.,6
7、延度试验,1延度：表示沥青塑性或变现能力的指标，延度越大，抗变形能力越强。2试样的制备,试验的温度有15,10,5 拉伸速率5cm/min。3准备好试模，涂上隔离剂，装入制备好的试样（从试模的一端至另一端往返注入，最后略高于试模，不允许气泡进入）4在室温中冷却30分-40分然后放在试验温度的水槽中保温30分后，取出用热挥刀刮平（从中间往两边刮，要刮平滑），然后再放入试验温度的水槽中保温1-1.5h。,5检查延度仪，调节水温，去掉试模的地板，然后固定在延度仪上，水面距试件表面大于25cm，开动延度仪。开动过程中不应震动延度仪，水面不得晃动，如有沥青丝浮上水面或沉入槽底时，应加入食盐或酒精。拉断时
8、，读取数据。6平行试验不少于3次，结果都大于100cm时，结果记录100cm如有小于的，又满足重复性误差的则取3个的平均值的整数为结果。若平均值大于100 cm则记录100cm,不符合重复试验误差要求时，则重新试验。结果小于100cm时重复试验误差为平均值的20%,复现试验误差为30%。,7 沥青溶解度试验,1 溶解度：沥青试样在规定溶剂中可溶物的含量，以质量百分比表示。2试验步骤:2.1称量烘干恒重的古氏坩埚和玻璃纤维滤纸m1准确至0.2mg 2.2称量已烘干的锥形烧瓶和玻璃棒的质量m2准确至0.2mg 2.3 在烘干的锥形烧瓶中称取准备好的沥青试样2g（m3）准确至0.2mg,2.4在不断
9、摇动烧瓶下，分三次加入三氯乙烯100ml至试样溶解后盖上瓶塞，室温下放置15min 以上。2.5 将锥形烧瓶中的溶液通过古氏坩埚过滤，至滤液，然后用三氯乙烯清洗至滤液为无色透明。2.5 然后把古氏坩埚和锥形烧瓶，玻璃棒在1055 的烘箱中20min以上，至恒重。2.6 取出古氏坩埚，锥形烧瓶和玻璃棒，在干燥器中冷却30min后称量为m4,m5.,3计算 溶解度=1-(m4-m1+m5-m2)/(m3-m2)*1004同一试验至少平行两次，两次结果只差不大约0.1%取其平均值为试验结果，当溶解度大于99.0%时结果准确至0.01%溶解度小于99时准确至0.1%5精密度或允许差：当试验结果大约99
10、%时，重复性试验允许差为0.1%，复现性试验允许差为0.5%。,薄膜加热试验,1：用于测定加热后的质量损失，并通过加热后的针入度和延度评定沥青的耐老化性能。2试验：2.1将薄膜加热试验盛样皿编号，称量m0准确至1mg2.2 在盛样皿中注入500.5g并形成均匀的薄膜。在干燥器中冷却至室温后称量m1，准确至1mg。2.3 将薄膜烘箱打开，使温度达到163，然后把盛样皿置于烘箱中，保持温度1631，保温5h总时间不超过5.25h。,2.4 取出两个盛样皿在干燥器中冷却，称量m2准确至1mg.另外两个也取出放干燥器中冷却但不称量，然后把4个在放回烘箱中保温15min中融化，在倒入容器中搅拌制针入度，
11、延度试样，若试验不能在当天完成，必须在72h内完成。2.5 计算 质量损失=(m2-m1)/(m1-m0)*100残留针入度比=(p2/p1)*1002.6质量损失准确至小数点后两位，质量损失小于等于0.4%时，重复性误差0.04%,复现性0.16%，大于0.4%时，重复性误差为平均值的8%，复现性为40%。,沥青混合料配合比设计方法,配合比设计可分为矿质混合料配合组成设计和沥青最佳用量确定两部分。1、矿质混合料的配合组成设计 矿质混合料配合组成设计的目的是选配一个具有足够密实度并且有较高内摩阻力的矿质混合料。我们现在通常都选取现行规范所规定的级配范围，可按下列步骤进行：,2 确定矿质混合料的
12、级配范围 根据已确定的沥青混合料类型，查阅JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范P26表5.3.2-2密集配沥青混凝土混合料矿料级配范围推荐的矿质混合料的级配范围表，就可以确定所需的级配范围。例如我们选用AC-13的矿料混合料，那么就在表中找对应的AC-13那一栏就可以了。,沥青混合料配合比设计方法,确定沥青混合料的类型 确定其类型要看用于什么样的公路等级、路面类型及那一层结构层，根据各层的不同要求选择沥青混合料的类型，下表所示的是规范GBJ92-93规定混合料类型。,沥青混合料类型,沥青混合料配合比设计方法,3 矿质混合料的配合比例计算 根据组成材料的原始数据（各矿料的筛分试验结果
