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公路工程业务培训 材料 第一部分 集料（砂石材料） 砂石材料试验内容 集料试验项目重点强调五项试验，其中 针对粗集料的有密度试验、压碎试验、洛杉 矶磨耗试验、针片状颗粒含量检测等； 针对细集料主要是指筛分试验； 通过这些试验的讨论，了解不同试验的基本原 理、主要内容，从中掌握描述试验的基本方法. 集料一些基本概念 集料又可称为砂石材料，根据颗粒粒径大小，分为 粗集料和细集料。 粗细集料分类方法 不同用途采用不同划分界限： 用于水泥混凝土的 粗细集料划分尺寸为4.75mm，而用于沥青混合料 的粗集料划分尺寸为2.36mm； 集料最大颗粒概念 集料最大粒径：能够使集料全部通过的（100 通过率）最小标准筛筛孔尺寸； 集料公称最大粒径：能够全部通过或允许有少量 存留的（10090%通过率）最小标准筛筛孔尺寸. 集料一些基本概念 标准筛 标准筛概念 根据最新规范要求，沿用多年的两套标准 筛系统统一为一种规格，孔的形状全部为方 孔，其中的孔径设置有： 75mm、63mm、53mm、37.5mm、 31.5mm、 26.5mm、19mm、16mm、 13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、 1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、 0.075mm . 粗集料密度检测 密度的概念 密度定义：在一定（温度）条件下物质单位体积材料的 质量，采用公式可表示为： 密度的单位：克/立方厘米（g/cm3） 克/毫升（g/ml） 千克/升（Kg/L） （103）千克/立方米（Kg/m3）. 粗集料密度检测 基本概念 针对不同情况，集料的密度有多种类型：真 密度、表观密度、毛体积密度、表干密度和 堆积密度等； 其中试验检测强调重点是表观密度和毛体积 密度的测试方法，前者采用水中重法测定， 后者采用表干法测定； 另一需关注的密度为堆积密度. 粗集料密度检测 表观密度检测 表观密度：单位表观体积下的粗集料质量。 （表观体积材料实体体积+闭口孔隙） 试验需用主要仪器设备： 带下挂钩的电子称（注意可称量范围）、 贮水箱（带溢流口）、 网篮、 烘箱. 粗集料密度检测 表观密度检测 分别称取粗集料悬浮在在水中和烘干后的质量，由下式 计算粗集料的表观密度： 试验操作时注意：粗集料要充分饱水，使开口孔隙充满 水；每次水中称重时水位高度要一致； 这一检测原理的依据是浮力定律物质在水中受到浮 力作用，浮力的大小取决于物体排开水的体积，而该体 积正好就是被测物体体积，其在数值上等于被测物体分 别在空气中称出的质量和在水中称出的质量差值. 粗集料密度检测 毛体积密度检测 毛体积密度：单位毛体积下的粗集料质量。 （毛体积材料实体体积闭口空隙体积+开口孔隙体积） 操作方法：分别称取粗集料在水中、表干状态和烘干后的 质量，由下式计算毛体积密度： 注意表干状态的操作要领：用拧干的湿毛巾擦拭，直至擦 干集料表面的水膜光泽，但要留下开口孔中吸入的水分. 粗集料密度检测 堆积密度检测 根据集料装填方式的不同，堆积密度分为自然堆积状态下的 松装密度，采用一定密实操作过程得到的紧装密度，而紧装 密度又根据不同方法分为振实密度和捣实密度； 注意不同堆积密度装填操作要求； 根据上述密度得到集料（混合料）的一个重要指标空隙 率： 压碎试验 用于评价粗集料承载能力； 注意：试验时所需材料数量 的确定方法和加载方式； 用于沥青混合料和用于水泥 混凝土的压碎试验方法一致 ，都采用压碎到2.36mm以下 粒径的多少作为结果。但前 者称为压碎值，后者称为压 碎指标值，二者的换算关系 为: 压碎指标值 0.816压碎值5 洛杉矶磨耗试验 用于评价粗集料综合性能（ 抗磨耗、抗冲击和抗剪切等 能力）； 注意根据粗集料公称最大粒 径的不同，选用不同粒径粒 径组合搭配进行试验； 不同规格的粗集料操作过程 大体一致； 试验结果以小于1.7mm（ 筛孔）的颗粒数量占试验总 量的百分数表示. 针片状颗粒判断方法 试验目的在于评定粗集料形状的好坏； 良好的粗集料形状应该是接近球体或立方体 ，而细长或扁薄的颗粒性能欠佳，根据粗集 料的不同用途采，用不同试验方法进行甄别 判断； 注意两种不同用途粗集料针片状颗粒的定义 ； 关注不同判断方法的关键. 