公路沥青路面施工技术规范》讲座.ppt

,公路沥青路面施工技术规范 （JTG F40-2004） 讲座稿,湖 南 省 公 路 学 会,公路沥青路面施工技术规范,目 录 一、沥青混合料基础理论 二、公路沥青路面常用材料 三、热拌沥青混合料路面 四、透层、粘层 五、沥青路面使用性能气候分区 六、热拌沥青混合料配合比设计方法 七、S型嵌挤级配的理论判别方法介绍 八、SMA混合料及配合比设计方法,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.1 应用流变力学、断裂力学、和能量平衡理论的观点和方法来进行研究和分析沥青混合料的路用性能 1.1.1高温稳定性：抵抗永久变形的能力（弹性层状体系理论）：室内车辙试验行高温评价 1.1.2低温抗裂性：抵抗低温收缩裂缩的能力（粘弹断裂力学的有关理论）：梁的弯曲蠕变试验进行低温评价,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.1.3 疲劳性能：在反复荷载作用下抵抗破坏的能力 ，采用疲劳曲线及有关断裂力学原理研究疲劳裂缝的发展规律，以确定材料的疲劳性质 1.2 沥青混合料的基本力学特征：沥青混合料是一种典型的弹、粘、塑性综合体，其基本力学特征是颗粒性和粘弹性,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.2.1 颗粒性材料具有以下三个特点 1.2.1.1 材料由颗粒组成 1.2.1.2 颗粒的自身强度远大于其联结强度 1.2.1.3 受外力作用，颗粒间发生错位与移动后，从而导致结构变形和破坏,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.2.2 颗粒性力学特征主要表现为四个方面 1.2.2.1材料的力学性能与其压实度有关，随着压实度的增加，材料的强度和刚度均相应增加 1.2.2.2材料的力学性能与三轴实验的围压有关，材料厂的强度与刚度随围压的增加而相应的增加,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.2.2.3 颗粒性材料具有非均质连续性，其抗压强度一般要大于抗拉强度。轮压使材料延展令集料颗粒易呈扁平定向，比击法成型的试件更具有明显的各向异性 1.2.2.4 温度较高时，沥青混合料的矿料骨架嵌挤作用贡献较大，温度较低时，沥青混合料的颗粒性作用贡献较小,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.2.3 沥青混合料的粘弹性特征 1.2.3.1 材料的力学特征与加载速率有关，速率越大，材料所表现出来的破坏极限强度和刚度均会增大 1.2.3.2 材料的力学特征对温度十分敏感，温度越高，材料的物理特征表现为变软，强度和刚度会变小,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.2.3.3材料有十分明显的徐变和松驰实验现象 1.2.4 蠕变与松驰 1.2.4.1 蠕变：是当应力为一恒定值时，应变随持荷时间逐渐增加的现象 1.2.4.2 应力松驰：是当应力为恒定值时，应力随持荷时间而衰减的过程,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.3 沥青、改性沥青及其混合料的流变性能 1.3.1流变学：是研究物质流动及同时发生形变规律的一门科学，它包括材料的塑性、弹性、粘性和形变等内容。 1.3.2研究对象：应力、应变、温度、分子结构、和界面性质对材料力学性质的影响,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.3.3 对沥青材料而言： 1.3.3.1 低于玻璃化温度时，材料呈弹性态（-37-35 , 平均为-27 ）,采用弹性模量指标 1.3.3.2 在高温的粘流态采用粘度指标 1.3.3.3 在路面使用期的大多数温度下,路面呈粘弹塑性状态,采用劲度模量指标,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.3.4基本概念 1.3.4.1 弹性:是指沥青及其混合料荷载作用时间很短或温度很低时，应力与应变呈直线关系（符合虎克定律），弹性模量是一个常数 1.3.4.2 塑性：是指沥青混合料受外力作用后不可回复的变形，沥青混合料产生剪切变形但并不断裂，与塑性有关的有脆性、延性和韧性,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.3.4.2.1 脆性：是指材料在外力作用下直至破坏仍不出现塑性变形的性质。沥青材料在快速降温及快速加载时常表现为脆性破坏 1.3.4.2.2 延性：与脆性相反，是指材料在破坏前承受塑性变形的能力 1.3.4.2.3 韧性：是指材料塑性变形过程中吸收能量的能力,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.3.4.3粘性： 1.3.4.3.1是指沥青及其混合料受力后产生不可瞬时的回复性，粘性是对流变特性的一种度量 1.3.4.3.2反映流体发生流动时内部分子间摩阻力的大小 1.3.4.3.3是在给定的温度及剪变率条件下，剪应力与剪变率之比,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.3.4.3.4 沥青材料在很高的温度下施工时，接近牛顿流体粘性是牛顿粘性，剪应力与剪变率之比为常数 1.3.4.3.5 多数情况下，沥青表现为不服从牛顿定律而为非牛顿流体,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.3.4.3.6动力粘度：沥青试样处于牛顿粘性体的流动状态时，层与层之间产生的阻力（剪应力）与层间相互离开的速度（剪变率）的比例（以PaS表示） 