沥青混凝土配合比设计PPT.ppt

集料试验方法及基本概念 沥青混凝土配合比设计 集料试验方法及基本概念 沥青混合料原材料主要包括 集料 沥青 约占沥青混合料95 的集料 按集料的粒径大小 粗集料 粒径大于2 36mm的碎石 破碎砾石 矿渣等 细集料 粒径小于2 36mm的天然砂 人工砂 包括机制砂 及石屑 矿粉 由石灰岩等碱性石料碾磨而成 起填料作用 按集料的岩性 玄武岩石灰岩辉绿岩花岗岩安山岩 集料试验 反映集料原始面貌1 粗集料密度及吸水率试验 网篮法 2 粗集料压碎值试验3 粗集料磨耗值试验 洛杉矶法 4 集料坚固性试验5 粗集料磨光值试验6 细集料密度按反映集料加工工艺1 粗集料含泥量试验2 粗集料针片状颗粒含量试验 游标卡尺法 3 粗集料软弱颗粒含量试验4 细集料含泥量试验 筛洗法 5 细集料砂当量试验6 细集料棱角性试验 流动时间法 粗集料密度及吸水率 试验目的与适用范围本方法适用于测定各种粗集料表观相对密度 表干相对密度 毛体积相对密度 表观密度 表干密度 毛体积密度 以及粗集料吸水率 试验步骤 对较粗的集料采用4 75mm筛 对2 36mm 4 75mm集料 或者混在4 75mm以下石屑中的粗集料 则用2 36mm标准筛过筛 用四分法缩分至要求的质量 分两份备用对沥青路面用粗集料 应对不同规格的集料分别测定 所取的每一份集料试样应基本上保持原有的级配经缩分后供测定密度和吸水率的粗集料质量应符合表的规定 粗集料 粗集料在沥青混合料中 粗集料是指粒4 75mm 2 36mm 的碎石 破碎砾石 筛选砾石和矿渣等 粗集料密度密度定义堆积密度 单位体积物质颗粒的质量 有干堆积密度及湿堆积密度之分 表观密度 视密度 单位体积物质颗粒的干质量 表干密度 饱和面干毛体积密度 单位体积物质颗粒的饱和面干质量 毛体积密度 单位体积物质颗粒的干质量 各密度的相对密度是该密度同同温度水的密度的比值 注 必须四分法取样 要求试样具有代表性 工程用途为沥青混凝土配合比设计提供参数 密度的准确性 注意对粗集料的密度 相对密度的定义 测定 使用时很容易出现错误的理解 首先应特别注意各种相对密度和密度的不同用途 工程上常用相对密度而少用密度 例如在沥青混合料的配合比设计时 常用表观相对密度 毛体积相对密度 要点强调 试验时 试样清洗后在室温下保持浸水24h 试验时 水温控制在15 25 宜控制在23 在称取表干质量的过程中不得有集料颗粒丢失也可以采取先称表干重 再称水中重的方法进行试验 这样可以避免因集料丢失带来的问题 粗集料压碎值 目的和适用范围集料压碎值用于衡量石料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力 是衡量石料力学性能的指标 以评定其在公路工程中的适用性 注意事项金属筒确定试验集料描述如下 将试样分3次 每1次数量大体相同 均匀装入试模中 每次均将试样表面整平 用金属棒的半球面端从石料表面上均匀捣实25次 最后用金属棒作为直刮刀将表面仔细整平 称取量筒中试样质量 平行试验三次 以三次平行试验的试样质量平均值进行压碎值的平行试验 粗集料压碎值 试验方法简述 将要求质量的试样分3次 每次数量大体相同 均匀装入试模中 压头放入试筒内石料面上 均匀地施加荷载 在10min左右的时间内达到总荷载400kN 稳压5s 然后卸荷 取出试样用2 36mm标准筛筛分经压碎的全部试样 称取通过2 36 筛孔的全部细料质量 计算集料压碎值 以三个试样平行试验结果的算术平均值作为压碎值的测定 要点强调 确定每次试验的石料数量 将石料分三层倒入量筒中 每层数量大致相同 每层夯击25次 落点均匀 试样分三层装入试筒后 最上层表面应仔细整平 防止因不平而使压柱在加载时卡住 使试验试样尽量密集接触 不会存留过大的集料间隙率 如试验中有较大的集料间隙率 将使得石料内部受力不均而导致压碎石料偏少 测得压碎值偏小 试样若较湿 应通过烘箱烘干 但烘箱温度不宜超过100 若温度过高 很可能会导致集料压碎值结果偏大 技术性质 集料的压碎值对于沥青混凝土路面的耐久性有着重要的意义 沥青混凝土路面在摊铺碾压过程中有部分集料被压碎 形成新的破碎面 而新的破碎面没有沥青胶浆裹附 很容易被水浸入 而在行车时候产生的泵吸作用下集料会慢慢脱落 导致路面出现松散或坑槽 形成水损坏影响路面的耐久性 集料的压碎值越大 磨耗值越大 磨光值越小 对路面的耐摩擦 抗撞击及抗滑性能也有显著影响 因此在沥青混凝土选用集料的时候 集料的压碎值越小越好 即使石料场的压碎值符合规范要求 但在不影响工程经济性的情况下 最好还是选则压碎值小的石料场 粗集料磨耗值 目的和适用范围测定标准条件下粗集料抵抗摩擦 撞击的能力 以磨耗损失 表示 本方法适用于各种等级规格集料的磨耗试验简述试验步骤操作过程试样的准备将不同规格的试样用水冲洗干净 置烘箱中烘干至恒重 按规定准备试样 筛分 对于沥青路面及各种基层 底基层的粗集料 试验条件应符合表的要求 粗集料洛杉矶磨耗试验条件 取出钢球 将经过磨耗后的试样从投料口倒入接受容器中 将试样用1 7mm的方孔筛过筛 用水冲干净留在筛上的碎石 置温度为105 5 的烘箱中烘干至恒重 要点强调 加入钢球时要称量钢球的总质量 不符合要求应及时更换 过筛时在1 7mm方孔筛加上2 36mm和4 75mm的标准筛 以防止1 7mm方孔筛的损坏磨耗后的试样要用用水冲干净 