13、）分别绘出各组成材料的筛分曲线，采用图解法或试算法，计算各组成材料的用量比例。求得的合成级配应根据不同的需求作必要的配合比调整。通常情况下合成级配曲线宜尽量接近设计级配的中限，,尤其是0.075、2.36和4.75筛孔的通过率要尽量接近设计级配的范围中限，但对交通量大，轴载重的公路宜偏向级配范围的下（粗）限，对中小交通或人行道路等宜偏向级配范围的上（细）限。我们现在计算各组成材料很简单，都是使用软件了，只要我们把各组成成分的筛分结果和规范要求的级配范围输进去，各组成材料的用量比例马上就出来了,沥青混合料配合比设计方法,4 确定沥青的最佳用量 我国现行规范GBJ92-93规定的是用马歇尔实验法来
14、确定沥青混合料的沥青最佳用量的，马歇尔试验是测定沥青混合料的高温稳定性的其试验步骤按照JTJ052-2000的公路工程沥青及沥青混合料试验规程进行。确定沥青的最佳用量可按照下列步骤：4.1制备试样 按确定的矿质混合料配合比，计算各种的材料的用量；根据规范推荐的沥青用量范围（或经验的范围）来估计适宜的沥青用量（或油石比），例如规范推荐的用量范围是5.0%7.0%，我们就选用5.5%。,沥青混合料配合比设计方法,4.2测定物理力学指标 4.3马歇尔试验结果分析 绘制沥青用量与物理力学指标关系图；以沥青用量为横坐标，以视密度、空隙率、饱和度、稳定度和流值为纵坐标绘制沥青用量和各项指标的关系曲线。如图
15、 1-1所示根据稳定度、密度和空隙率确定最佳沥青用量初始值1（OAC1）,沥青混合料配合比设计方法,从图中找出相应于密度最大的沥青用量a1,相应于稳定度最大的沥青用量a2 和相应于空隙率范围中值的沥青用量a3,求取三者的平均值作为最佳沥青用量的初始值OAC1。即 OAC1=(a1+a2+a3)/3再根据符合各项技术指标的沥青用量范围确定沥青最佳用量初始值2（OAC2），按图1-1求出各项指标符合沥青混合料GBJ92-93规范中热拌沥青混合料马歇尔试验技术标准的沥青范围OACminOACmax，其中值为OAC2。OAC2=（OACmin+OACmax）/2,沥青混合料配合比设计方法,根据OAC1
16、和OAC2综合确定沥青的最佳用量（OAC）OAC=(OAC1+OAC2)/2 最终的最佳沥青用量OAC要根据气候和实践来确定，一般有下列三种情况：a、一般情况下，取OAC1和OAC2的中值作为最佳的沥青用量；b、对热区公路以及车辆渠化交通的高速公路、一级公路，预料有可能造成大车辙的情况下，可在OAC2与OACmin范围内决定，但不宜小于OAC2的0.5%；c、对寒区公路及其它等级公路，可在OAC2与OACmax范围内决定，但不宜大于OAC2的0.3%。,沥青混合料主要常规试验(JTJ052-2000),沥青混合料取样方法和击实试件制作方法沥青混合料试件密度试验（表干法、水中重法、蜡封法、体积法
17、）（浸水）马歇尔稳定度试验 最大理论密度试验（真空法）冻融劈裂试验沥青混合料车辙试验,沥青混合料取样方,取样原则随机，具有充分的代表性。仪具准备主要是温度计，要求分度为1，量程0-300，数字显示或度盘指针的分度0.1。取样数量（宜不少于试验用量的2倍）抽提、马歇尔试验不少于12kg，车辙不少于40kg，浸水马歇尔和冻融不少于12kg,取样方法1、在检查拌和楼质量为目的时，应从拌和机一次放料的下方或提升斗中取样，不得多次混合后使用。2、以评定混合料质量为目的时，必须分几次取样，拌和均匀后作为代表性试样。,击实试件制作方法,适用范围标准击实法适用于马歇尔试验等使用的101.6mm 63.5mm圆
18、柱体试件成型，大型击实法适用于152.4mm95.3mm的大型圆柱体试件成型。一些规定（拌和场或施工现场采集)1、当集料公称最大粒径26.5mm时，可直接取样（直接法），一组试件的数量通常为4个,当集料公称最大粒径26.5mm，但31.5mm，宜将26.5mm的集料筛除后使用（过筛法），一组试件数量仍为4个，如采用直接法，一组试件数量应增至6个。3、当集料公称最大粒径31.5mm时，必须采用过筛法（26.5mm），一组试件仍为4个。仪器数字汇总1、自动击实仪击实速度为60次/min5次/min。2、标准击实试模内径101.6mm0.2mm，高87mm。大型击实试模内径152.40.2mm，总高