用于混凝土粗集料针片状颗粒检测 针片状颗粒定义： 针状颗粒凡集料颗粒某一方向的尺寸超出所属粒级平均粒径的2.4倍时的颗 粒； 片状颗粒凡集料颗粒某一方向的尺寸小于所属粒级平均粒径的0.4倍时的颗 粒； 用于水泥混凝土集料试验采用规准仪法； 针状规准仪 片状规准仪 首先要确定每次试验时集料的数量； 进行粗细不同颗粒的分级，其中共有6个级别； 沥青混合料用粗集料 针片状颗粒检测 针片状颗粒定义：某一颗粒长度尺寸 与厚度尺寸之比大于等于3时的颗粒； 试验方法采用游标卡尺进行判断； 试验的关键在于粗集料颗粒基准面的 确定，颗粒长和高的量取方法. 砂筛分试验 细集料一般大多指砂，其最重要的试验是筛分试 验； 注意不同用途的砂的砂的筛分区别：通常采用干 筛法，沥青混合料用砂则要采用水筛法； 采用标准套筛：从4.75mm至0.075mm，通常试 验用砂质量500g； 过筛要充分彻底：在过筛完成后，要逐一进行每 个筛的单独操作，当每分钟筛出量不超过筛上剩 余量的0.1%时，可认为该粒级过筛完成； 要求试样总量与各筛存留量之和的差值不得超过 总量的1%. 筛分试验结果的用途（1） 定量评价集料的级配状况 筛分结果的计算： 分计筛余百分率 累计筛余百分率 通过百分率 筛分试验结果的用途（2） 砂的粗细程度判断 砂的粗度细度模数： 当细度模数在3.73.1，为粗砂； 当细度模数在3.02.3，为中砂； 当细度模数在2.21.6，为细砂。 注意：该计算公式仅适用于混凝土用砂的细度模数计算， 清楚该公式表达方式，所代表的含义，适用的对象. 筛分试验结果的用途（3） 绘制级配曲线 在直角坐标系中，通过百分率为纵坐标，筛孔尺寸 （或颗粒粒径）为横坐标； 其中纵坐标刻度从原点的0到最大的100%，而横坐 标刻度严格讲应以各筛孔尺寸的0.45次方来表示， 但实际操作则按等间距依次从小到大、从左到右标 注. 六. 矿料级配组成设计 有关级配的概念 级配类型 连续级配在较宽的范围里不同粒径颗粒连续分 布的级配； 间断级配在粒径分布过程中，位于中间部位有 一个或 连续若干粒径缺失的级配； 开级配在较窄且偏粗的范围内连续分布的级配 ； 级配范围：作为控制集料级配状况的标准. 五. 矿料级配组成设计 级配设计概念 设计方法 计算法、图解法、计算机辅助设计； 设计条件 1. 目标级配设计范围； 2. 各规格矿料筛分结果。 五. 矿料级配组成设计 级配设计过程 图解法设计主要步骤 1. 按一定比例绘制一个矩形框图，从左下到右上引对角 线。纵边以常数尺度标出通过量刻度，并根据要求的级配 通过量范围中值在横边上确定各筛孔孔径位置； 2. 将各规格矿料筛分结果在框图中以折线的形式绘制在图 中； 3. 根据相邻两条折线的位置关系，依次确定不同规格矿料 在合成级配中所占比例； 4. 对所得比例进行验算，如果与所需的级配范围不完全相 符，则根据实际情况调整比例，直至合成级配完全满足级 配要求. 第二部分 水泥和水泥混凝土 水泥试验检测内容 共计五项试验内容，包括： （1）水泥细度试验检测、 （2）水泥净浆标准稠度确定、 （3） 凝结时间测定、 （4）安定性检测、 （5）水泥胶砂强度试验。 试验检测注意事项 （1） 哪些试验分为了标准法和代用法，两种方法相互间关系； （2） 判定试验结果的标准； （3） 影响试验结果准确性的主要因素； （4） 影响加载试验过程的两个因素加载速率和适宜的压力机量 程选择； （5） 抗折抗压试验结果的数据处理. 水泥技术性质概念 物理性质 细度 定义：水泥颗粒的粗细程度，熟悉水泥细度对水泥品质的影响； 意义：合适的细度是保证水泥水化和硬化效果的基本条件； 标准稠度 定义：指水泥净浆对标准试杆沉入时所产生的阻力达到规定状态时 所具有的水和水泥用量的百分比。 意义：是测定水泥凝结时间和安定性等试验结果具有可比性的基 础。 凝结时间 定义：水泥浆从可塑状态到失去塑性所需的时间，分初凝和终凝。 意义：初凝时间太短，不利于正常施工；而终凝时间太长，一是不 利于混凝土构造物早日投入使用，二是对需要支护模板的施工，会 影响模板的拆卸和安装。 水泥技术性质概念 安定性 定义：表征硬化后的水泥浆体是否产生过量或不 均匀的的体积变化，从而对水泥结构造成不利影 响的现象。 