烘干至恒重后称量 简述试验步骤 技术性质 粗集料的洛杉矶磨耗损失是集料使用性能的重要指标 尤其是沥青混合料和基层集料 它与沥青路面的抗车辙能力 耐磨性 耐久性密切相关 一般磨耗损失小的集料 集料坚硬 耐磨 耐久性好 软弱颗粒含量多 风化严重的石料经过磨耗试验 粉碎严重 这个指标很难通过 所以沥青路面规范都对粗集料的洛杉矶磨耗损失提出了要求 对要求粗集料嵌挤能力强的SMA等 磨耗损失的要求更有所提高 洛杉矶磨耗试验也是优选石料的一个重要手段 集料磨光值 试验方法简述 将集料过筛 剔除针片状颗粒 取9 5 13 2 的集料颗粒用水洗净后置于温度为105 5 的烘箱中烘干 注 根据需要 也可采用4 75 9 5 的粗集料进行磨光值试验 根据规范规定进行试件制备 试件通常在40 烘箱中养护3h 再自然冷却9h拆模 经过加速磨光机磨光后 用摆式仪对其进行磨光值的测读 技术性质 集料磨光值是利用加速磨光机磨光集料 用摆式摩擦系数测定仪测定的集料经磨光后的摩擦系数值 以PSV表示 集料磨光值是关系到一种集料能否用于沥青路面抗滑磨耗层的重要决定性指标 所以在工程上选取集料品种时应对此特别重视 集料的磨光值越小 路面的抗滑性能越不好 目的与适用范围用于评价集料的形状和抗压碎能力简述试验步骤 四分法取样 用4 75mm标准筛将试样过筛 取筛上部分供试验用 用四分法缩分至要求的质量 对粒径4 75mm 9 5mm每份取不少于800g 对粒径大于9 5mm每份取不小于1200g 且试样数量不少于100颗 粗集料针片状颗粒含量试验 非针片状颗粒 针片状颗粒 注意 亚针片状颗粒 1 针片状颗粒对沥青混合料所造成的影响当集料中含有较多的针片状颗粒 就会导致颗粒之间相互搭架 小颗粒没有进入其空隙中去 致使混合料不密实 针片状颗粒在沥青混合料施工和使用过程中 会产生不同程度的破损 使级配细化 沥青混合料内部出现损伤 影响混合料的强度 骨架密实结构沥青混合料对针片状颗粒比较敏感 应严格控制其针片状含量 细型密级配沥青混合料对针片状颗粒不太敏感 但针片状含量的增加会使混合料技术性能下降 2 不论是悬浮密实结构还是骨架密实结构 当针片状含量增加时 混合料的水稳定性 高温稳定性 抗疲劳性能都会降低 车辙深度和集料的破碎率也相应会有所增大 从实际工程中考虑 针片状的含量增加也会造成不容易压实 需要增大压实功 增大压实功不仅影响经济性 又会造成针片状颗粒的破坏 形成恶性循环 技术性质 试验目的与适用范围测定碎石 砾石及破碎砾石中的软弱颗粒含量 简述试验步骤 将每份中每一个颗粒大面朝下稳定平放在集料软弱颗粒试验机压头中心 按颗粒大小分别加以0 15kN 0 25kN 0 34kN荷载 放于压头中心 破裂之颗粒即属于软弱颗粒 将其弃去 称出未破裂颗粒的质量 粗集料软弱颗粒含量试验 放于压头中心 施加应力 软软弱颗粒对沥青混凝土路面面层的力学性能 强度及耐久性影响很大 因为骨料颗粒太软 车在路面行驶时 使路面受损 骨料将慢慢脱落 路面开裂及路面容易老化 所以沥青混凝土的骨料必符合规范才能用 才能保证质量 我们选择石料场的时候 尽可量避免软弱颗粒多的石料场 技术性质 各种破裂颗粒 集料含泥量水洗法 0 075mm颗粒含量 简述试验步骤 含泥量的测定 用四分法取样 称取一定质量的粗集料水中浸泡24h 在水中对粗集料表面进行充分清洁 过程中应尽量小心不要将浊液溅出或被手带出 将浊液用1 18mm与0 075mm筛过筛 并重复加水洗料过筛的步骤 直至清洗液清澈 在过筛之前一定要用洁净水将两个筛浸润 在倒浊液的过程中应控制浊液缓缓地流出 不可过猛 应小心有颗粒损失 整个实验过程中所用的水应用蒸馏水或洁净水 不可使用含杂质多的不洁净水 技术性质 粗集料清洁度对沥青混合料的影响 对于密级配沥青混合料 随着粗集料混合料水洗法 0 075mm颗粒含量的增大 矿料级配最佳油石比呈显著的线性增大 对于密级配沥青混合料 随着粗集料混合料水洗法 0 075mm颗粒含量的增大 沥青混合料马歇尔稳定度 劈裂强度 车辙 浸水残留和低温弯曲呈显著的线性减小 随着粘附在粗集料表面上的泥粉含量增大 沥青与粗集料的粘附等级降低 粗集料表面粘附的沥青剥落面积增大 导致路面松散破裂 细集料密度及吸水率 试验目的与适用范围本方法适用于测定各种细集料的表观相对密度 表干相对密度 毛体积相对密度 表观密度 表干密度 毛体积密度 以及以及饱和面干状态时的吸水率 试验步骤简述 将来样在潮湿状态下用四分法缩分至每份约1000g 装入浅盘或其它适合的容器中 泡水 排除气泡 静置24h 细心的倒去试样上部的水 将试样在盘中摊开 用吹风机 或用电磁炉 不断翻拌试样 使试样表面的水在各部位均匀的蒸发 将试样松散的一次装入饱和面干试模中 如留有空隙亦不必再装满 从垂直方向徐徐提起试模 试样达到半塌落状态时 说明已达到饱和面干状态 立即称取饱和面干试样约300g 迅速放入容量瓶中仔细加水至500mL刻度处 塞紧瓶塞 擦干瓶外水分 称水 瓶 试样总重用同样的水 每次需测量水温 宜为23 1 7 加至500mL刻度处 称水 瓶重将倒出的试样置于置温度为105 5 的烘箱中烘干至恒重 并在干燥器内冷却至室温后 得干试样得质量 试验步骤简述 称取饱和面干试样质量 称取瓶 水 样品质量 装入试模轻捣 饱和面干状态 技术性质 细集料的表观相对密度 表干相对密度 毛体积相对密度 