1.3.4.3.7运动粘度：动力粘度与试件的密度比值（以m2/s表示）,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.3.4.4粘弹性：是指沥青混合料在外力作用下，既产生弹性变形又产生粘性流力的性质，沥青混合料在使用期内既是综合的粘弹性体 1.3.4.5劲度模量：是一定时间(t)和温度(T)条件下应力与总应变的比值 S（t，T）=（/）t,T,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.3.5 沥青及改性沥青粘度与温度的关系 1.3.5.1当沥青为牛顿流体时，粘温特性方程式为：=AeE/RT 式中：粘度 A材料常数 R气体常数 E牛顿液体的活化能 T绝对温度,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.3.5.2当沥青为非牛顿流体时，其表观粘度 a依赖于剪应力水平或剪变率研究表明，随着温度的降低，剪应力一定状况下的活化能，远远大于剪应变一定下的活化能，非牛顿流动性变得十分明显 1.3.5.3改性沥青的粘温关系 1.3.5.3.1改性沥青的粘温关系也遵循上述粘温特性方程式，但改性沥青的粘流活化能均大于基质沥青。,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.3.5.3.2 改性沥青的粘度远大于基质沥青的粘度，但当150之后，二者粘度的差距逐渐减小，至190 时，它们的粘度值已很接近。这一特性有利于改性沥青及其混合料的生产，也有利于施工,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.3.6沥青、改性沥青粘度与剪变率的关系 1.3.6.1沥青材料的拟（伪）塑性和触变性 1.3.6.1.1拟塑性：液体沥青在振动或搅拌时的剪切变形作用下，粘性变小，流动性增加。当外力去除后，其表观粘度（结构粘度）又迅速恢复的流变特性,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.3.6.1.2触变性：当外力除去后流体表观粘度需经过一段时间又恢复或部分恢复的特性 剪变率对表观粘度的影响可用下式表示 a=C-1 a为表观粘度 剪变率,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.3.6.1.3试验证明：无论是基质沥青还是改性沥青，均有剪稀效应 1.3.6.1.4对于同一类改性沥青，随着改性剂剂量的增加，其C值整体呈减小趋势，但当剂量大到使其改性剂自身形成网络成为一种连续相结构，改性沥青的物理力学性质发生突变时，C值又有所增大，随后再次呈下降趋势,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.3.6.1.5研究表明，随着温度上升，流体的拟塑性增强 1.3.6.2粘度与剪切对路面的影响 1.3.6.2.1沥青路面在高温重载作用下，轮胎对沥青材料的反复揉压剪切作用，使得沥青产生拟塑性和触变性,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.3.6.2.2 沥青的流动性在遇到沥青含量太高或空隙太小时，会使得行车道上的轮迹处易出现油斑和泛油现象，粘度的降低使得抗剪强度下降，造成行车道上轮迹处出现车辙问题,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.4 矿质混合料级配理论 1.4.1级配：指矿料（含矿粉在内的集料）的各种粒径范围颗粒重量的分配比例 1.4.1.1按各种粒径范围的连续或中断，分为连续级配和间断级配 1.4.1.2按混合料成型后空隙率的大小分为开级配和密级配,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.4.2 级配理论 1.4.2.1最大密度曲线理论：是W.B富勒根据实验提出的一种理论级配，认为“矿质混合料的颗粒级配曲线愈接近抛物线，则其密度越大”。泰波认为富勒曲线是一种理想曲线，实际矿料的级配应允许有一定的波动范围，应将富勒曲线改为n次幂的通式表示,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.4.2.1.1泰波公式 P=100(d/D)n 式中:P欲计算的某级粒径d（mm）的矿料 通过百分率，% D矿质混合料的最大粒径 d欲计算的某级矿质混合料的粒径mm n试验指数，当n=0.5时为富勒的理想 曲线，通常n在0.30.7之间,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.4.2.1.2同济大学i法级配公式 P=100ix-1 P第x级通过百分率 x级数，x=1时，对应最大粒径D； x=2时，对应粒径D/2，粒径按1/2 递减 i=0.70.8是合理范围，大于0.8抗车辙差；小于0.7易透水，等于0.75最佳,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.4.3 魏矛斯粒子干涉理论：为了达到最大密度，前一级颗粒之间的空隙，应由次一级颗粒所填充，其所余空间又由再次小颗粒所填充，但填隙颗粒的粒径不得大于其间隙之距离，否则大小颗粒之间必发生干涉现象,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.5 沥青混合料的组成结构和强度特性 1.5.1沥青混合料组成结构理论 1.5.1.1表面理论：沥青混合料是由粗、细和填料按一定比例组成密实级配的矿质骨架结构，稠度较稀的沥青作为胶结材料并分布于其表面，将它们胶成一个具有强度的整体,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,SHRP研究的成果表明： 沥青对于高温车辙的贡献率为29% 对于疲劳的贡献率为52% 对于温度裂缝的贡献率为87%,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.5.1.2 胶浆理论：沥青混合料是一种具有空间网络结构的多相分散体系。