原因：造成水泥安定性不良的原因在于水泥中存 在的游离氧化钙和游离氧化镁以及三氧化硫 . 力学性质 定义：水泥（胶砂）的抗折强度和抗压强度； 意义：是水泥的最核心指标. 水泥试验检测 水泥细度检测 细度试验方法可分为筛析法和比表面积法； 以往大多采用筛析法，但新的水泥技术国家 标准要求硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥进行 细度测定时则要采用比表面积法； 筛析法又分为水筛法和负压筛法，其中水筛 法是代用法，负压筛法是标准法； 试验结果以水泥标准筛上的存留量占试验用 水泥数量的百分数表示. 水泥试验检测 水泥细度检测 当采用负压筛法时，注意负压筛仪的真空度要达 到40006000Pa； 水泥比表面积试验 比表面积是指单位质量 下物质的表面积，比表 面积越大，物体颗粒越 细； 比表面积单位： m2/Kg，通常要求水泥 的比表面积大于300 m2/Kg. 水泥比表面积试验操作 根据公式确定试验用水泥质量： 将水泥按一定方式装填在透气筒中，然后安放到U型管上 ； 开动抽气泵，慢慢打开玻璃旋塞，使右侧玻璃管中的液面 缓缓上升至第一道刻度线，关闭抽气泵和玻璃旋塞； 当液面下降至第二道刻度线时开始计时，当液面到达第三 道刻度线时停止计时，记录液面经过第二道和第三道刻度 线所需的时间和试验时的温度； 根据不同情况，通过公式计算出水泥的比表面积. 水泥比表面积结果计算 水泥净浆标准稠度用水量试验方法 该试验内容也可分为标 准法和代用法两种，其 中标准法是维卡仪法， 而代用法采用试锥法； 两大类方法都是固定水 泥用量500g，然后根据 经验采用调整用水量的 方法找出能够达到标准 稠度时所需的用水量； 水泥净浆标准稠度用水量试验方法 维卡仪法 试锥法 试验结果的判断方法：维卡仪法以维卡仪试杆贯入 水泥浆离底板距离为61mm为准，试锥法以试锥 贯入水泥浆深度在282mm为准. 水泥净浆标准稠度用水量试验方法 代用法中的试锥法中还可采用固定用水量 的方法进行，也就是称取水泥500g，加水 142.5ml，搅拌后进行试验时，根据试锥贯 入深度S（mm），通过下式计算得到标准 稠度P（%）： P（）33.40.185S 水泥凝结时间检测方法 水泥凝结时间试验分为初凝检测和终凝检测两 个阶段； 初凝时间和终凝时间检测采用不同试针，其中测 终凝时间采用的试针带有一个环形附件。 水泥凝结时间检测方法 当加水搅拌到标准针贯入到 水泥浆的深度离底板出现 41mm距离时，所持续的 时间就是初凝时间； 当加水搅拌到试针贯入水泥 浆的深度在0.51mm范围 时所持续的时间就是终凝时 间，根据环形附件在水泥浆 表面的压痕来判断； 两个时间均采用min表示. 水泥安定性试验 试验采用沸煮法进行，这种方法又可分为标准法雷氏夹 法和代用法试饼法； 试饼法判断方法是根据试饼沸煮后是否出现明显变形、或表 面是否出现裂缝及破碎掉渣等现象来判断； 沸煮时要求30min内开始沸腾，连续沸煮三小时中间不得补 加水。 水泥安定性试验 雷氏夹法判断方法：要求 沸煮之后雷氏夹指针端部 的距离（mm）与沸煮之前 的端部距离之差的平均值 不大于5mm，沸煮程序同 试饼法； 注意雷氏夹受力时指针打 开程度是否标准，判断的 方法是在300g砝码受力状 态下，要求指针打开增加 的距离为17.52.5mm， 否则该雷氏夹不合格而弃 用. 水泥力学强度试验 水泥力学强度试验采用水泥胶砂法，即按比例将水泥、水和 标准砂混合在一起制成试样进行试验的方法； 试件几何尺寸为4040160mm，在专用三联模中一次成型 三根小梁试样； 成型时每个三联模所需原材料数量为水泥 ：水 ：标准砂 450g ：225ml ：1350g； 水泥力学强度胶砂试样成型 胶砂搅拌设备 胶砂振实设备 水泥力学强度试验 注意： 养护条件：201 的水中养护； 抗折和抗压试验操作方法，各自计算公式； 抗折和抗压强度试验结果数据处理要求； 加载速率要求及其对试验的影响； 正确选择压力机量程的方法. 水泥力学加载试验 抗折加载设备 抗压加载设备 水泥试验检测 水泥力学强度试验 抗折和抗压计算公式： 注意试验单位的统一，其中荷载以N为单位，几何 尺寸以mm为单位，强度则是MPa. 