表观密度 表干密度 毛体积密度 是沥青混凝土配合比设计重要的依据 以及饱和面干状态时的吸水率 对于使用坍落度法时必须要掌握好饱和面干时坍落状态 吸水率以两次平行试验结果的算术平均值作为测定值 两次结果与平均值的差值超过0 02 时 应重新取样进行试验细集料的表观密度 毛体积密度以两次平行试验结果的算术平均值为测定值 如两次结果之差大于0 01时应重新取样进行试验 注意饱和面干状态不要误判 试验目的与适用范围测定细集料中所含粘性土或杂质的含量以评定其洁净程度 试样准备 将样品通过孔径4 75mm筛 去掉筛上的粗颗粒部分 试样数量不少于1500g 如样品过分干燥 可在筛分之前加少量水分润湿 用包橡胶的小锤打碎土块 测定试样含水量 试样用的样品 在测定含水量和取样试验期间不要丢失水分 经过含水量测定的试样不得用于试验 试验步骤简述 用冲洗管将冲洗液吸入试筒到最下面的100mm刻度处 用手掌反复敲打试筒下部 以除去气泡 并使试样尽快润湿 然后放置10min 细集料砂当量试验 加入冲洗液 敲打试筒底部 静置10min 开动振荡机 在30s 1s的时间内振荡90次 然后将试筒取下竖直放回试验台上 拧下橡胶塞 将冲洗液插入试筒中 用冲洗液冲洗附在试筒壁上的集料 然后将冲洗管插入试筒底部 慢慢转动冲洗管 同时匀速缓慢提高冲洗管 使附着在集料表面的土粒杂质浮游上来 直至溶液达380mm刻度线为止缓慢匀速向上拔出冲洗管 保持液面位于380mm刻度线 然后开动秒表在没有扰动的情况下静置20min 15s 在静置20min后 用尺量测从试筒底部到絮状物上液面的高度 将配重活塞量取沉淀高度 准确至1mm 同时记录试筒内的温度 准确至1 按上述步骤进行2个试样的平行试验 振荡30s 冲洗试样 试验步骤简述 絮状物沉淀物高度 细集料的洁净程度直接关系到沥青与集料裹附情况和粘聚力 细集料中的泥土杂物对细集料的使用性能有很大的影响 尤其是对沥青混合料 当水分进入混合料内部时 这些泥土杂物遇水即会软化 严重影响沥青混合料的各种技术性能及路用性能 因此测定砂当量可以有效评断细集料的可用性 不管天然砂 石屑 机制砂 各种细集料中小于0 075 的部分不一定是土 大部分可能是石粉或超细砂粒 为了将小于0 075 的矿粉 细砂与含泥量加以区分 采用砂当量试验是一个较好的方法 还有就是把小于0 075的部分作为细集料的含泥量这是不恰当的 为了保证细集料质量 应强调不能用水洗法代替砂当量测定 特别是对于粒径0 075以下含量较高的石屑 水洗法是不适用的 技术性质 试验目的与适用范围测定细集料中所含粘性土的含量 以评定其洁净程度亚甲蓝吸附量的测定 即用玻璃棒沾取一滴悬浊液滴于滤纸上 液滴在滤纸上形成环状 液滴的数量应使沉淀物直径在8mm 12mm之间 外围环绕一圈无色的水环 当在沉淀物周围边缘放射出一个宽度约1mm左右的浅色色晕时 试验结果称为阳性 细集料亚甲蓝试验 用于小于2 36 或小于0 15 的细集料 也可用于矿粉的质量检验 其目的确定细集料中是否存在膨胀性粘土矿物 并测定其含量 以评定集料的洁净程度 以亚甲蓝值MBV表示 砂当量值不仅与含泥量大小有直接关系 而且受矿粉含量影响很大 因此对于矿粉含量较高的细集料 可能会将实际使用没有问题的细集料判定为不合格 亚甲蓝值基本只与含泥量直接相关 受矿粉含量的影响较小 因此对于矿粉含量较高的细集料 用亚甲蓝值试验复检可以有效避免误判情况的发生 技术性质 流动时间法 本方法测定一定体积的细集料 机制砂 石屑 天然砂 全部通过标准漏斗所需要的流动时间 称为细集料的棱角性 以s表示 简述试验步骤根据试验的细集料规格选择漏斗 对规格0 075mm 2 36mm的细集料用漏出孔径为12mm的漏斗 对规格0 075mm 4 75mm的细集料用漏出孔径为16mm的漏斗 将试样从圆筒中央开口处 高度与筒顶齐平 徐徐倒入漏斗 表面尽量倒平 但倒完后不得以任何工具扰动或刮平试样 在打开漏斗开启门的同时开动秒表 漏斗中的细集料随即从漏斗开口处流出 进入接受容器中 在细集料全部流完的同时停止秒表 读取细集料流出的时间 准确至0 1s 即为该细集料试样的流动时间 一种试样需平行试验5次 以流动时间的平均值作为细集料棱角性的试验结果 试验目的与适用范围 细集料棱角性试验 技术性质 当工程上同时使用不同品种的细集料 应分别进行单一集料品种的棱角性质量评定 同时以实际配合比例组成的细集料混合料进行试验 并满足相应规范的要求 以评定其使用性能 本方法测定的细集料棱角性 适用于评定细集料颗粒的表面构造和粗糙度 预测细集料对沥青混合料的稳定性 缩性变形 内摩擦角和抗流动变形性能的影响 流动时间越长对沥青混凝土的路用性能影响越小 试验目的与适用范围 矿粉密度试验 用于检验矿粉的质量 供沥青混合料配合比设计计算使用 同时适用于测定拌制沥青混合料用的其它填料如水泥 石灰 粉煤灰的相对密度 试验步骤 将干燥器中冷却后样品连同小牛角匙 漏斗一起准确称量 准确至0 01g 向比重瓶中注入蒸馏水 至刻度0 1mL之间 用小牛角匙将矿粉试样通过漏斗徐徐加入比重瓶中 待比重瓶中水的液面上至接近比重瓶的最大读数时为止 要点强调 严格控制水温 整个过程中水温变化不得超过超过1 因矿粉易沾容器 对于矿粉的重量 需采用采用减量称重法 严格控制仪器误差 人为误差 矿粉密度 比表面积等指标评价矿粉的品质 为配合比设计粉胶比及沥青膜厚度提供有效依据 