它是以粗集料为分散相而分散在沥青砂浆的介质中的一种粗分散系；同样，砂浆是以细集料为分散相而分散在沥青胶浆介质中的一种细分散系；而胶浆又是以填料为分散雅致而分散在高稠度的沥青介质中的一种微分散系，这三级分散系以沥青胶浆形成的内聚力最为重要,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.5.1.2.1该理论注重强调： 矿粉的性质和粗、细度 胶浆的物理、化学和力学性质 合理的粉油比 较高稠度、较大的沥青用量 断级配沥青混合料,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.5.1.2.2试验表明，普通沥青混凝土改为改性沥青混凝土后： 动稳定度能够提高1.76倍 改性SMA结构后动稳定度提高了0.74倍 改善沥青胶浆性能有助于提高高温稳定性,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.5.2 沥青混合料组成结构的类型 1.5.2.1悬浮密实结构：连续级配沥青混合料，由于前级密排粗集料受次级集料的干涉，前级集料被次级集料挤开，不能直接靠拢形成骨架，有如悬浮于次级集料和沥青胶浆之间，这种结构的混合料具有较高的密实度，较高的粘聚力，但摩擦角较小，因此防水性能好但抗高温性能较差。,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.5.2.2骨架空隙结构：同悬浮结构相左，骨架结构的粗集料较高，且相互接触形成骨架，但细集料数量较小，不足以填充粗集料形成的空隙，形成开级配骨架空隙结构。摩阻力较大但粘聚力低，高温稳定性较好，适合于透水性路面,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.5.2.3骨架密实结构：兼备骨架空隙和悬浮密实两种结构的特点，不仅粗集料数量较高，相互接触形成骨架，且因断去了中间尺寸的集料，故而有相当数量的细集料填密骨架的空隙，形成了间断型骨架密实结构。这种结构密实度好、粘聚力强、内摩擦角高，高、低温性能都较好,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.5.3沥青混合料强度形成原理 1.5.3.1沥青混合料抗剪强度 1.5.3.1.1沥青混凝土路面产生破坏的主要原因 1.5.3.1.1.1夏季高温时因抗剪强度不足或塑性变形过大而引起的高温变形 1.5.3.1.1.2冬季低温时抗拉强度不足或应力松驰模量降低太慢而抵抗变形能力较差引起的温度开裂,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.5.3.1.1.3车辆荷载的重复作用以及沥青性能的老化，引起结构性的疲劳开裂 1.5.3.1.1.4抵抗低温变形能力主要取决于沥青胶浆的性质 1.5.3.1.1.5提高沥青路面高温抗剪切能力，是减少路面永久破坏的关键,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.5.3.1.1.6 沥青混凝路面抗剪强度，是指其对于外载荷产生的剪应力的极限抵抗能力，当沥青路面中某点由外力产生的剪应力达到其抗剪强度，剪切破坏是强度破坏的重要特点，其抗剪强度,通过三轴试验的方法,应用莫尔为库仑理论来计算：,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,=C+tg 式中：沥青混合料在某一平面上产生 的剪切力 C沥青混合料的粘结力，MPa 沥青混合料的内摩擦角 正应力,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.5.3.2影响沥青混合料抗剪强度的因素 1.5.3.2.1沥青的性质及用量 1.5.3.2.1.1沥青混合料的抗剪强度不但和粒料的级配有关，而且和沥青粘结力及用量有关 1.5.3.2.1.2沥青的粘结力既把矿料胶结成为一个整体，又有利于发挥矿料的嵌挤作用，构成沥青混合料的抗剪强度,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.5.3.2.1.3沥青的粘度是影响粘结力的重要因素，沥青 的粘度越大，结构沥青膜越厚，则抗剪强度越强 1.5.3.2.1.4改性沥青有使矿料界面上的极性吸附和化学吸附的量增大，同时，改性剂微粒通过自身的界面层与沥青吸附膜的扩散层的交迭，增大 了结构沥青的交迭面积，减少了自由沥青的比例，提高了改性沥青和矿料界面的粘结力,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.5.3.2.2 矿料的形状和级配 1.5.3.2.2.1 矿料的级配、形状、大小和表面特征等对沥青混合料内摩阻力均产生影响 1.5.3.2.2.2 颗粒的棱角形状、表面粗糙度、良好的级配以及适当的空隙率的前堤下，颗粒的粒径越大，内摩阻力愈大，增大集料的粒径是提高内摩阻力和抗剪强度的有效途径,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.5.3.2.3矿料表面性质的影响 1.5.3.2.3.1矿料表面的矿粉对裹覆在周围的沥青分子相互有吸附作用，使贴近矿料的沥青组分重新排列，粘度变高，越贴近矿料界面的粘度越高，形成一层一定厚度的扩散结构膜 