AC16沥青混合料配合比设计.ppt

ac 16沥青混合料配合比设计 沥青表面层特性 沥青的表面层 直接遭受大气因素和行车荷载的作用 因此沥青表面层应该具有良好的平整度 抗滑性 耐磨耗性 不透水性 高温不软化变形 低温不脆裂松散和较少裂缝及耐腐蚀性能 沥青面层性质的好坏取决于所用沥青和石料的品质 所采用的结构形式以及设计 施工的优劣 ac 16配合比设计过程 一 目标配合比设计二 生产配合比设计二 生产配合比设计验证 一 目标配合比设计 优选矿料级配 确定最佳沥青用量 符合配合比设计技术标准和配合比设计检验要求 以此作为目标供拌合机确定各冷料仓的供料比例 进料速度及试拌使用 一 基础材料试验 二 矿料级配 三 马歇尔试验 四 最大理论密度测试 五 确定最佳沥青用量 油石比 六 根据最佳沥青用量 油石比 进行检验试验 七 试验报告 一 基础材料试验 1 抽样原则2 单质材料试验 沥青性质试验 集料性质试验 1 抽样原则 主要涉及料场取样 在料场取样应先铲除堆脚等处无代表性的部分 再在料堆的顶部 中部和底部 各由均匀分布的几个不同部位 取得大致相等若干份组成一组试样 总之务必使抽样样品具有代表性 满足jtge42 2005 因为样品对筛分结果影响很大 从而影响矿料级配 2 单质材料试验 沥青性质基础试验试验项目及结果见表1沥青针入度指数偏大 对温度敏感性较高 从而影响沥青混合料对温度的敏感性 后果就是温度高时易车辙 温度低时易开裂 集料性质试验 集料筛分采用水筛法 对粗集料按相应规范进行了各项指标试验 试验项目及结果见表2 细集料及填料试验结果略 细集料的洁净程度 天然砂以小于0 075颗粒含量表示 石屑和机制砂以砂当量 0 4 75mm 或亚甲蓝值 0 2 36mm或0 0 15mm 表示 试验结果分析 4 75 9 5mm粗集料的吸水率偏大 不满足要求 不易烘干 加长烘干时间或二次烘干 时间短集料含水造成沥青容易剥落 烘干时间长短不一 混合料不稳定 同一沥青含量下 较干或较稀 粗集料与沥青的粘附性为2级 不满足要求 造成混合料水温定性差 集料针片状颗粒含量偏大 此颗粒容易破碎 增大沥青混凝土的空隙率 降低沥青混凝土的嵌挤能力 对车辙 路面成效影响均较大 能够嵌所紧密形成稳定骨架的是表面纹理较粗 破碎后带有尖棱角的方形颗粒 针对粘附性较差 决定在下一步的混凝土配比中 使用消石灰代替部分矿粉 当然改变性能的方法还有很多 使用水泥或剥落剂 或者用改性沥青代替石油沥青等 单质材料试验直接提供沥青混合料配合比的数据有 a筛分结果b粗集料毛体积密度 视密度 细集料表观密度 矿粉表观密度 二 矿料级配 确定ac 16类型 关键筛孔为2 36mm 通过率 38为f型 细型 通过率 38为c型 粗型 查找规范规定的矿料级配范围 实例选用ac 16c型 级配调整的几条原则 1 满足关键筛孔2 36控制 2 为确保高温抗车辙能力 同时兼顾低温抗裂性能的需要 配合比设计时宜适当减少公称最大粒径附近的粗集料用量 减少以0 6以下部分细粉用量 使中等粒径集料较多 形成s曲线 3 4 75 2 36 0 075尽量靠近中值 4 设计合成级配不能由太多的锯齿型交错 且在禁区范围内不出现驼峰 对驼峰现象的明确阐述 出现驼峰 即表示为一种多砂混合料 或相对总砂量来说细砂太多的混合料 这种级配的混合料在施工期间常会出现压实问题 并表现为在使用期间抗永久变形 由两部分组成 一部分是由沥青面层在行车荷载反复作用下进一步压密产生的 可称其为压密形变 另一部分是因沥青混合料在高温时强度不足以抵抗重轮荷载的反复作用 轮下的部分沥青混合料产生剪切形变逐渐被挤压到两侧 使两侧的面层鼓起 产生所谓的侧向流动 能力不足 而且 集料级配通过限制区容易造成矿料间隙率vma过小 这种级配对沥青含量过分敏感 ac 16集料禁区界限 根据集料筛分结果 计算各集料在每个筛孔的通过率 注意石屑的除尘处理一般筛底剔除3 4 0 075剔除2 3 0 15剔除1 2 0 3剔除1 3 使用电算法进行矿料配合比 图例 x轴坐标为x di0 45 实例 a04长珲高速公路上面层ac16c 陈级配下s 4 xls 三 马歇尔试验 1 配料2 马歇尔试件成型3 马歇尔试件的物理指标测试4 马歇尔稳定度试验 稳定度 流值 1 配料 对含泥量较大的粗集料 要剔除0 075mm以下含量 尤其注意石屑模拟除尘 预估最佳油石比 以0 3 0 5 为间隔 在最佳油石比上下共5个油石比进行拌制 2 马歇尔试件成型 