沥青路面的材料试验及检测PPT课件

太原理工大学轨道交通研究所沥青路面试验、施工及检验，前言沥青路面质量要求1。沥青路面应具有足够的承载能力。沥青路面承载能力主要用于平衡重复车辆荷载作用下路面结构层产生的过大应力对路面的破坏。沥青路面应具有良好的抗疲劳特性，并能在其设计使用寿命内承受大量行驶荷载的反复作用，而不会造成过早的疲劳损坏。影响沥青混合料疲劳寿命的主要因素有：压实度、刚度、沥青含量、集料特性(矿料级配、矿料表面、纹理和形状)、温度(在确定沥青混合料刚度模量时指温度)和疲劳试验的加载速度。3、沥青路面应具有良好的高温稳定性，高温稳定性是指沥青混合料抵抗车辆反复压缩变形和侧向流动的能力。(1)取决于矿料骨架，特别是粗骨料的相互插层和挤压以及骨料的级配；(2)沥青结合料的性能和用量也是防止混合料剪切变形的一种手段。4。沥青路面应具有良好的低温抗裂性。沥青混合料的低温抗裂性主要取决于：(1)沥青结合料的低温拉伸变形能力；(2)沥青混合料的温度收缩系数、抗拉强度和刚度模量。5.沥青路面应具有良好的抗滑性能。影响抗滑性能的主要因素有：(1)微观结构；(2)宏观结构；(3)防止湿滑污染。微观结构与沥青混合料中矿料的磨光值PSV有关，也与面层的级配和结构类型有关。宏观结构与沥青路面表层的结构、平整度和孔隙率有关。(1)沥青路面简介(1)沥青路面的基本特征。沥青路面是由沥青材料作为结合剂，矿物集料作为结合剂，以及各种基层和垫层组成的路面结构。沥青结合料在沥青路面中的使用，增强了矿物材料之间的粘结力，提高了混合料的强度和稳定性，提高了路面的使用质量和耐久性。与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有表面光滑、无接缝、行驶舒适、耐磨、振动小、噪音低、施工周期短、维修简单、适合分期施工等优点，因而得到了越来越广泛的应用。沥青路面是一种柔性路面，其强度和稳定性在很大程度上取决于地基和基层的特性。沥青路面的抗弯强度相对较低，这就要求路面基层应有足够的强度和稳定性。因此，在施工过程中，必须掌握路基土的特性并充分压实。对于软弱地基或翻浆路段，必须提前处理。在低温下，沥青路面的抗变形能力很低。为防止寒冷地区地基不均匀冻胀和沥青路面开裂，应设置防冻层。沥青路面建成后，由于透水性小，很难排出地基和基层中的水分，在潮湿路段，地基和基层容易软化，造成路面损坏。因此，有必要提高基层的水稳定性，尽可能采用经粘结剂处理的整体基层。对于交通量大的路段，为了使沥青路面具有一定的抗弯抗拉和抗疲劳开裂能力，宜在沥青面层下设置沥青混合料接缝层。当使用较薄的沥青面层时，特别是在旧路面上加铺层时，应采取措施加强面层与基层之间的粘结，以防止沥青面层因水平力而剥落、挤压、缠绕等损坏。2.沥青路面的分类。1)根据强度构成原理，分为密实型(强度主要取决于混合料的内聚力和内摩擦阻力)开放型(混合料中颗粒少于0.5毫米，空隙率大(2)根据不同的施工工艺采用分层摊铺法、道路搅拌法和工厂搅拌法(目前采用)，(3)根据沥青路面的技术特点，采用沥青混凝土热拌沥青碎石乳化沥青碎石混合料沥青渗透式沥青路面处理石基质沥青。3.沥青路面类型的选择沥青路面的类型应根据以下条件选择：(1)道路等级、交通量、使用寿命、工程造价等。(2)施工季节、工期、基地条件等。(3)热拌沥青混合料的材料供应、施工机械、劳动力和施工技术条件等要求施工期间温度不低于5;(2)沥青路面材料的力学和温度特性；(1)沥青混合料的强度特性(1)抗剪强度：采用三轴剪切试验确定其内聚力C和内摩擦角。沥青混合料的抗剪强度主要取决于沥青与矿料相互作用产生的凝聚力和矿料在沥青混合料中相互挤压产生的内摩擦角。凝聚力取决于许多因素。重要的是沥青的粘度、沥青含量与矿粉含量的比值以及沥青与矿粉之间的相互作用。矿料级配、颗粒形状和表面特性都会影响沥青混合料的内摩擦阻力。(2)抗拉强度：沥青混合料的抗拉强度可通过直接拉伸试验或间接劈裂拉伸试验进行测试。目前，后者主要用于测试其性能。沥青混合料的低温抗拉强度与沥青的性质、沥青含量、矿物混合料的级配、试验过程中的温度等因素有关。(3)弯曲抗拉强度：在反复行驶荷载的作用下，路面弯曲往往会导致开裂和损坏。