1.5.3.2.3.2此膜之内的为“结构沥青”，其粘度较高，具有较强的粘结力,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.5.3.2.3.3此膜之外的沥青为“自由沥青”，粘结力降低 1.5.3.2.3.4沥青表面的相互作用，对沥青混合料的粘结力大小有重要的影响 1.5.3.2.3.5矿料与沥青的成分不同会产生不同的效果,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.5.3.2.3.6石油沥青与碱性石料裹覆则产生较多结构沥青,有较好的粘附性 1.5.3.2.3.7石油沥青与酸性石料将产生较少结构沥青,其粘附性较差,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.5.3.2.4 矿料比表面的影响 1.5.3.2.4.1 结构沥青形成的主要原因是矿料与沥青的交互作用，引起沥青化学组分在矿料表面的重分布，故在相同沥青用量的条件下，与沥青产生交互作用的矿料表面积越大，则形成的沥青膜越薄，结构沥青所占比例越大，沥青结合料的粘结力越高,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.5.3.2.4.2 矿粉的主要机理之一是矿粉表面沥青膜的结构化，故矿粉的性质和用量对沥青混合料的抗剪强度影响很大,湖 南 省 公 路 学 会,一、沥青混合料基础理论,1.5.3.2.5温度和剪切速率的影响 1.5.3.2.5.1 随温度的升高和剪切速率的增大，沥青混合料的粘结力减少，抗剪强度降低。这就是夏季高温天气，高速公路连续重载渠化交通或易急刹车，转弯路口路段容易产生车辙的原因,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,2.1 沥青及其基本特性:沥青是一种有机胶结材料,是由一些极其复杂的高分子碳氢化合物及碳氢化合物与氧、氮硫的衍生物所组成的混合料。沥青在常温下随温度的变化表现为弹、粘塑性体。沥青不溶于水，能溶于二硫化碳，四氯化碳、三氯甲烷等有机溶剂中 2.1.1道路石油沥青的化学组成结构,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,2.1.2 胶体理论：认为构成沥青组分的沥青质与油分是互不相溶的物质，沥青质总浮在油分中，是一种不稳定的混合物，容易集聚絮凝，失去均匀分散特性。树脂则是一种“两亲物质”，既可与油分亲溶，又可与沥青质亲溶。树脂裹覆吸附在沥青质的表面，形成胶团分散在油分中，使沥青成为稳定的胶体,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,2.1.3胶体结构：沥青各组分的的化学结构和含量不一样，形成的胶体结构类型也不同 2.1.3.1 溶胶结构:当沥青油分和胶质组分数量较多,沥青质较少时,胶团全部分散,能在分散介质粘度许可范围内自由运动,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,2.1.3.2凝胶结构:当沥青质含量多，有一定的胶质,而分散介质较少时,胶团互相接触，形成不 规则的空间网络结构，胶团移动比较困难 2.1.3.3溶凝胶结构：沥青质含量没有凝胶结构多，部分胶团相互接触有一定吸引作用,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,2.1.4 改性沥青：是指“掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂（改性剂），或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青及沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料 2.1.5 对道路石油沥青及改性沥青的技术要求,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,道路石油沥青及聚合物改性沥青技术要求(JTG F40-2004),湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,橡胶沥青技术指标 (交通部公路研究所建议稿),湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,2.1.6 乳化沥青：是将沥青加热到一定的温度，经过机械的作用使沥青以细小的微滴状态分散在含有乳化剂的水溶液中，形成水包油状的沥青乳液,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,2.2 天然石料：天然石料是将岩石开采后，经加工或未加工所得的不同尺寸和形状的石料 2.2.1公路工程中常用的岩石,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,2.3 集料 2.3.1 粗集料：沥青层用粗集料包括碎石、破碎砾石、筛选砾石、钢渣、矿渣等，但高速公路和一级公路不得使用筛选砾石和矿渣。,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,2.3.1.1 集料的酸、碱性及其对沥青路面的影响:石料的化学性质主要以岩石化学组成中SiQ2含量的多少来划分：通常将SiQ2含量大于65%的石料称为酸性石料，SiQ2含量为52%-65%的石料称为中性石料，SiQ2含量小于52%的石料称之为碱性石料,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,2.3.1.2 用碱性石料拌制的沥青混合料，在其它条件相同的情况下，因石料与沥青的粘附能力较强，沥青混合料强度较高，中性石料次之；而酸性石料较差 2.3.1.3 对粗集料的技术要求,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,沥青混合料用粗集料质量要求,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,粗集料与沥青的粘附性.