马歇尔试件成型温度控制 各温度对混合料性质的影响 对试件成型高度的影响 拌和要充分 同一油石比 每一个马歇尔试件的成型样品要尽量保持一致 避免离析 以免造成每个试件的性质不同 严格控制试件高度 62 2 64 8mm 马歇尔试件成型各工序温度 3 马歇尔试件的物理指标测量 实测数据试件空气中质量ma 试件水中质量mw 试件表干质量mf 试件充分吸水 网篮要全部没水 保持同一水位 用拧干的湿毛巾擦拭试件表面 不得吸走空隙内的水 水温宜为25 2 4 马歇尔稳定度试验 稳定度 流值 根据试件多少 试件放入前可将水浴温度适当调高 饱水后一定要调回60 压头饱水 四 最大理论密度测试 样品不少于1500g 将沥青混合料团块仔细分散 粗集料不破碎 细集料团块分散到小于6 4mm 水温25 2 浸没混合料 加表面活性剂 气泡充分排出 称量水中时 若倾斜入水时 切忌混合料与空气接触 否则必须重新抽真空 五 确定最佳沥青用量 油石比 图解法 1 基础计算2 按施工规范标准控制马歇尔设计3 vma技术标准选择4 检查oac所对应的指标是否符合马歇尔试验技术标准 1 基础计算 根据单质集料试验测得的粗集料毛体积密度 细集料表观密度 矿粉表观密度计算矿料合成毛体积相对密度 sb 计算试件毛体积相对密度 f 计算最大理论相对密度 tma最大理论相对密度试验用干燥沥青混合料试样的空气中质量g m1负压容器在25 水中质量g m2负压容器与沥青混合料一起在25 水中质量g 油石比pa与沥青含量pb的相互转化以 以 为基础计算沥青混合料试件的空隙率vv 矿料间隙率vma 有效沥青饱和度vfa等体积指标 ps为各种矿料占沥青混合料总质量的百分率之和 即ps 100 pb 2按施工规范标准控制马歇尔设计 选择的沥青用量范围必须涵盖设计空隙率的全部范围 并尽可能的涵盖沥青饱和度的要求范围 并使密度及稳定度曲线出现峰值 如果没有涵盖设计空隙率的全部范围 试验必须扩大沥青用量重新进行 根据试验曲线的走势 按下列方法确定沥青混合料的最佳用量 oac1的确定 的沥青用量a1 a2 a3 a4 取平均值作为oac1oac1 a1 a2 a3 a4 4 在沥青用量未涵盖沥青饱和度的要求范围时 在各曲线图上查出密度最大值 稳定度最大值 目标空隙率 或中值 a1 a2 a3 取平均值作为oac1oac1 a1 a2 a3 3 对所选择的沥青用量范围 密度或稳定度未出现峰值 最大值出现在曲线两端 时 可直接以目标空隙率 或中值 对应的沥青用量a3 作为oac1 但oac1必须介于oacmin oacmax的范围内 否则应重新进行配合比设计oac1 a3 各项指标均符合技术标准 不含vma 的沥青用量范围oacmin oacmax的中值作为oac2 oac2 oacmin oacmax 2 oac2的确定 oac的确定 取oac1和oac2的中值作为计算的最佳沥青用量 oac oac1 oac2 2 3 vma技术标准选择 根据集料最大公称粒径和空隙率按内插法确定 从曲线图上查找最佳油oac对应的vma是否能满足要求 oac宜位于vma凹曲线最小值的贫油一侧 ac 16沥青混合料设计空隙率对应的矿料间隙率vma技术标准 4 检查oac所对应的指标是否符合马歇尔试验技术标准 ac 16沥青混合料马歇尔技术标试验技术标准 六 根据最佳油石比进行检验试验 1 高温稳定性检验 动稳定度试验 车辙试验 2 水稳定性检验 浸水马歇尔试验 冻融劈裂试验3 低温抗裂性能检验 小梁低温弯曲蠕变试验4 渗水系数检验 渗水系数5 抗滑性能测试 构造深度和摩擦系数 1 高温稳定性检验 动稳定度试验 车辙试验 成型 a 试样总量计算 m 1 03 f 30 30 5 g b 装模时注意周边插捣 中间高两边低 c 混合料压实温度为石油沥青120 150 改性沥青140 170 d 轮碾成型机温度控制在100 压力为0 9mpa 先在一个方向碾压2个往返 4次 卸荷 再抬起碾压轮 将试件调转方向 继续碾压12次往返 24次 e 压实成型后 揭去表面的纸 用粉笔表明碾压方向 1 高温稳定性检验 动稳定度试验 车辙试验 试验 a 室温放置12h后 改性沥青放置48h后方可进行动稳定度试验b 连同试模放置在升温至60 1 的恒温室中 保温不少于5h 不多于24h 在试验轮行走不到的地方 将一支温度计放置在试件上 注意试件温度稳定在为60 0 5 c 试验轮的行走方向与轮碾方向一致 切忌垂直 试轮着地压强0 7 0 05mpa 