矿粉的筛分试验 2 3 1矿粉筛分试验本方法的目的是测试矿粉颗粒级配 简述实验步骤 将烘干矿粉用0 075mm筛过筛 将筛上残留物倒在0 6mm筛上 在0 6 0 3 0 15 0 075 按顺序组成的套筛上进行水洗过筛 之后将每层筛上的残留矿粉分别装盘烘干 秤取其重量 试验要点 干筛矿粉时应注意矿粉有无结块现象 水洗时将套筛置于水龙头下直接进行水洗 但龙头上下应连接一胶管 且水流不应过急 要细心防止矿粉溅出造成损失 技术性质 矿粉是沥青混合料的重要组成部分 其细度对沥青混合料性能有较大影响随着矿粉细度的增大 沥青混合料稳定度增大 当细度继续增大时 沥青混合料稳定度下降 随着矿粉细度增大 流值增大 随着矿粉细度增大 沥青混合料试件室内孔隙率减小随着矿粉细度增大 沥青混合料动稳定度增大矿粉细度的变化对沥青混合料性能有较大影响 因此在质量控制过程中应按级配的 5 进行矿粉的细度控制 矿粉的亲水系数试验 矿粉的亲水系数即矿粉试样在水中膨胀的体积与同一试样在煤油中膨胀的体积之比 用于评价矿粉与沥青结合料的粘附性能 简述实验步骤 称取烘干至恒重的矿粉5g 准确至0 01g 将其放在研钵中 加入15 30mL 蒸馏水 用橡皮研杵仔细磨5min 然后用洗瓶把研钵中的悬浮液洗入量筒中 使量筒中的液面恰为50mL 然后用玻璃棒搅和悬浮液 同上法将另一份同样重量的矿粉 用煤油仔细研磨后将悬浮液冲洗移入另一量筒中 液面亦为50mL 将上两量筒静置 使量筒内液体中的颗粒沉淀 每天两次记录沉淀物的体积 直至体积不变为止 技术性质 矿粉在沥青混合料中起到填充作用 目的是减小沥青混凝土的空隙 有时称作填料 矿粉含量的多少 常用粉油比表示 粉油比大 沥青混凝土的低温抗车辙才能通常较强 粉油比小 会有利于混凝土的高温抗裂性 矿粉偏碱性 和沥青很好的粘附在石头外表 使得石头和石头之间除了硬碰硬的骨架镶嵌成型外 还使得石头与石头之间多了胶结力 矿粉多 吸收沥青多 经济成本增加 矿粉太少 拌合出来的沥青砼容易散 这也是有些路面施工后短时间内就出现表面泛白 在高温情况下也不能泛油 继而出现露骨 松散的原因之一 沥青混合料的强度主要表现在两个方面 一是沥青与矿粉形成的胶结料的粘结力 另一是集料颗粒间的内摩阻力和锁结力 矿粉细颗粒的巨大表面积使沥青材料形成薄膜 从而提高了沥青材料的粘结强度和温度稳定性 而锁结力则主要在粗集料颗粒之间产生 选择沥青混凝土矿料级配时要兼顾两者 以达到加入适量沥青后混合料能形成密实 稳定 粗糙度适宜 经久耐用的路面 沥青的基本概念 沥青 黑色到暗褐色的固态或半固态粘稠状物质 由自然形成或人工制造而得 沥青结合料 在沥青混合料中起胶结作用的沥青类材料 含添加的外掺剂 改性剂等 的总称 乳化沥青 石油沥青与水在乳化剂 稳定剂等的作用下经乳化加工值得的均匀沥青产品 也称沥青乳液 液体沥青 用汽油 煤油 柴油等溶剂将石油沥青稀释而成的沥青产品 也称轻制沥青或稀释沥青 改性沥青 掺加橡胶 树脂 高分子聚合物 天然沥青 磨细的橡胶粉 或者其他材料等外掺剂 改性剂 制成的沥青结合料 从而使沥青或沥青混合料的性能得以改善 改性乳化沥青 在制作乳化沥青的过程中同时加入聚合物乳胶 或将聚合物乳胶与乳化沥青成品混合 或对聚合物改性沥青进行乳化加工得到的乳化沥青产品 沥青的取样方法 取样数量粘稠沥青和固体沥青不少于1 5kg 液体沥青不少于1L 乳化沥青不少于4L 从贮油罐中取样注意事项无搅拌设备的贮油罐 将液面高度三等分取样 也可在流出口按不同流出深度分3次取样 可将3各样品混匀试验 也可分3次试验 有搅拌设备的贮油罐 从中部取样从罐车 沥青洒布车中取样注意事项有取样阀时 待流出4kg或4L后再取样在装料或卸料过程中取样注意事项按时间间隔均匀地分3次取样 可以混匀进行试验 也可分别进行试验从沥青贮存池中取样注意事项试验试样的保护与存放 液体沥青 乳化沥青可用塑料桶或金属桶存放 但要加盖密封 样品应在阴凉干净处保存沥青加热次数应尽可能少 一般不应超过2次 避免老化 聚合物改性沥青试验指标 1 25 针入度2 针入度指数3 5 延度4 软化点5 135 运动粘度6 闪点7 溶解度8 弹性恢复9 贮存稳定性 离析 48h软化点差10 TFOT 或RTFOT 后残留物 质量变化 25 针入度比 5 残留延度 沥青试验指标 沥青试验结果的评判 沥青针入度 延度 软化点 老化后等指标是评价道路沥青使用性能的主要指标 在做沥青试验时如一项指标不合乎道路设计规范及招标文件要求 这一车或这一批沥青都判为不合格而不能在沥青路面中使用 可见其试验的重要性 针入度试验 试验简述 针入度是在规定温度 附加荷重和荷重作用时间的条件下 标准针贯入沥青中的深度 以0 1mm为单位 常用的试验条件为P25 100g 5s 同一试样3次平行试验结果的最大值和最小值之差在规定的允许偏差范围内时 计算3次试验结果的平均值 取整数作为针入度试验结果以0 1mm为单位 针入度用来划分沥青的标号 针入度越小 表示沥青的稠度越大 反之 则越小 要点强调 应注意试样在水中的保温时间 若浸泡时间超出规范要求时间过长 将使得实测值偏大 试样浸水的温度应严格控制 试验前应对恒温水箱进行标定 若水温相对试验要求温度高 则实测值偏大 试验前应确认标准针是否有弯曲 若有变形 则会导致实测值偏小 标准针应与沥青表面恰好接触 检查频率 每车必检 