水泥试验检测 水泥力学强度试验 试验数据处理 抗折强度： （1）取三个试件的平均值； （2）当其中一个计算结果与平均值的差超过平均 值的10%时，该值舍去，以剩余两个的平均值为 结果； 抗压强度： （1）取6个试件的平均值； （2）当其中1个计算结果与6个平均值的差超过平 均值的10%时，该值舍去，以剩余5个的平均值 为结果； （3）当其中又有一个计算结果与5个平均值的差 超过平均值的10%时，则试验作废. 关于压力机操作 加载速度应按规定的要求进行，例如水泥胶砂加载速度是 2.40.2kN/s； 压力机的量程选择：正确压力机的量程是指当估计所需最 大荷载正好位于所选压力机量程的2080%之间的量程. （硅酸盐类）水泥技术标准 水泥的技术标准 分别依据物理性质、力学性质和化学性质等三个方 面加以制定。 水泥强度等级的判断 水泥强度等级的确定要从抗压和抗折两项强度指标 和28d和3d两个龄期全面考虑，并依据28d抗压强度 的大小进行命名； 普通硅酸盐水泥的等级仅有两个，分别是42.5和 52.5MPa. 水泥品质判定规则 取消废品水泥判定； 当化学指标、凝结时间、安定性和强度符 合要求时，判定为合格水泥； 当上述项目中任何一项不符合标准时，判 定为不合格水泥； 取消不合格品判定中细度和混合材料掺加 量的规定内容. 混凝土试验检测技术 共强调四项试验，其中1、4两项为重点： （1）工作性检测坍落度试验和维勃稠度试验； （2）混凝土凝结时间试验； （3）密度检测试验； （4）强度试验抗压和抗弯拉强度试验； 内容重点： （1） 每项试验操作过程； （2） 坍落度试验中评定工作性的方法； （3） 力学试验加载速率、适宜量程选择方法； （4） 抗压和抗弯拉试验结果的数据处理. 水泥混凝土工作性检测 坍落度试验 工作性（和易性）概念 工作性定义工作性又称和易性，包括流动性、 可塑性、稳定性和易密性； 影响工作性的因素包括内因和外因，内因主要 有： （1） 原材料性质和特点； （2） 组成混凝土材料比例水灰比、用水量、砂 率等； （3） 外加剂. 混凝土工作性试验 坍落度法 坍落度试验注意事项： 试验操作过程中装填方 法和要求； 坍落度值（mm）所代 表的含义； 粘聚性是如何检测的； 如何确定混凝土的保水 性. 混凝土工作性试验 维勃稠度法 维勃稠度法： 注意适用的条件、结果 表示单位； 试验结构和坍落度之间 的关系. 水泥混凝土力学性质检测 力学性质概念 抗压强度： （1）立方体抗压强度：是根据规范测得的强度平均 值； （2）立方体抗压强度标准值：在标准试验条件下， 满足保证率要求的强度值； （3）混凝土强度等级：当上述标准值达到并超过某 一规定强度等级时，以大写字母C和该等级组合，就 成为所谓该混凝土强度等级； 抗弯拉强度： 用于水泥混凝土板配合比设计指标； 影响混凝土力学强度的因素： 水灰比、集料特性、浆集比、养护条件. 混凝土力学强度试验 混凝土拌合成型设备和试块 搅拌设备 振实台 立方体试模和试块 小梁试模和试块 混凝土力学强度试验 试件成型 试件成型的关键是试件的密实过程，根据 混凝土坍落度的差别，分别采用不同的方 式方法： 当坍落度在2570mm时，采用振动台密实 成型，操作时既要密实，又不能超振，以 免水泥浆的流失； 当坍落度超过70mm时，采用人共插捣密实 成型； 当坍落度小于25mm时，要用插捣棒来密实 成型. 混凝土力学试验加载设备 抗弯拉加载设备 抗压加载设备 试验同样要注意加载速率、压力机量程的选择和 试验数据处理，而且明白混凝土加载速率表达方 式和操作方法. 混凝土强度试验 抗压或抗折强度试验时的加载方式：其中抗折试验 采用三分点双荷载加载方法； 两个力学试验结果计算方法： （1）取三个的平均值； （2）当其中一个结果与中间值的差超过中值的 15%，取中值作结果； （3）当另一个结果与中值的差又超过中值的15% ，则试验作废. 混凝土强度试验 由于抗折试验的加载方式的特殊性，抗折试验结果 评定的特殊之处： （1）受力破坏位置：要求破坏位置位于两个加载点 之间，如果有一个断裂面位于加载点外侧，以另外 两个进行平均后作为结果，但前提是两个测值差不 大于两个测值中较小值的15%。如果超出，则无效 ； （2）如果两个试件断裂位置都超出加载点之外，则 试验无效. 