磨光值的技术要求,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,表4.8.3沥青混合料用粗集料规格,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,表4.8.7 粗集料对破碎面的要求,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,2.3.2 细集料：沥青路面的细集料包括天然砂、机制砂、石屑 2.3.2.1 对细集料的技术要求,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,沥青混合料用细集料质量要求,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,表4.9.4 沥青混合料用机制砂或石屑规格,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,2.3.3 填料：矿粉：沥青混合料的矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细后得的矿粉 2.3.3.1 对填料的技术要求,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,表4.10.1混合料用矿粉质量要求,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,2.4 纤维稳定剂：在沥青混合料中掺加天然稳定剂宜选用本质素纤维、矿物纤维等 2.4 .1 纤维的作用：具有分散、吸附沥青、稳定、增粘等作用 2.4.2 采用SMA时必须采用纤维稳定剂，如果没有纤维，过多的矿粉和沥青结合料将会成团，施工时不能分散开，将会形成许多油斑,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,表4.11.1 木质素纤维质量技术标准,2.4.3 对纤维稳定剂的技术要求,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,表412 木质素纤维质量标准,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,表413 矿物纤维质量标准,湖 南 省 公 路 学 会,二、公路沥青路面常用材料,表4-14不同纤维使用性能的比较,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,3.1沥青混合料的种类,表5.1.1 热拌沥青混合料种类,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,3.1.1 集料粒径和最小层厚关系,表5-1 集料粒径和最小层厚的关系,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,3.2 施工温度,表5.2.2-2 热拌沥青混合料的施工温度(),湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表5.2.2-3 聚合物改性沥青混合料的正常施工温度范围(),湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表5-6b SMA路面的正常施工温度范围(),湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表5.3.2-1 粗型和细型密级配沥青混凝土的关键性筛孔通过率,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,3.3 配合比设计： 3.3.1 沥青混合料必须在对同类公路配合比设计和使用情况调查研究的基础上，充分借鉴成功的经验，选用符合要求的材料，进行配合比设计。并确保配合比设计的材料与施工时采用的材料一致,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,3.3.2 沥青混合料的级配应符合工程设计规定的级配范围。密级配沥青混合料宜根据公路等级、气候及交通条件按表5.3.2-1选择采用粗型（C型）或细型（F型）混合料，并在表5.3.2-2范围内确定工程设计级配范围，通常情况下工程设计级配范围不宜超过表5.3.2-2的要求。其他类型的混合料宜直接以下列各表中范围作为工程设计级配范围,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表5.3.2-2 密级配沥青混凝土混合料矿料级配范围,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表5.3.2-3 沥青玛蹄脂碎石混合料矿料级配范围,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表5.3.2-4 开级配排水式磨耗层混合料矿料级配范围,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表5.3.2-5 密级配沥青稳定碎石混合料矿料级配范围,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表5.3.2-6 半开级配混合料矿料级配范围,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表5.3.2-7 开级配沥青稳定碎石混合料矿料级配范围,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,3.3.3 采用马歇尔试验配合比方法，沥青混合料技术要求应符合下列各表中的规定，一并具有良好的施工性。