技术性质 针入度 在规定温度和时间内 附加一定质量的标准针垂直贯入沥青试样的深度 单位以0 1mm表示 针入度是反映沥青稠度的指标 通过以不同温度条件测得的针入度 可以反映沥青材料的高温稳定性和低温抗裂性 针入度越小 沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性越好 软化点试验 试验简述 软化点是沥青在规定尺寸的铜环内 其上放置一规定质量的钢球 以5 min的升温速度加热 沥青软化 钢球从沥青试样中沉落至规定的距离的底板时的温度 软化点实质上反映沥青的粘度 与沥青的标号有关 是一种条件粘度 即是在等粘度条件下以温度表示的一种粘度 软化点反映沥青的温度敏感性 一般认为 软化点高 则其等粘温度也高 温度稳定性好 或者说热稳定性好 要点强调 试样应在室温冷却30min左右 再进行刮皮平整表面的工作 否则易从试模中拉扯出沥青 影响试验结果 每次必须校核水的升温速度是否准确5 min 否则将出现实测值的极大误差 水杯底部应具有搅拌功能 保证水温均匀 试验用水须为蒸馏水或洁净水 不可用含杂质过多的水 否则对实测值有较大影响 软化点在80 以上者应用甘油 检查频率 每车必检 技术性质 软化点是沥青试样在规定尺寸的金属环内 上置规定尺寸和质量的钢球 放于水或甘油中 以规定的速度加热 至钢球下沉达规定距离时的温度 单位以 表示 软化点是反映沥青温度稳定性的指标 软化点是沥青由固态转变为流动状态时的温度 它反应了沥青材料的高温稳定性 软化点越高说明沥青混合料的高温稳定性越好不容易出现车辙 延度试验 试验简述 沥青在一定温度下 按一定的拉伸至沥青断裂时的长度 以cm记 通常试验温度为15 5 拉伸速度为5cm min 延度反映沥青的柔韧性 延度越大 沥青的柔韧性越好 如在低温下延度越大 则沥青的抗裂性越好 沥青延度与其粘度 组分有密切关系 一般来说 延度大的沥青含蜡量低 粘结性和耐久性都好 反之 含蜡量大 延度小 粘结性和耐久性也差 要点强调 模具应保证均匀涂抹合格的隔离剂 否则在进行刮摸去皮工作时极易拉扯试样中部 导致试样在试验中发生提前断裂 试样在规定水浴中应放置足够时间 否则易导致实测结果不准确 应保证试验温度的准确 检查频率 每车必检 技术性质 延度 规定形态的沥青试样 在规定温度下以一定速度受拉伸至断开时的长度 单位以cm表示 延度是反映沥青变形能力的指标 可以采用不同温度下的延度分别反应低温变形能力和高温变形能力 延度的大小反应沥青塑性的好坏 同时承受外力的大小和受外力的自愈能力 沥青旋转薄膜加热试验 试验简述 将测定加热质量损失的盛样瓶放入干燥器中 冷却到室温后称取质量 准确至1mg 将需要加热后测定其它性质的盛样瓶 趁热置于烘箱的环形架中各个瓶位中 关上门后开启环形架转动开关 以15 0 2r min速度转动 到达时间后 停止环形架转动及喷射热空气 立即逐个取出盛样瓶 将进行质量损失试验的试样瓶放入真空干燥器中 冷却至室温 称取质量准确至1mg 要点强调 旋转加热烘箱在163 0 5 预热不少于16h 试样质量为35 0 5g 精确至1mg 也就是0 001g 各个盛样瓶的试样应倒入同一容器内 加热质量变化的试样除外 将加热试样倒入针入度盛样皿和延度试模内 并按规定进行相关的试验 全部试验必须在加热后72小时之内完成 检查频率 每车必检 技术性质 通过测定薄膜加热或旋转薄膜加热后的蒸发损失 以及蒸发残留物的针入度 延度 软化点等 评价沥青受热时性质的变化及耐老化性能 沥青的老化使沥青变得脆硬 沥青的柔性降低 进而影响沥青路面的水稳定性 疲劳耐久性 低温抗裂性和高温稳定性 这也是沥青老化特性之所以重要的原因 沥青老化对混合料体积指标的影响 沥青在老化程度加深过程中 空隙率略有增大 流值也随着增大 其他指标变化不明显 针入度指数 针入度指数 一种沥青结合料的温度敏感性指标 反映针入度随温度而变化的程度 由不同温度的针入度按规定方法计算得到 一般情况下 可以测定15 20 25 30 35 时的针入度 按下列方法计算 lgP K AlgPen T式中 P 不同试验温度下的针入度 0 01mm T 不同试验温度 K 回归方程的常数项 AlgPen 针入度温度指数 针入度指数PI PIlgPen 按下式计算 PIlgPen 20 500AlgPen 1 50AlgPen 技术性质 针入度指数反映了沥青对温度变化的敏感程度 针入度指数越大 说明沥青对温度的变化越不敏感 反之则表示温度变化对沥青的性能影响较大 在工程实际使用中 希望温度变化对沥青性能的影响越小越好 针入度越高 沥青的抗高温性能越差 抗低温性能越好 反之亦然 因此如用针入度高的沥青只是在温度低的时候其路用性能较好 而温度高的时候 整个路面会变得较软 因此要解决这个问题 要从高温和低温这两方面进行考虑 也就是要考虑到针入度指数 所以是要使用针入度指数大的沥青 而不是使用针入度值高的沥青 闪点 燃点试验 试验简述 开始加热调节加热器降低升温速度 以便在预期闪点前28 时能使升温速度控制在5 5 0 5 min 当试样液面上最初出现一瞬即灭的蓝色火焰 立即从温度计上读记温度 作为试样的闪点 注意勿将试焰四周的蓝白色火焰误认为是闪点火焰 当试样接触火焰立即着火 并能继续燃烧不少于5s时 停止加热 并读记温度计上的温度 作为试样的燃点 要点强调 