混凝土质量评定 统计法：包括已知标准差法和未知标准差法； 未知标准差法 非统计法 混凝土配合比设计方法 原材料要求 水泥 水泥品种根据混凝土构造物要求和环境特点确定； 水泥强度等级与混凝土的强度等级相匹配：水泥强度等级是混凝 土强度等级的11.5倍。 粗集料 满足基本技术性质要求； 注意粗集料公称最大粒径的限制要求； 采用连续级配或间断级配时各自的优缺点； 砂 砂的级配分区，注意其中二区砂的特点； 水 含有较少的杂质，通常的生活用水均可. 混凝土配合比设计方法 概述 混凝土配合比表达方式 （1） 单位用量表达方式以1立方混凝土中各材料用量（Kg）表示 ； （2）相对用量表达方式水泥用量当作1，其它材料针对与水泥用量 的相对值； 配合比设计要求 （1）强度要求提出一个比设计强度更高的配制强度； （2）工作性要求适宜的坍落度、良好的粘聚性和保水性； （3）耐久性要求通过最小水泥用量和最大水灰比保证耐久性； （4）经济性要求采用当地材料或替代物. 混凝土配合比设计方法 概述 设计参数 （1）水灰比决定水泥浆的稀稠程度，并直接影响混凝土强度； （2）用水量决定水泥浆数量多少； （3）砂率直接影响混凝土的保水性和粘聚性。 设计步骤 （1）初步配合比根据设计文件要求和原材料特点提出最初的配合比 ； （2）基准配合比通过实际坍落度试验检测、调整混凝土工作性； （3）试验室配合比通过实际检测不同水泥比下混凝土强度，确定能 够满足配制强度要求的配合比，并 进一步修正混凝土密度； （4）工地配合比根据工地现场砂、石含水率调整混凝土各材料用 量. 混凝土配合比设计方法 初步配合比设计 根据混凝土强度保证率和施工技术水平，确定配制强度； 通过公式计算混凝土水灰比， 式中：aa、ab与集料类型有关常数,通常碎石分别取 0.46和0.07； fce水泥实际强度； 并依据耐久性要求校核该水灰比是否满足耐久性要求. 混凝土配合比设计方法 初步配合比设计 通过查表的方式确定混凝土用水量（m水），注意该用水量 的大小取决于坍落度和粗集料的类型与公称粒径； 计算求得水泥（m水泥）用量，并进行耐久性校核； 通过内插法查表确定砂率，注意影响砂率大小的因素； 采用质量法或体积法计算求得砂和粗集料的用量. 混凝土配合比设计方法 初步配合比设计 质量法（假定密度法） 混凝土配合比设计方法 初步配合比设计 体积法 混凝土配合比设计方法 基准配合比设计 拌和适宜数量的混凝土进行坍落度试验，根据实测出的坍 落度值、粘聚性以及保水性调整混凝土配合比： （1） 坍落度、粘聚性和保水性都理想时，无需再做调整，基准 配合比等同于初步配合比； （2）坍落度不满足要求，但粘聚性和保水性良好，则采用水灰 比不变，加减水泥浆用量的方法，调整混凝土坍落度。此时， 砂、石用量保持不变，水泥和水的用量发生变化； （3）坍落度符合要求，但粘聚性和保水性较差，则采用适当提 高砂率的方法进行调整。此时，水泥和水的用量基本不变，砂、 石用量加以调整； （4）当坍落度、粘聚性和保水性都不理想时，可以同时调整水 泥浆数量和砂率，也可重新进行混凝土的配合比设计. 混凝土配合比设计方法 试验室配合比设计 以初步配合比得到的水灰比为中值，采用等间隔 的方式再设定两个不同的水灰比，分别拌和成 型、养护28d，测得各自强度； 根据不同灰水比所对应强度绘图，确定满足配制 强度的所对应的水灰比，作为最终的水灰比； 根据实测混凝土毛体积密度与计算密度的比值， 对各材料进行密度修正. 混凝土配合比设计方法 混凝土强度和水灰比关系图 混凝土配合比设计方法 工地配合比设计 根据砂、石含水率定义，确定工地拌和混凝土时各 材料的用量; 含水率定义： 注意：烘干材料质量和含水材料质量之间关系： 混凝土配合比设计方法 工地配合比设计 当砂含水率为a%、石的含水率为b%时，工地配 合比就是 第三部分 沥青和沥青混合料 沥青材料试验检测 重点强调五项试验，其中包括针入度、软化 点、延度、薄膜烘箱试验和密度检测等； 掌握各项试验检测结果所表征的沥青性质； 试验过程中影响试验结果的条件及各条件变 化对试验带来的影响. 沥青试验检测 针入度试验 针入度是表示沥青粘稠度大 小的指标，并以此作为评定 沥青标号的依据； 试验条件：温度、标准针质 量、测定时间，常用试验条 件是25、100g、5s； 平行试验的读数要求； 沥青试验检测 软化点试验 软化点是一种表示沥青热稳定性高低的指标。 