19、115mm。,3、温度计分度为1，量程0-300。准备工作1、根据沥青粘度绘制粘温曲线测定沥青混合料拌和与压实温度。1)适宜于拌和的沥青表观粘度(0.170.02)Pa.s2)适宜于击实的沥青表观粘度（0.280.02)Pa.s2、人工配置混合料步骤1）烘干干矿料烘干温度1055，时间不少于4-6h。2）测集料及沥青密度。3）称取集料质量并加热集料加热温度在沥青拌和温度以上约15，一般按一组试件（4-6个）备料，但进行配合比设计时，应分别备料。,4）沥青加热沥青加热温度一般加热至沥青混合料拌和温度，但不得超过175。5）试模、套筒加热加热温度在100左右，时间1h。拌制石油沥青混合料1、预热拌
20、和机拌和温度以上10度左右；2、拌和：先加矿料，再加沥青拌1-1.5min，再加矿粉直至拌和均匀。试验过程（分为7步）1、称料 2、装料、插捣料 3、测温度 4、击实5、翻一面击实 6、取纸算高度 7、冷却、脱试件试件高度符合：标准击实试件：63.5mm1.3mm大型击实试件：95.3mm2.5mm,试件密度试验,方法分类及适用范围1、表干法：适用于测定吸水率不大于2的各种试件毛体积密度。2、水中重法：适用于测定几乎不吸水的密实的试件的表观密度。3、体积法：适用于空隙率较大的沥青碎石混合料及大空隙透水性开级配沥青混合料（OGFC)试件的毛体积密度。4、蜡封法：适用于测定吸水率大于2的试件毛体积
21、密度。,表干法试验步骤（四步）1、选秤2、称空气中重量ma3、称水中质量（35min）mw4、称表干质量mf毛体积密度公式fma/(mfmw）w水中重法少第四步,、（浸水）马歇尔稳定度试验,目的评价沥青混合料水稳定性。仪具准备1、仪器加载速率50mm/min5mm/min2、仪器最大荷载25kN(大马歇尔50kN）3、恒温水槽：控温准确度1,试验准备工作1、成型马歇尔试件，一组不得少于4个。2、测定试件高度及体积指标，3、调节水槽温度601,试验步骤1、保温试件和压头（30-40min)/(45-60min）2、将上下压头放入水中保温3、放入试件，启动设备，记录压力及变形数据4、取出试件（不超
22、过30s）计算1、流值修正（293页）2、公式马歇尔模数：T=MS/FL残留稳定度：MSO=MS1/MS100浸水马歇尔保温时间不一样（48h），其它一样,冻融劈裂方法,目的评价沥青混合料水稳定性。仪具准备试验机加载速度：50mm/min采用50次击实马歇尔试件恒温冰箱：-18恒温水槽：准确度0.5,试验方法1、制作马歇尔试件，不少于8个2、测定试件直径和高度，测定试件密度等物理指标3、随机分组，每组不少于4个，有1组放置室温内保存4、第二组饱水（真空条件下15min，恢复常压，在水中放置0.5h）5、取出试件放入塑料袋，加入10ml水，扎紧口袋，将试件放入冰箱中，冷却温度-182，保持161
23、h。,6、取出试件，立即放入600.5恒温水浴槽中，撤去塑料袋，保温24h。7、将第一组和第二组全部试件浸入温度为250.5的恒温水槽不少于2h。8、取出试件进行劈裂试验。计算公式Rt10.006287Pt1/h1Rt20.006287Pt2/h2TSR=(Rt2/Rt1）100,车辙试验方法,目的评价沥青混合料高温稳定性。仪具准备试验轮加载压力：0.7MPa0.05MPa试验路速度：42次/min1次/min恒温室温度：601试件内部温度：600.5试验准备工作,1、试件成型（轮碾法252页）注意：试件尺寸：30030050mm按马歇尔试件密度1001成型。2、压强测定：测定在60度进行，在
24、试验台上放置一块50mm厚的钢板，其上铺一张毫米方格纸，上铺一张新的复写纸，以规定的700N荷载厚试验轮静压复写纸，即可在方格纸上得出轮压面积，由此求得压强。,3、测定试件的体积指标，试件成型后放置的时间不少于12h，对聚合物改性沥青不少于48h，但也不能长于1周。试验方法1、将试件连同试模一起，置于已达到试验温度60度1度的恒温室中，保温不少于5h，也不得多于24h。在试件的试验轮不行走的部位上，粘贴一个热电偶温度计（也可在试件制作时预先将热电偶导线埋入试件一角），控制试件温度稳定在60度0.5度。,2、将试件连同试移置于轮蔗试验机的试验台上，试验轮在试件的中央部位，其行走方向须与试件碾压或行车方向一致。开动车辙变形自动记录仪，然后启动试验机，使试验轮往返行走，时间约移1h，或最大变形达到25mm时为止。试验时，记录仪自动记录变形曲线及试件温度。计算1、沥青混合料试件的动稳定度按下式计算：DS=(t2t1）N/(d2-d1）c1c2,同一沥青混合料或同一路段的路面，至少平行试验3个试件，当3个试件动稳定度变异系数小于20，取其平均值作为试验结果，变异系数大于20时应分析原因，并追加试验，如计算结果动稳定度值大于6000次/mm，记做6000次/mm。,