同一试样至少平行试验两次 两次测定结果的差值不超过重复性试验允许差8 时 取其平均值的整数作为试验结果 重复性试验允许差为 闪点8 燃点8 复现性试验允许差为闪点16 燃点14 技术性质 闪点 燃点是沥青试样在规定的盛样器内 按规定的升温速度受热时所蒸发的气体以规定的方法与试焰接触 初次发生一瞬即灭的火焰时的试样温度 单位以 表示 闪点 燃点是反映沥青和油类可燃性的指标 在实际施工应用中 沥青在加热过程中 其挥发油分与空气混合气体在高温下极易发生闪火 闪火时的温度为闪火点 闪火点与沥青中的轻质油分的含量有关 为保证施工安全 需要了解沥青材料的闪火温度 沥青粘附性试验 试验方法 1 水煮法 2 水浸法水煮法 粒径大于13 2mm的粗集料 采用水煮法判断沥青的粘附等级 取粒径13 2 19mm形状接近立方体的规则集料5个 洗净后置于烘箱烘干冷却 在集料中部系紧细线再置于105 烘箱中1h 然后用手提线浸入预先加热的沥青达一定时间 使得颗粒完全为沥青膜所裹覆 于室温中冷却15min后逐个提起集料浸入煮沸水中3min 取出后观察沥青膜剥离程度 并判定其粘附等级 注意控制煮沸水的火候 应微沸 但不可有沸腾的气泡产生 水浸法 粒径小于13 2mm的粗集料 采用水浸法判断沥青的粘附等级 将20颗裹覆沥青的集料置于玻璃板上 放入80 的恒温水槽中保持30min后取出 再浸入冷水中 仔细观察沥青剥落情况 判断其粘附等级 要点强调 所选的5个集料是在13 2 19mm之间的 形状接近立方体的规则颗粒 将集料颗粒用细线系牢 浸入沥青和提出时 均应轻提轻放 以免带进气泡或沥青飞溅 将裹覆沥青膜的试样放到煮沸的水中浸煮的时候 应该是逐个放入进行试验 而不能同时将5颗试样同时放入试验 以免试样在高温时出现粘连现象 造成试验结果不准确 粘附性等级评定往往因人而异 规定两名以上经验丰富的试验人员分别目测后取平均值 影响沥青与石料粘附的因素沥青品种 沥青中所含的表面活性物质 酸值大于0 7的沥青为活性沥青 这种沥青对碱性岩石干燥表面具有良好粘附性 但与酸性石料却粘附不好 酸值小于0 7的非活性沥青 与大多数石料的表面都不能形成牢固的粘附 容易被水剥落 温度 当沥青温度升高时 沥青的粘度降低 流动度增大 便于沥青在石料表面自由地展开 促进浸润 提高沥青与石料的粘附性 石料种类 石料分为酸性 碱性和中性 含量大于65 为酸性 小于52 为碱性 之间为中性 表面状态 光滑的石料表面 沥青易于浸润 但当遇水后却容易剥落 粘结不牢 石料表面粗糙 形成凹凸不平的表面 不仅增加了表面积 使石料增加了与沥青接触的机会 而且沥青能嵌入凹穴中 固化后形成牢固的机械嵌锁力 使沥青与石料牢固粘结 石料表面的清洁程度对沥青的粘附性也有很大影响 技术性质沥青的粘附性是指沥青与石料之间相互作用所产生的物理吸附和化学吸附的能力 粘结力是指沥青本身内部的粘结能力 粘结性好的沥青一般其粘附能力也强 沥青对石料粘附性的优劣 对沥青路面的强度 水稳性以及耐久性都有很大影响 是沥青的重要性质之一 在干燥状态下 沥青与石料的粘附较好 但在潮湿状态下 由于水比沥青更容易浸润石料 石料表面的沥青就可能被水取代 沥青从石料表面剥离下来 当集料失去沥青的粘结作用 路面就出现松散 这就是雨季沥青路面经常出现松散的原因 主要用于确定粗集料的适用性 沥青粘度试验 布氏粘度 试验简述 根据估计的沥青黏度 按转子型号所要求的体积向黏度计的盛样筒中添加沥青试样 试样体积应与系统标定时的标准体积一致 将转子与盛样筒一起置于已控温至试验温度的烘箱中保温 取出转子和盛样筒安装在黏度计上 使转子插进盛样筒的沥青液面中 至规定的高度 温度与黏度密切相关 黏度值将随温度增加而减小 因此试样在恒温过程中试验人员要注意观测温度是否有变化 按仪器说明书选择转子速率 例如在135 测定时 黏度计可采用20r min要点强调 观测黏度变化 当小数点后面2位读数稳定后 在每个试验温度下 每隔60S读数一次 连续读数3次 以3次读数的平均值作为测定值 如果在试验温度下的扭矩读数不在10 98 的范围内 必须更换转子或降低转子转速后重新试验 一般可采用135 和175 的表观黏度 根据需要也可以采用其他温度 同一种试样至少平行试验两次 两次测定结果符合重复性试验允许误差要求时 以平均值作为测定值 绘制黏温曲线 给出推荐的拌和及压实施工温度范围 技术性质沥青粘度对其路用性能有很大的影响 沥青粘度大 粘结力强 所拌制的沥青混合料强度高 稳定性和耐久性好 粘度是沥青的力学指标 粘度的大小反映沥青抵抗流动的能力 粘度越大 沥青路面抗车辙的能力就越强 试验表明 沥青的粘度与沥青混合料动稳定度有密切关系 粘度越大 动稳定值就越高 现在的沥青检测完三大指标还有老化后 最好做一下布氏粘度 能更有效的控制沥青质量 沥青混合料 沥青混合料的基本概念及分类沥青混合料配合比设计沥青混合料试验沥青混合料的路用性能 沥青混合料的基本概念及分类 沥青混合料的定义 由矿料于沥青结合料拌和而成的混合料的总称沥青混合料的分类按材料组成及结构分类连续级配间断级配按矿料级配组成及空隙率大小分类密级配开级配半开级配 按公称最大粒径分类特粗式 公称最大粒径等于或大于31 5mm 粗粒式 公称最大粒径26 5mm 中粒式 公称最大粒径16mm或19mm 细粒式 公称最大粒径9 5mm或13 2mm 砂粒式 公称最大粒径小于9 5mm 