往返碾压速度42 1次 min 往返21次 min d 试验时应记录初始 0min 位移和终了 60min 位移 当时间达到一小时 或总变形量超过25mm 可中止试验 e 现场判断车辙合格与否 普通沥青混合料60min变形量 45min变形量 0 788 改性沥青混合料60min变形量 45min变形量 0 315 动稳定度合格 前提 试验机选用曲柄连杆驱动 试件为标准尺寸300 300 50 试轮往返碾压速度42 1次 min 动稳定度标准符合jtge42 2000 2 水稳定性检验 浸水马歇尔试验 冻融劈裂试验 1 浸水马歇尔试验与标准马歇尔类似 饱水时间48h 注意饱水48小时后 马歇尔试验前观察试件的变化 石料剥落情况 2 冻融劈裂试验冻融劈裂双面击实各50次 真空条件下饱水15min 然后常压下饱水30min 将充分饱水的试件用塑料袋装好 加入10ml水 扎紧袋口 放入 18 2 冰箱中 保持16 1h 劈裂试验前测量记录高度 劈裂试验可不记录变形指标 水稳定性各检验试验试件最好同时测量力学指标 不要提前测量 按jtj052 2000 冻融劈裂试件 残留稳定度试件均应该测量物理指标 3 低温抗裂性能检验 小梁低温弯曲蠕变试验 室温放置12h后 改性沥青放置48h后的试件方可切割成小梁 试件尺寸 长250 2mm 宽30 2mm 高35 2mm 两支点断面的高度差和宽度差超过2mm时 试件作废 试验温度为 10 0 5 放置在冰箱中3h以上 试验温度条件控制 4 渗水系数检验 渗水系数 可用来切割成小梁 5 抗滑性能测试 构造深度和摩擦系数摩擦系数测定时 温度影响较大 记录试验温度 对摩擦系数进行修正 ac 16配合比试验数据分析 ac 16c型沥青混合料矿料配合比设计a级配 ac 16配合比试验数据分析 a级配曲线沥青混合料试验结果 表11a级配曲线沥青混合料验证试验结果 矿粉 消石灰 水泥的比较 a级配的试验结果 1 除一个s型曲线外 混合料的流值都偏大 不满足规范规定的指标要求 2 空隙率值总体偏大 集料与沥青粘附性较差的上面层混合料空隙率不宜过大 3 水稳定性不满足要求 总结a型级配曲线试验结果 对级配曲线进行了调整 分别设计了细 中粗三条级配曲线 增加了4 75mm的通过率 4 75mm的通过率分别为47 4 51 2 55 2 36mm的通过率分别为26 8 31 2 36 ac 16c型沥青混合料矿料配合比设计b级配 b级配曲线沥青混合料试验结果 b级配曲线沥青混合料验证试验结果 渗水系数 构造深度和摩擦系数 试验结果分析 1 通过调整集料级配 b型级配增加4 75mm的通过率 改善了沥青混合料的体积指标 减小了流值 使级配曲线避开禁区并满足ac 16c的要求 2 验证试验中b型三个级配典型曲线的动稳定度和小梁弯曲均满足要求 但中 粗两个级配的水稳定性不符合要求 其原因是集料与沥青粘附性不足 导致经过冻融和热浸的沥青混合料水稳定性不足 解决办法 缩小级配范围 适当增加填料剂量 采用改性沥青 3 b型三个级配曲线的混合料都不渗水 b中 b下两个级配具有较好的摩檫系数和构造深度 推荐的级配范围和控制指标 1 2 36mm通过率宜控制在30 36 之间 4 75mm通过率宜控制在47 4 55 之间 2 空隙率宜控制在3 5 4 3 在施工中应增加集料的加热时间 降低集料的含水量 4 施工中沥青混合料的压实度宜达到100 提高动稳定度的方法 选用粘度高的沥青 选用针入度较小 软化点高和沥青含蜡量低的沥青 用改性沥青 增加粗骨料 控制针片状颗粒 马歇尔试验结果沥青混合料空隙率不小于4 保持矿粉与沥青之比为1 1 2 使矿粉有足够数量 以减少起润滑作用的游离沥青 减薄沥青膜厚度 矿料中天然颗粒 0 6mm以下 含量不超过15 以上适合上面层提高抗车辙能力的试验室方法 中 下面层沥青混合料 沥青含量可略低于最佳沥青用量 在满足保护半刚性基层不使先产生收缩裂缝和满足沥青面层 柔性基层 不产生早期破坏的前提下 采用较薄的沥青面层 采用较高的压实度 改善水稳定性 主要与沥青和石料的本身性质有关 目前方法就是改善沥青与碎石之间的粘附性 上面已经提到了几种方法 使用水泥 消石灰代替部分矿粉 使用剥落剂 或者用改性沥青代替石油沥青 缩小级配范围 适当增加填料剂量 七 试验报告 设计级配范围选择说明 材料品种选择与原材料质量试验结果 矿料级配 绘制级配曲线 最佳沥青用量以及各项体积指标 马歇尔试验结果 配合比设计检验结果 二 生产配合