特别关注升温速度的控制：要求5/min. 沥青试验检测 延度试验 延度在一定程度上反映沥青低温性能的好坏，表示 低温时的抗裂能力。 试验条件：温度控制在15或10 状态；拉伸速 率控制在5cm/min； 水的密度调整. 沥青试验检测 薄膜烘箱老化试验 试验反映沥青抗老化能 力； 试验条件：沥青50g、 温度163、时间5h； 评定方法： 质量变化； 残留针入度； 残留延度值. 薄膜烘箱内部结构和盛样皿薄膜烘箱内部结构和盛样皿 沥青试验检测 沥青密度测定 操作过程： 1.称取空密度瓶质量（m瓶）； 2.称取装满水的密度瓶质量（m瓶+水）； 3.称取装入适量沥青后的密度瓶质量（m瓶+沥青）； 4.称取再装满水后的密度瓶质量（m瓶+沥青+水）. 计算公式： 沥青中蜡含量的试验 蜡在沥青中完全起着消极作用，对沥青及其混合料 的高温稳定性、低温稳定性和水温性以及沥青路面 的抗滑性都有不利影响。通过沥青中蜡含量的检测 ，了解所用沥青中蜡的数量； 检测过程主要经过三步： （1）通过加热（550 ）分馏，将沥青中的蜡油分 馏出； （2）将分馏出的蜡油在无水乙醚和无水乙醇（1：1 ）溶剂的作用下，将其中的蜡与油分离出来； （3）再在低温条件下（-20）将蜡结晶出来，然后 进一步用石油醚将蜡的结晶体溶解净化，除去石油 醚后得到沥青中蜡的质量. 沥青技术要求 1. 采用道路石油沥青取代原有的重交沥青（ AH）和中、轻交通道路沥青（A）; 2. 沥青标号的划分根据针入度的大小； 3. 不同标号的沥青适用于不同的气候环境； 4. 将沥青划分为三个等级，A级沥青适用于 各种条件、B级沥青适用于高等级公路的下面 层和其它等级的各个层次、C级沥青适用于 三级及三级以下的道路. 沥青混合料试验检测 重点强调的沥青混合料试验包括： 1 .沥青混合料马歇尔试件制备方法； 2 .混合料密度检测； 3 .马歇尔稳定度试验； 4 .沥青混合料水稳性试验； 5 . 车辙试验； 6 . 沥青与矿料粘附性试验； 重点掌握 1. 每项试验主要操作过程； 2. 不同试验方法的适用性； 3. 影响试验结果的因素. 沥青混合料 概述 沥青混合料分类 1. 根据空隙率： 密级配沥青混合料空隙率36； 开级配沥青混合料空隙率18以上； 半开级配沥青混合料空隙率612； 2. 根据级配类型： 连续级配沥青混合料； 间断级配沥青混合料； 3. 按矿料的公称最大粒径： 特粗式沥青混合料最大粒径为37.5mm； 粗粒式沥青混合料最大粒径31.5mm、26.5mm； 中粒式沥青混合料最大粒径19mm、16mm； 细粒式沥青混合料最大粒径13.2mm、9.5mm； 砂粒式沥青混合料最大粒径4.75mm. 沥青混合料 概述 沥青混合料结构类型 1. 采用连续级配矿料悬浮密实型结构，具有较低的空 隙率，有较好的耐久性，良好的低温性能，但高温抗车辙 能力较差； 2.采用开级配矿料骨架孔隙型结构，空隙率较高，所 以低温抗开裂性能较差，低温性不好，但高温抗车辙能力 相对较好； 3.采用间断级配矿料密实骨架型结构，具有较高的密 实程度，能够同时兼顾高、低温性能和耐久性要求. 沥青混合料路用性能 高温稳定性高温条件下沥青混合料抵抗车辆反 复作用，不产生明显永久变形的能力，特别是对高 等级公路渠化交通条件下抵抗车辙性能的能力。 评价指标：马歇尔稳定度、动稳定度； 低温抗裂性冬季低温条件下，特别是急剧降温 时沥青混合料抗开裂的能力。 评价指标：低温破坏强度、破坏应变、破坏劲度模 量； 五. 沥青混合料路用性能 耐久性表征沥青混合料抗老化性、水稳性和抗 疲劳能力。 评价指标：空隙率、饱和度、残留稳定度； 抗滑性 有助于车辆行驶安全的性能。 评价指标：路面构造深度、摩擦系数； 施工和易性 . 沥青混合料技术标准 空隙率压实沥青混合料中空隙体积占整个混合料体积百 分率。通常密级配沥青混合料的空隙率在36之间； 稳定度在规定条件下沥青混合料马歇尔试件可承载的最 大荷载（kN）。通常密级配沥青混合料的稳定度8 kN； 流值规定条件下，沥青混合料马歇尔试件达到最大荷载 时所对应的竖向变形（mm）。通常密级配沥青混合料的流 值在24mm之间； 饱和度压实沥青混合料中沥青体积占矿料骨架以外空间 体积的百分率。通常是5075之间. 