按制造工艺分类热拌沥青混合料冷拌沥青混合料再生沥青混合料 密级配沥青混合料 按密实级配原理设计组成的各种粒径颗粒的矿料于沥青结合料拌和而成 设计空隙率较小 对不同交通及气候情况 层位可作适当调整 的密实式沥青混凝土 以AC表示 和密实式沥青稳定碎石混合料 以ATB表示 按关键性筛孔通过率的不同又可分为细型 粗型密级配沥青混合料等粗集料嵌挤作用较好的也称嵌挤密实型沥青混合料开级配沥青混合料矿料级配主要由粗集料嵌挤组成 细集料及填料较少 设计空隙率大于18 的混合料半开级配沥青混合料由适当比例的粗集料 细集料 及少量填料 或不加填料 与沥青结合料拌和而成 经马歇尔标准击实成型试件的剩余空隙率在6 12 的半开式沥青混合料 以AM表示 间断级配沥青混合料矿料级配组成中缺少1个或几个粒径档次 或用量很少 而形成的沥青混合料沥青稳定碎石混合料 简称沥青碎石 由矿料和沥青组成具有一定级配要求的混合料 按空隙率 集料最大粒径 添加矿粉数量的多少 分为密级配沥青碎石 ATB 开级配沥青碎石 OGFC表面层及ATPB基层 半开级配沥青碎石 AM 沥青玛蹄脂沥青碎石混合料由沥青结合料与少量的纤维稳定剂 细集料以及较多数量的填料 矿粉 组成的沥青玛蹄脂填充于间断级配的粗集料骨架的间隙 组成一体的沥青混合料 简称SMA 矿料最大粒径 指集料的100 都要求通过的最小的标准筛筛孔的尺寸公称最大粒径 指集料可能全部通过或允许有少量不通过 一般容许筛余不超过10 的最小标准筛筛孔的尺寸 公称最大粒径通常比矿料最大粒径小一个粒级 最大粒径与公称最大粒径示例如下 下表中的两种混合料 具有相同的矿料最大粒径 19mm 但公称最大粒径不同 沥青混合料配合比设计 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 以满足下列要求高温稳定性能 低温抗裂性能 抗水稳性能抗疲劳性能 耐久性能 抗滑性能 施工和易性 经济性 沥青混合料配合比设计 沥青混合料的配合比是决定其性能的最主要因素 沥青混合料的质量控制必须重视混合料的配合比设计 热拌沥青混合料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比验证三个阶段 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 1 目标配合比设计阶段 进行集料的筛分试验 确定不同规格的粗细集料的实际颗粒组成 测定不同粒径的集料的毛体积密度和视密度 吸水率 在设计级配范围内选择粗 中 细不同配合比 根据成品料的颗粒组成进行试配 确定各种规格集料的比例 沥青混合料配合比设计 根据当地经验 预先确定较为适合的沥青用量进行马歇尔试验 根据马歇尔试验的结果再确定沥青用量 做马歇尔试验 测定试件密度并计算空隙率 沥青饱和度 矿料间隙率物理指标进行体积分析 测定马歇尔稳定度及流值等物理力学性质 确定沥青用量 根据确定的沥青用量再按照规范要求进行 水稳定性 高温稳定性 低温抗裂性 渗水性检验 最后确定目标配比的最佳沥青用量 由上得到的目标配合比确定冷料仓的供料比例 进料速度并试拌使用 根据拌和机一小时生产的混合料计算各冷料仓每小时供应量 通过调试冷料仓供料的转速来实现目标配合比 沥青混合料配合比设计 生产配合比在目标配合比确定以后 根据实际施工的拌和机进行施工配合比设计 生产配合比设计的目的是确定每个热料仓的比例 使进入拌和缸和各种集料组成符合级配要求 按目标配合比各冷料仓送料 集料通过烘干筒并通过二次除尘后通过拌合机筛分进入各热料仓 从各个热料仓中逐一放料到装载机斗 卸在平地上 从不同部分取样到试验室 用四分法取样品进行筛分试验根据各热料仓集料的颗粒组成 确定生产配合比和各热料仓比例做生产配合比的马歇尔试验 取目标配合比设计最佳油石比和 0 3 三个油石比确定生产配合比的最佳油石比 其中 在进行配合比试验前应对热仓进行热仓取样筛分 取样应具有代表性 并不以单次取样结果为准 生产配合比级配应与目标配合比级配尽量接近 多做筛分试验 多做集料密度试验 多做最大理论密度试验 必须平行试验 沥青混合料配合比设计 配合比验证生产配合比验证必须通过试拌 可综合检查拌和楼的运转情况 并且用以检验生产配合比设计结果是否合理 是试铺前的必要步骤 一般试拌5 8盘 分析每次拌和各热料仓的质量和沥青用量和设置质量差异 二次称量的概念在于为严格控制混合料的油石比分析每盘设置温度和出料温度差异 所谓间歇式 冷料是连续的 热料却是间歇式的 为保证一定的生产能力 拌和是连续的 称量是间歇的 检验拌和楼是否出现等料 溢料现象 筛网是否堵塞或存在漏洞检验拌和楼计量和测温系统的稳定性检验经拌和楼拌和沥青混合料体积性质和油石比是否满足设计要求每盘分别取有代表性样品做抽提筛分试验和马歇尔试验 检验混合料级配和油石比 马歇尔指标 水稳性和高温稳定性及低温抗裂性能检验 沥青混合料配合比设计 沥青混合料配合比设计注意事项矿料筛分注意事项 大粒径矿料要水洗 小粒径矿料要防止粉料散失 针片状颗粒不允许超标或接近上限 针片状颗粒较大时 对动稳定度的影响很大 级配范围 规范规定的级配范围适用于全国 不同道路等级 不同气候条件 不同交通条件 不同层次 范围很宽 它是不能直接采用的 我们采用的是工程设计级配范围 工程设计级配范围应当由设计单位根据道路所处的地理位置 交通等级 