当采用其他方法设计沥青混合料时，应按JTG F40-2004规范规定的马歇尔试验及各项配合比设计进行检验,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表5.3.3-1 密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准 (本表适用于公称最大粒径26.5mm的密级配沥青混凝土混合料),湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表5.3.3-2 沥青稳定碎石混合料马歇尔试验配合比设计技术标准,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表5.3.3-3 SMA混合料马歇尔试验配合比设计技术要求,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,注：1、对集料坚硬不易击碎，通告重载交通的路段，也可将击实次数增加为双面75次； 2、对高温稳定性要求较高的重工业交通路段或炎热地区，设计空隙率允许放宽到4.5%，VMA允许放宽到16.5%（SMA16）或16%（SMA19）VFA允许放宽到70%； 3、试验粗集料骨架间隙率VCA的关键性筛孔，对SMA19、SMA16是指4.75mm，对SMA13、SMA10是指2.36mm； 4、稳定度难以达到要求时，容许放宽到5.0kn（非改性）或5.5kn（改性），但动稳定度检验必须合格。,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表5.3.3-4 OGFC混合料技术要求,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表5.3.4-1 沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,注：1、如果其他月份的平均最高气温高于七月时，可使用该月平均最高气温； 2、在特殊情况下，如钢桥面铺装、重载车特别多或纵坡较大的长距离上坡路段、厂矿专用道路，可酌情提高动稳定度的要求； 3、对因气候寒冷确需使用针入度很大的沥青（如大于100），动稳定度难以达到要求，或因采用石灰岩等不很坚硬的石料，改性沥青混合料的动稳定度难以达到要求等特殊情况，可酌情降低要求。 4、为满足炎热地区及重载车要求，在配合比设计时采取减少最佳沥青用量的技术措施时，可适当提高试验温度或增加试验荷载进行试验，同时增加试件的碾压成型密度和施工压实度要求。 5、车辙试验不得采用二次加热的混合料，试验必须检验其密度是否符合试验规程的要求。 6、如需要对公称最大粒径等于和大于26.5mm的混合料进行车辙试验，可适当增加试件的厚度，但不宜作为评定合格与否的依据。,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表5.3.4-2 沥青混合料水稳定性检验技术要求,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表5.3.4-3 沥青混合料低温弯曲试验破坏应变（）技术要求,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表5.3.4-4 沥青混合料试件渗水系数（ml/min）技术要求,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表5-25 沥青路面车辙的影响因素和防治措施,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,3.4 混合料的拌制 3.4.1 混合料拌制，高速公路和一级公路宜采用间歇式拌和机拌和，其他公路采用连续式拌和机拌和时，其集料必须稳定不变，且要求配备配料机构，尽量使进入拌和机的材料配合比的变异不大于工程设计级配范围,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表5-39 间歇式拌和机用振动筛的等效筛孔（方孔筛，mm）,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,3.5 混合料的运输,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,3.6 混合料的摊铺 3.6.1 宜用履带式摊铺机 3.6.2 单台铺筑宽度不宜超过6m（双车道）7.5（3车道以上），通常宜采用两台或更多台数的摊铺机前后错开1020m，呈梯队方式同步摊铺，两幅之间应有3060mm左右宽度的搭接，并躲开车道轮迹带，上下层的搭接位置宜错开200m以上,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,3.6.3 摊铺速度：普通混合料26m/min 改性沥青或SMA混合料13m/min,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表4.6.6 沥青混合料的最低摊铺温度,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,3.7 沥青路面的压实及成型 3.7.1选择合理的压路机组合方式及初压、复压、终压（包括成型）的碾压步骤 3.7.2 压路机的碾压速度,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,表5.7.4 