因此，必须检查沥青混合料的弯曲抗拉强度。其弯曲抗拉强度取决于所用材料的性质(沥青的性质、沥青的量、矿物集料的性质和混合物的均匀性)和加载条件(重复次数、应力增长率等)。)在结构失效过程中。此外，温度条件对弯曲拉伸强度也有较大影响。2.沥青混合料的应力应变特性沥青混合料是一种弹粘塑性材料，在应力应变关系中表现出不同的性质。有时它只是弹性的，有时主要是粘塑性的。在大多数情况下，上述属性几乎同时出现。爬行和放松。3。影响沥青混合料疲劳性能的因素：材料性能(类型、组成等)，环境(温度、湿度等。)，沥青混合料的加载方法和刚度等。4.沥青路面温度的外部原因：气候条件(气温、太阳辐射、风力、降水、蒸发和冷凝等)。)。内部因素：路面材料和地基的导热系数、热容量和对辐射热的吸收能力。5.影响沥青路面高温稳定性的因素：沥青和矿料的性质及其相互作用特征，矿料的级配组成等。通常，车辙试验用于表征其高温稳定性动态稳定性。6.沥青路面低温抗裂性的影响因素：路面所用沥青材料的性能、当地气温、沥青老化程度、路基类型、路面层厚度、沥青面层与基层的附着力、基层所用材料的特性、行车条件等。7。沥青路面的水稳定性一般由沥青混合料的剩余稳定性和沥青与矿料之间的粘结力试验来决定。对于寒冷地区，还应进行冻融劈裂剩余强度试验，以测试水稳定性。(1)沥青的性质取决于其内部主要成分、分子成分(化学成分)和碳氢化合物的结构(物理结构)。成分和结构中的一个或两个的变化将改变沥青的性质。沥青主要由以下元素组成：碳(82%88%)、氢(8%11%)、硫(0%6%)、氧(0% 1.5%)和氮(0%1%)。沥青是一种聚合物。很难确切知道一个三组分(溶解-吸附法):沥青质(A)、树脂(R)和油(O)；四种组分(色谱分析):饱和组分(S)、芳香族组分(Ar)、胶质(R)和沥青质(AS)；五种组分(化学沉淀分析法):沥青质(A)、氮基(N)、第一酸组分(A1)、第二酸组分(A2)和烷烃组分(P)。沥青的胶体结构包括溶胶、溶液凝胶和凝胶。溶胶结构：该结构中沥青的沥青质含量较少，同时由于树脂的作用，沥青质完全胶溶并分散在介质中，胶束之间没有吸引力或吸引力很小。该液体属于溶胶结构。溶解凝胶结构：这种结构的沥青具有适当的沥青质含量和更多的树脂作为保护物质。由它形成的胶束相互之间有一定的吸引力。大多数优质沥青属于溶解凝胶结构。凝胶结构：这种结构的沥青含有大量的沥青质，并受到大量树脂的保护，在胶束之间形成空间网络结构，油分散在网络空间中。这种沥青具有明显的弹性效应，这种胶体结构沥青的温度敏感性小，但低温变形能力差。高质量的道路沥青应具有适当比例的化学成分、较少的蜡含量、更多的化学结构环，特别是更多的芳香环、更少的烷基侧链，以及溶液凝胶结构的胶体结构。(1)沥青渗透；范围；软化点；密度；溶解度；蜡含量；闪点；粘度；薄膜加热试验(质量损失、渗透率、延展性)等。(2)粗骨料的抗压强度；磨损率；压碎值；抛光值；级配组成；视比例而定；含水量；吸水率；土壤和杂质含量；针状颗粒的含量；对沥青的附着力；坚定性等。(3)细骨料的砂当量；筛选；取决于比重等。(4)填料的亲水系数；密度；精细。热稳定性等。2、沥青混合料级配组成设计(1)沥青混合料技术要求压实遍数；稳定性；流量值；无效率；饱和度；剩余稳定性。(2)矿料级配组成的设计目标高温稳定沥青混合料的强度和抗变形能力随温度变化。当温度较高时，沥青的粘度降低，矿物间的结合力减弱，导致强度和抗变形能力下降。高温季节会出现车辙和波浪移动等疾病。*改进方法包括：增加粗集料含量，适当增加沥青稠度，控制油石比；采用改性沥青等。*评价沥青混合料高温稳定性的指标：马歇尔稳定度和流动值、车辙试验、蠕变、三轴试验等。低温抗裂性的影响因素：沥青性质、气候条件、路基类型、路面结构和层间结合状况。耐久性*疾病：过早开裂、沥青膜剥落、疏松等。*影响因素：沥青性质、矿物材料的矿物组成、沥青混合料的组成和结构(残余孔隙率、沥青孔隙率)等。*评价指标：空隙率(或饱和度)、饱和度(沥青空隙填充率)、残余稳定性等。抗滑和抗滑性能与矿料的微观表面性质、混合料的级配组成、沥青含量等因素有关。面层沥青混合料所用骨料的磨光值应进行检验，油石比不应过大。抗疲劳性的影响因素：沥青的质量和含量、混合料的空隙率、矿料的性质和级配等。