气候条件等 并结合当地经验通过试验研究确定的 可供施工单位采用和建设单位采用的 需要注意 级配设计与设计级配是截然不同的两个概念 沥青混合料配合比设计 良好的级配是混合料性能的保证 必须根据混合料层位要求进行严格的配合比设计 这是保证混合料性能的重要步骤 级配曲线应圆滑 不应出现锯齿交错 尽量减少最大粒径和0 6mm以下颗粒的含量 级配曲线最好呈S型 0 3 0 6mm范围内要尽量平顺 不出现 驼峰 在级配范围内选2 3个初始级配 依据空隙率情况定级配 确保高温抗车辙能力 并兼顾低温抗裂的需要 宜适当减少最大公称粒径附近的粗集料用量 减少0 6mm以下的用量 使中等粒径较多 形成S型曲线 并取中等或偏高的设计空隙率 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路用性能及施工性能 使沥青混合料容易摊铺和压实 避免造成严重的离析 混合料设计是保证混合料性能最重要的一步 必须严格 严谨 室内混合料设计很重要 关键是如何使现场混合料达到设计要求 为什么要确定最佳沥青用量 沥青用量沥青用量 沥青占沥青混合料的比例油石比 沥青占集料及矿粉之和的比例沥青用量过少 坑槽松散 为什么要确定最佳沥青用量 沥青用量过多泛油车辙拥包 推移 如何确定最佳沥青用量 马歇尔试验试件的制备物理指标的测定力学指标的测定马歇尔试验结果分析路用性能试验检测 如何确定最佳沥青用量 根据经验或按照规范要求初选5个沥青用量例如 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 在每个沥青用量下制备至少4个试件 注意的问题 配料混合料的拌和与成形温度控制 试件高度调整 如何确定最佳沥青用量 马歇尔试验物理性指标 如何确定最佳沥青用量 马歇尔试验物理性指标 如何确定最佳沥青用量 马歇尔试验物理性指标 如何确定最佳沥青用量 马歇尔试验力学指标 马歇尔试验 稳定度 KN 流值 0 1mm 如何确定最佳沥青用量 马歇尔试验物理性指标 如何确定最佳沥青用量 马歇尔试验物理性指标 如何确定最佳沥青用量 马歇尔试验力学指标 如何确定最佳沥青用量 如何确定最佳沥青用量 如何确定最佳沥青用量 如何确定最佳沥青用量 共同范围 流值 稳定度 饱和度 空隙率 沥青用量 如何确定最佳沥青用量 马歇尔指标的合理取值 空隙率对上 中 下面层均建议采用3 5 的空隙率 室内试验空隙率最好控制在4 左右 空隙率大于4 太多的话 将担心以后路面实际空隙率太大 沥青易老化 抗疲劳能力不足 且水进入沥青混合料空隙内在行车荷载的泵吸作用下 沥青易从石料表面剥落 导致沥青混合料松散 继而出现车辙 坑洞 空隙率小于4 太多的话 将担心以后在重车荷载作用下 沥青混合料可能被压得过密 空隙率有可能小于3 对沥青混凝土的温缩变形有影响 马歇尔指标的合理取值 沥青饱和度对表面层与中面层均建议采用65 75 的空隙率 矿料间隙率适中时 沥青饱和度小于65 的时候 沥青混合料发生疲劳破坏的概率会大大增加 沥青饱和度大于65 后 沥青路面在设计使用年限内很少发生疲劳破坏 且沥青饱和度过小 沥青膜厚度太薄 沥青混合料的抗老化能力也会大大减弱 沥青饱和度大于75 的话 沥青混合料的抗剪强度减弱很快 尤其是在高温与重载对沥青混合料的耦合作用下 沥青路面极易出现车辙现象 马歇尔指标的合理取值 沥青混合料矿料间隙率矿料间隙率主要是受级配和矿料颗粒棱角性的影响 沥青混合料矿料间隙率太大的话 若要达到4 空隙率的要求 势必饱和度太大 沥青将会发生析漏现象 沥青用量适中时空隙率又会太大 因此矿料间隙率太大的混合料其体积指标总是难以满足规范要求 而且矿料间隙率太大的混合料是难以压实的混合料 矿料间隙率太小的话 要使空隙率维持在4 左右的话 沥青用量势必就会很小 沥青饱和度很小 这样的混合料易老化 且易发生疲劳破坏 若增加沥青用量 而使沥青饱和度达到要求 沥青用量达到一定值的话 此时沥青混合料的空隙率就会很小 空隙率很小的混合料 容易产生泛油现象 高温抗剪强度不足 且矿料间隙率太小的沥青混合料是不稳定的混合料 容易被压密 强度很弱 调查当地各项条件相接近的工程的沥青用量及使用效果 论证适宜的最佳沥青用量 检查计算得到的最佳沥青用量是否相近 如相差甚远 应查明原因 必要时重新调查级配 进行配合比设计 对炎热地区公路以及高速公路 一级公路的重载交通路段 山区公路的长大坡度路段 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 此时 除空隙率外的其他指标可能会超出马歇尔试验配合比设计技术标准 配合比设计报告或设计文件必须予以说明 但配合比设计报告必须要求采用重型轮胎压路机和振动压路机组合等方式加强碾压 以使施工后路面的空隙达到未调整前的原最佳沥青用量时的水平 且渗水系数符合要求 如果试验路段试拌试铺达不到此要求时 宜调整所减小的沥青用量的幅度 根据经验调整确定最佳沥青用量OAC 目标配合比设计的关键 集料筛分试验的准确性 料场取样的代表性 室内筛分取样的代表性 原材料试验的准确性 主要是指原材料各种密度 形状颗粒 力学性能 矿料混合级配的选择 各原材料的比例 制作试件时 各材料的温度选择 加热时间长短 各种材料投入的先后秩序 混合料的拌合时间 混合料插捣的方法 击实成型的时间长短 试件密度的测试精度 最大理论密度确定的