压路机碾压速度（km/h）,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,3.7.3 SMA路面的压实应符合以下要求： 3.7.3.1除沥青用量较低，经试验证明采用轮胎压路面碾压有良好的效果外，不宜采用轮胎压路机碾压，以防将沥青结合料搓揉挤压上浮 3.7.3.2 宜采用振动压路机或钢筒式压路机碾压，“紧跟、慢压、高频、低幅”,湖 南 省 公 路 学 会,三、热拌沥青混合料路面,3.7.4 接缝 3.7.4.1 纵接缝：采用热接缝将已铺部分留下100200mm不压，作为后续部分的基准面，然后作跨缝碾压以消除缝迹 3.7.4.2 横向施工缝：应采用平接缝,湖 南 省 公 路 学 会,四、透层、粘层,4.1透层：沥青路面各类基层必须喷洒透层油，沥青层必须在透层油完全渗透入基层后方可铺筑。基层上设置下封层时，透层油也不能省略 4.1.1透层油渗入基层的深度宜不小于5cm(无机结合料稳定基层)10cm(无机结合料基层),并能与基层联结成为一体,湖 南 省 公 路 学 会,四、透层、粘层,表9.1.4沥青路面透层材料的规格和用量表,湖 南 省 公 路 学 会,四、透层、粘层,4.2粘层：符合下列情况之一时必须喷洒粘层油： 4.2.1 双层式或三层式热拌热铺沥青混合料路面的沥青层之间 4.2.2 水泥混凝土路面、沥青稳定碎石基层或旧沥青路面层上加铺沥青层 4.2.3 路缘石、雨水口、检查井等构造物与新铺沥青混合料接触的侧面,湖 南 省 公 路 学 会,四、透层、粘层,湖 南 省 公 路 学 会,五、沥青路面使用性能气候分区,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.1 级配基本概念 6.1.1 集料的级配，即表示集料中大小颗粒搭配的情况。好的级配必须满足既要空隙率小又要表面积小的要求。这样，不同粒径的颗粒搭配适当，互相填充，能得到最大密实度，提高整体的密实度，又能节约胶结材料，可以提高集料间的嵌挤力，使整体强度得以提高,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.1.2级配可通过筛析试验来进行测定。其方法为：在一整套标准筛上进行筛分析，分别称出试样在各筛上的存留质量，然后通过计算一系列参数来判定集料的级配,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.1.2.1分计筛余百分率：某号筛上的筛余质量占试样总质量的百分率。按下式计算： a1=m1/M100% 式中：a1号筛的分计筛余百分率（%） m1号筛上的筛余质量（g） M试样总质量（g）,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.1.2.2累计筛余百分率：某号筛的分计筛余百分率和所有大于该号筛的分计筛余百分率的总和。 A=a1+a2+a 式中：A号筛的分计筛余百分率（%） a1+a2+分别为筛孔孔径大于号筛的各号筛的分计筛余百分率（%）,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.1.2.3通过百分率：通过某筛的质量占试样总质量的百分率。即100与累计计筛余百分率之差。按下式计算： P1=100-A 式中：P1为号筛的通过百分率（%）；A意义同上,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.2 连续级配:矿质集料按标准筛进行筛分时，从大到小，一级接一级，每级都有一定质量，所得级配曲线的平顺圆滑。曲线具有连续性。这样的级配称为连续级配，连续级配施工时，由于各级都有一定数量，因而较为均匀，易于拌合，不易产生离析。,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.3 间断级配：在矿质集料中，有意剔除一个或几个分级，所得级配曲线不平顺，有水平台阶出现。这样的级配称为间断级配。间断级配由于缺少某些尺寸，造成颗粒级配的间断，大颗粒与小颗粒之间有空档，因而减少了集料间的干扰，使得空隙率小，配出的混合料密实度高,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,集料的级配类型曲线示图,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.4 集料的组成设计 在土木工程中，拌制各类混合料，特别是沥青混合料，用天然的或人工轧制的一种集料往往很难完全符合某一级配范围的要求，必须采用二种或二种以上集料配合起来，称为矿质混合料，才能符合级配范围的要求,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.4.1 热拌沥青混合料的配合比设计应通过目标配合比设计、生产配合比设计、及生产配合检证三个阶段，确定沥青混合料的材料品种及配合比、矿料级配、最佳沥青用量 6.4.2 JTG F40-2004采用马歇尔试验配合比设计方法。