沥青混合料技术标准 动稳定度在规定条件下，沥青混合料每形成1mm车辙时 需要的碾压次数。通常要求600800次/mm以上； 水稳性沥青混合料马歇尔试件在60水中浸泡48h后， 所达到的稳定度，通常要求残留稳定度7580以上；或 采用特定操作后的冻融劈裂强度比表示沥青混合料的水稳性 ，要求该指标达到7075%以上； 矿料间隙率压实沥青混合料试件中矿料以外的空间体积 占试件总体积的百分率。该值的大小取决于混合料的空隙率 和矿料的公称最大粒径. 沥青混合料试验 马歇尔试件的制备 混合料搅拌锅 马歇尔成型击实设备 马歇尔试块 沥青混合料试验 马歇尔试件的制备 备料 根据经验每个马歇尔试件所需矿料约1200g； 原材料加热 根据沥青标号确定沥青加热温度，矿料（不包括矿粉）的加热温 度高于沥青加热温度1030； 拌合 控制拌合温度与沥青加热的温度大致一致，将矿料加入拌合锅， 按所需的数量添加沥青，搅拌大约11.5min后，再加入矿粉继 续搅拌均匀，控制时间3min； 击实成型 双面各击75次，击实完成冷却后脱模； 调整 根据试件高度进行材料数量的修正. 沥青混合料试验 密度试验 根据吸水率大小： 几乎不吸水（0.5%）采用水中重法； 吸水率不大于2%采用表干法； 吸水率超过2%采用蜡封法； 其中：1表示裹蜡的沥青混合料试件排开水的体积； 2表示混合料试件裹上的蜡所占据的体积. 沥青混合料试验 密度试验 空隙率超过18%采用体积法； 混合料最大理论密度采用真空法： 沥青混合料试验 稳定度试验 在60水中浸泡3040nim ； 试验结果有稳定度（kN） 和流值（mm）； 注意结果的数据计算要求 ： 其中的K是试验常数，根据 每组试件的个数确定。当 个数是4个时，取1.46。 沥青混合料水稳性试验 残留稳定度试验 一次成型两组马歇尔试件，一组进行常规 马歇尔稳定度试验，另一组在60 水中浸 泡48h，然后再进行马歇尔稳定度试验，以 48h稳定度比上常规稳定度的百分数作为试 验结果，称为残留稳定度； 沥青混合料水稳性试验 冻融劈裂试验 一次成型两组马歇尔试 件，一组在25 的水中浸 泡2h后进行劈裂试验，得 到相应的劈裂强度； 另一组在抽真空状态下充 分饱水一段时间后，放置 在-18 的低温条件下冷 冻1618h； 再在60 水中浸泡24h， 最后在25 水中泡2h后进 行劈裂试验，得到相应劈 裂强度； 以后者比前者得到的百分 数作为试验结果，称为冻 融劈裂强度比. 沥青混合料试验 车辙试验 车辙板 成型轮碾仪 车辙试验仪 车辙板的制备方法同马歇尔试件制备方法相似； 车辙试验温度60，并在试验操作前至少要在规定温度条 件下恒温2h； 结果计算公式： 沥青混合料试验 粘附性试验 集料粒径超过13.2mm采用水煮法： 选取13.219mm颗粒5颗，裹覆沥青后在接 近沸腾状态下沸煮3min； 集料粒径小于13.2mm采用水浸法： 选取9.513.2mm颗粒集料200g，四分法保 留100g，加入5g沥青在规定的温度下拌合 ，挑选20颗摊在玻璃板上，放入80水中 浸泡30min； 领会粘附等级评定思路. 沥青混合料配合比设计方法 配合比设计步骤 目标配合比设计阶段：室内系统配合比设计 ； 生产配合比设计阶段：现场配合比调整； 生产配合比验证：试验路铺筑 . 沥青混合料配合比设计方法 配合比设计内容 矿料级配组成设计要求所设计的矿料具 有足够的密实度，并具有较高的内摩阻力； 最佳沥青用量在选定的矿料级配条件下 最适宜的沥青用量. 沥青混合料配合比设计方法 气候分区指标 气候分区高温指标采用工程所在地最近 30年内最热月份平均日最高气温的平均值， 作为（反映高温）气候分区的一级指标。一 级指标划分为3个区： 高温气候1区：30（夏炎热区）； 高温气候2区：2030 （夏热区）； 高温气候3区：20 （夏凉区）. 沥青混合料配合比设计方法 气候分区指标 气候分区低温指标采用工程所在地最近 30年的极端最低气温，作为（反映低温）气 候分区的二级指标： 低温气候1区：-37.5 （冬严寒区）； 低温气候2区： -37.5 -21.5 （冬寒区） ； 低温气候3区：-21.5-9.0 （冬冷区）； 低温气候4区： -9.0 （冬温区）. 