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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,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,
3、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,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
4、,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,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
5、,各种粒径的碎石（方孔筛）,天然砂机制砂石屑,矿粉,沥青混合料 材料组成,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,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,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,目标配合
6、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。,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
7、。,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
8、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
9、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（25/25）沥青的密度（15）0.996,公路工程集料试验规程 JTG E42-2005,2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
10、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）,P1、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、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）,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
11、）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，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：,（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
12、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，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
13、试件，宜改用蜡封 法测定毛体积相对密度。,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,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,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
14、,（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）,公路沥青路面施工技术规范 JTG F40-2004,计算标准,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,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,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：,规范要求5KN,a1=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
15、同油石比（或含油量）的马歇尔试验的所有指标点绘于图上：,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：,规范要求7085%,规范要求14%,a4无法确定,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+a
16、2+a3+a4）4,a1=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OAC2,（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）2,OAC2=5.58%
17、,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）2,OAC=（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）根据需要计算有效沥青的体积百分率及矿料的体,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,5 检验最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜
18、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，此处取样的集料为热料，是经热料仓,2筛分分级热料（水洗法）,3取筛分后的通过率用图解法确定热料的组成比例,进行试验确定最佳沥青用量（同目标配合比的方法,1根据上述方法确定的热料比例，按照目标配合比的,OAC、OAC0.3%三组沥青用量成型马歇尔试件,（同目标配合比冷料确定方法 一样）。,振动筛二次筛分后的分级热料。,二、最佳沥青用量确定,2检验最佳沥青时的粉胶比和有效沥青膜厚度（与目,标配合比一样）,一样）。,生产配合比设计步骤,生产配合比验证,车辙试验,浸水马歇尔试验,冻融劈裂试验,低温弯曲试验,渗水试验,高温稳定性
19、检验,水稳定性检验,低温抗裂性检验,渗水系数检验,一、沥青混合料的技术性能检验,钢渣活性检验,二、沥青混合料的施工工艺确定,通过铺筑试验路段，确定机械组合、压实方式、施工工艺等。,通过试验确定,生产配合比验证,其他沥青混合料介绍,课 后 小 结,沥青混合料是由粗集料、细集料、矿粉及沥青混合而成的混合材料。具有良好的力学性能及路用性能。热拌沥青混合料的强度有很多方面，目前重点研究其在高温时的抗剪强度。混合料中结构沥青的比例是影响强度的最重要的因素，对过控制沥青用量及矿粉用量等手段来实现。沥青混合料有几项技术性质，且相互间既有联系又有矛盾，目前作重考虑其高温时的稳定性。通过马歇尔试验测定稳定度、流值等指标来控制。沥青混合料的配合比设计包括矿料配比设计及最佳沥青用量设计两个方面。矿料配比设计一般用图解法，最佳沥青用量一般用马歇尔试验法。马歇尔试验包括试件成型、物理指标测定及力学指标测定几个方面。较复杂的是各项物理指标的换算。,