,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.4.3确定工程设计级配范围 6.4.3.1 根据公路等级、工程性质、气候条件、交通条件、材料品种等因素，通过条件大体相当的工程使用情况进行调查研究后调整确定，经确定的工程设计级配范围是配合比设计的依据，不得随意变更,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.4.3.2 调整工程设计级配范围宜遵守下列原则 6.4.3.2.1 确定采取C型或F型的混合料 6.4.3.2.1.1 C型：夏季温度高、高温持续时间长、重载交通多（取较高的空隙率） 6.4.3.2.1.2 F型：冬季温度低、低温持续时间的长、重载交通较少的路段（取较较低的空隙率）,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.4.3.3 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 6.4.3.4 确定各层的工程设计级配范围时应考虑不同层位的功能需要，经组合设计的沥青路面应能满足耐久、稳定、密水、抗滑,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.4.3.5 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4.75mm和2.36mm通过率的上下限差值宜小于12% 6.4.3.6 沥青混合料的配合比设计应充分充分施工性能，使沥青混合料容易摊铺和压实，避免造成严重的离析,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,表B.4.2-1 泰勒曲线的横坐标,6.5 矿料配合比设计,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.5.1 修正平衡面积法（略） 6.5.2 正规议程法 （略） 6.5.3 电子表格法：采用计算机EXCEL的功能,用试配法进行 6.5.4 实例：AC-20C型,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.6 马歇尔试验 6.6.1 沥青混合料的制作温度,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,表B.5.2 热拌普通沥青混合料试件的制作温度（）,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.6.3 矿料的合成表观相对密度,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.6.5 非改性矿料的有效相对密度,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.6.13 确定最佳沥青用量,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.6.13.1 根据曲线的走势，按下列方法确定沥青混合料的最佳沥青用量 0AC1=（ a1 + a2 + a3 + a4 ） a1、_a2、a3、a4分别为密度最大值、稳定度最大值、目标空隙率（或中值）、沥青饱和度范围的中值的沥青用量,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.6.13.2 如果所选择的沥青用量范围未能涵盖沥青沥青饱和度的要求范围，按下式求取3者的平均值作为0AC1： 0AC1=（ a1 + a2 + a3 ）/3 6.4.13.3 以各项指标均符合技术标准（不含VMA）的沥青用量范围0ACmin 0ACmax的中值作为0AC2=（ 0ACmin +0ACmax ）/2,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.6.13.3 通常情况下取0AC1和 0AC2的中值为计算的最佳沥青用量0AC=(0AC1+0AC2)/2 6.6.13.4 按0AC在马歇尔图曲线图上所对应的各项指标是否符合JTG F40-2004的要求，且0AC宜位于VMA凹凸曲线最小值贫油一测,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.6.13.5 根据公路等级、气候条件、交通情况以及实践经验调整确定最佳沥青用量： 6.6.13.5.1 调查当地各项条件相接近的工程的沥青用量及使用效果，进行必要的最佳沥青用量的调整,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.6.13.5.2 对炎热地区公路以及高速公路、一级公路的重载交通路段，山区公路的长大坡路段，预计有可能产生较大车辙时，宜在空隙率符合要求的范围内将计算的最佳沥青用量减小0.1%0.5%作为设计沥青用量,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.6.13.5.3 对寒区公路、旅游公路、交通量很小的公路，最佳沥青用量可以在0AC的基础上增加0.1%0.5%, 以适当减小设计空隙率，但不得降低压实度的要求,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.6.13.6 计算沥青结合料被集料吸收的比例及有效沥青含量（%）,Pba =,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.6.13.7 计算混合料中的有效沥青用量(%),Ps各种矿料占沥青混合料总质量的百分率之和， 即100-Pb,%,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.6.13.8 计算有效沥青的体积百分比Vbe及矿料的体积百分率Vg,Vg = 100-（Vbe+VV）,Vbe=,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,6.6.13.9 检验最佳沥青用量时的粉胶比FB、集料的比表面积SA和有效沥青膜厚度DA,FB =,SA=,Pi各种粒径的通过百分率% FAi相对于各种粒径的集料的表面积系数,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,集料的表面积系数,湖 南 省 公 路 学 会,六、热拌沥青混合料配合比设计方法,沥青膜有效厚度DA(m),D