和易性(施工和易性)的影响因素：混合料级配、沥青等级、混合料中沥青用量、气温、施工条件等。混合料的组成设计任务：选择合格的材料，确定各种粒径的矿料和沥青的比例。目的：确定混合料的最佳组成，使其满足路用性能的要求，并具有经济性。矿料的最大粒度应根据相关技术规范确定。级配曲线应根据配合比设计中的规范进行选择计算各种矿物材料的配合比试验算法图解法正态方程法，(3)马歇尔试验根据配合比的计算结果称取所有矿物材料，放入烘箱中保温，按预定的五种油石比混合沥青混合料，并按规定的温度形成马歇尔试件。十个试件的高度应在规定的范围内，测量试件的高度，称量空气中的重量和水中的重量，试件应保持在60 , 30 40分钟，测试稳定性和流量值，并计算各项物理指标。(4)根据马歇尔试验结果和规范要求的技术指标，确定最佳油石比，绘制沥青用量(油石比)与表观密度、空隙率、饱和度、稳定性和流动值的关系曲线。确定最佳沥青用量的初始值OA C1 oac 1=(A1 A2 A3)/3A 1-最大稳定时的沥青用量；A2-最大密度时的沥青用量；A3-中值空隙率范围内的沥青用量。根据各项技术指标的沥青含量范围，确定最佳沥青含量OAC2OAC2=(OACmacmax)/2的初始值，根据OAC1和OAC 2的组合确定最佳沥青含量OAC:检查各项指标是否符合要求，检查VMA是否符合要求。如果符合要求，可以全面确定OAC，否则应调整级配，重新进行试验。级配计算实例，马歇尔各指标与油石比曲线，原材料原材料的原材料筛选试验绘制各组成材料的筛选曲线，确定各组成材料的相对密度，计算各组成材料的配合比，采用图解法或试验算法计算出各组成材料在级配范围内的比例。调整配合比(按以下要求)复合级配曲线应尽可能接近设计级配中值，特别是要使0.075、2.36和4.75目的通过量尽可能接近中值级配范围；对于高等级公路、一级公路、城市快速路、干线公路以及其他交通和轴载较大的公路，级配范围的下限(粗糙度)容易偏离；普通道路、中小交通量道路或人行道道路容易产生偏差的坡度范围上限(细)。复合级配曲线应接近连续或合理的不连续级配，但不应有太多的锯齿。当反复调整后仍有两个以上的筛孔超出分级范围时，必须调整或更换原料进行复试。4、沥青混合料生产过程检验，1、根据目标配合比确定生产配合比，确定各冷料仓的给料速度，应使各热料仓矿料平衡。从每个热料仓进行取样、筛选、马歇尔试验和确定施工用油石比。2.沥青混合料的试拌，(1)确定施工机械和机械的适当组合；(2)通过试拌，确定进料速度、搅拌量、搅拌时间、生产能力、搅拌温度等。验证沥青混合料的配合比设计，并提供各热料仓的骨料、矿粉配合比和油石比(生产配合比)供正式生产；(3)通过试铺确定摊铺作业方式：摊铺温度、摊铺速度、摊铺宽度、自动找平方式等。(4)通过试铺确定压实机具的类型和组合、压实顺序、压实温度、压实速度和压实遍数。(5)施工缝的处理方法；(6)沥青面层松铺系数；(7)确定施工进度、作业长度，修订施工组织计划；(8)检查原材料和施工质量是否符合要求；(9)确定施工组织管理体系、人员、机械设备、通讯和指挥方式。2、沥青混合料试拌3、沥青混合料检验(1)根据规范要求进行油石比检验，提取沥青混合料，进行提取试验，检查其油石比是否符合设计要求，若不符合，应进行适当调整。(2)矿料级配的检验(5)沥青及沥青混合料新技术，沥青混凝土与沥青碎石的主要区别沥青混凝土的集料级配一般由集料加适量细集料和填料组成。沥青混凝土具有较大的比表面积，因为它含有细骨料和矿粉，所以沥青的用量很大。然而，沥青碎石是不同的，使用较少的沥青。沥青在沥青碎石中的主要作用是实时充当润滑剂，并在使用过程中充当集料的粘合剂。沥青混凝土的渗透性一般较低，因此不透水，耐久性更好。然而，沥青碎石空隙率大，耐久性差。道路沥青混合料的类型和性能。石基质沥青混合料具有致密的骨架结构，因此对粗集料的要求较高。形状记忆合金在施工过程中也有很高的要求。为了达到设计使用寿命，原材料的质量和施工过程的控制都非常严格。SMA混合料常用于高等级沥青路面和桥面铺装。这种沥青混凝土最常用于公路路面施工。根据沥青混凝土摊铺的温度，可分为三种类型：热摊铺、温摊铺和冷摊铺。根据骨