沥青混合料配合比设计方法 气候分区指标 气候分区雨量指标采用工程所在地最近 30年内年降雨量平均值，作为气候分区的三 级指标： 降雨量1区： 1000mm（潮湿区）； 降雨量2区： 1000500mm（湿润区）； 降雨量3区： 500250mm（半干区）； 降雨量4区： 250mm（干旱区）. 沥青混合料配合比设计方法 原材料要求 沥青 1. 针对气候环境选择标号适宜的沥青：环境气候温 度较高，沥青的标号较低一些，反之则相对高一些 ； 2. 根据交通状况、是否存在渠化交通现象、混合料 类型以及所处的结构层位等对所挑选的沥青标号做 进一步调整。通常，交通量大、存在渠化交通、沥 青混合料矿料粒径偏细、或位于结构层位的上层， 则沥青标号应低一些；反之则高一些。 沥青混合料配合比设计方法 原材料要求 粗集料 1. 满足粗集料的物理力学指标； 2. 与沥青有良好的粘附效果：粘附等级应在IV级 以上，如果需要则要对粘附性进行改善： 掺入性能良好的抗剥落剂； 用消石灰或水泥替代部分矿粉； 将粗集料用石灰浆处理。 3. 良好的粒径规格：有助于矿料的级配合成. 沥青混合料配合比设计 原材料要求 细集料 1. 良好的物理力学性质； 2. 适宜的粒径规格； 矿粉（填料） 1. 采用碱性石灰岩加工磨细而成，具有良好的亲油 性； 2. 满足相应细度要求. 沥青混合料（目标）配合比设计 矿料级配设计 针对设计文件、或工程要求，由道路等级、路面类 型以及所处结构层层位等因素来确定； 通常每一层压实后沥青混合料的厚度不小于所选矿 料类型中公称最大粒径的2.53.0倍； 根据道路等级、气候和交通特点，对级配进行偏粗 或偏细的调整。当夏季温度偏高且持续时间较长、 重载车多时，宜选择较用较粗的级配类型，并取较 高的设计空隙率；反之，选用较细级配类型，并取 较低的设计空隙率 . 沥青混合料（目标）配合比设计 最佳沥青用量确定 沥青混合料沥青用量表 示方法： 1. 2. 沥青混合料（目标）配合比设计 最佳沥青用量确定 沥青大致用量范围的确定 1. 借鉴以往类似工程，由公式计算确定可能的最佳沥青用量 ，并由此得出沥青的大致用量范围： 分别为以往同类工程所使用的最佳沥青用量和相对合 成毛体积密度； 2. 当缺乏可借鉴的经验时，可以5的沥青用量作中间值， 以0.5的等间隔向两侧扩展，大致确定出沥青的用量范围 . 沥青混合料（目标）配合比设计 最佳沥青用量确定 制备马歇尔试件 1. 通常将确定的沥青用量范围等间隔划分成5组， 每组制备45个试件； 2. 根据某一沥青用量下一块试件大致所需材料用量 ，备好一盘混合料所需的合成矿料和沥青。 3. 根据要求温度加热各种原材料，按顺序加入搅拌 锅搅拌； 4. 取一定量（大约1200g）拌和好的混合料在成型 仪器上按要求击实成型，并将成型好的试件放凉后 脱模。根据测得的试件高度判断第一次所取的混合 料是否合适，如需要进行适当调整。最好将所有成 形好的试件进行编号，以备后用. 三、配合比设计具体操作 通过对马歇尔试件的试验检测和计算分别测 得或求得不同沥青用量时混合料的各项指标 ，其中包括密度、稳定度、流值、空隙率、 饱和度和矿料间隙率等； 以不同沥青用量时所对应的各指标变化在直 角坐标中进行绘图，如马歇尔稳定度和沥青 用量图如下： 由上述图形，根据稳定度和密由上述图形，根据稳定度和密 度最大值、空隙率和饱和度中度最大值、空隙率和饱和度中 值分别对应的沥青用量，并以值分别对应的沥青用量，并以 此平均得最佳沥青用量初始值此平均得最佳沥青用量初始值 OAC1:OAC1: OAC1=(a1+a2+a3+a4)/4OAC1=(a1+a2+a3+a4)/4 三、配合比设计过程 最佳沥青用量确定 根据各项指标分别满足 相应技术要求时所对应 的沥青用量范围，绘制 成图，并确定出各指标 均满足要求时的公共范 围，以此确定出最佳沥 青用量的中值OAC2: OAC2=(amin+amax)/2 aminamax 四、最佳沥青用量验证 根据OAC1和OAC2确定最终的最佳沥青用 量OAC: 当OAC1和OAC2相差不大时（在0.3单位 以内），以二者的均值作为OAC。并通过 车辙试验和残留稳定度试验评价该沥青用 量下沥青混合料的高温稳定性和水稳性是 否满足要求. 四、最佳沥青用量验证 当OAC1和OAC2相差较大时（超出0.3单 位），则OAC通过试验检测确定。即分别 对OAC1和OAC2两个沥青