第五章_沥青混合料组成设计

1、2022-3-41道路建筑材料道路建筑材料 ROAD CONSTRUCTION MATERIALS第五章 沥青混合料组成设计交通科学与工程学院 组成材料的技术要求组成材料的技术要求 沥青混合料的技术要求沥青混合料的技术要求 沥青混合料设计沥青混合料设计2022-3-4交通科学与工程学院3p 沥青（技术要求）p粗集料（技术要求、规格）p细集料（机制砂技术要求、规格）p填料（技术要求） 原材料的选择一、一、 组成材料的技术要求组成材料的技术要求1.1 沥青（技术要求）道路石油沥青的适用范围道路石油沥青的适用范围1.1 沥青（技术要求）道路石油沥青的技术要求道路石油沥青的技术要求1.1 沥青（技术要

2、求）道路石油沥青的技术要求（续）道路石油沥青的技术要求（续）1.2 粗集料（技术要求、规格）沥青混合料用粗集料质量技术要求沥青混合料用粗集料质量技术要求1.2 粗集料（技术要求、规格）粗集料与沥青粘附性、磨光值技术要求粗集料与沥青粘附性、磨光值技术要求1.2 粗集料（技术要求、规格）粗集料对破碎面的要求粗集料对破碎面的要求1.2 粗集料（技术要求、规格）沥青混合料用粗集料规格沥青混合料用粗集料规格1.3 细集料（技术要求、规格）沥青混合料用细集料质量技术要求沥青混合料用细集料质量技术要求1.3 细集料（机制砂技术要求、规格）天然砂规格要求天然砂规格要求机制砂或石屑规格要求机制砂或石屑规格要求1

3、.4 填料（技术要求）沥青混合料用矿粉技术要求沥青混合料用矿粉技术要求2022-3-4交通科学与工程学院14p各类混合料的级配范围（如基于泰波公式得到相应的级配范围）p沥青混合料技术标准 马歇尔稳定度技术标准 动稳定度技术要求 水稳定性技术要求 破坏应变的技术要求 渗水系数技术要求二、二、 沥青混合料的技术要求沥青混合料的技术要求2.1密级配沥青混凝土矿料级配范围密级配沥青混凝土矿料级配范围密级配沥青混凝土矿料级配范围2.1沥青玛蹄脂碎石矿料级配范围沥青玛蹄脂碎石混合料矿料级配范围沥青玛蹄脂碎石混合料矿料级配范围2.2 密级配马歇尔试验标准密级配沥青混凝土马歇尔试验技术标准密级配沥青混凝土马歇

4、尔试验技术标准2.2 SMA马歇尔试验标准SMA混合料马歇尔试验配合比设计技术要求混合料马歇尔试验配合比设计技术要求2.3 沥青混合料车辙试验技术要求沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求2.4 沥青混合料水稳定技术要求沥青混合料水稳定性检验技术要求沥青混合料水稳定性检验技术要求2.5 沥青混合料低温弯曲技术要求沥青混合料低温弯曲试验破坏应变技术要求沥青混合料低温弯曲试验破坏应变技术要求2.7 沥青混合料渗水系数技术要求沥青混合料渗水系数技术要求沥青混合料渗水系数技术要求三、沥青混合料设计2022-3-4交通科学与工程学院23目标配合比设计阶段生产配合比设计阶段生

5、产配合比验证阶段矿料的组成设计最佳沥青用量确定图解法或试算法集料筛分（水洗法）马歇尔试 验预估计算沥青用量沥青与集料相对密度测定配合比设计三个阶段配合比设计三个阶段3.1 矿质混合料组成设计2022-3-4交通科学与工程学院+M集料集料A集料集料B集料集料C集料集料D+=目的：确定各档集料的掺配比例依据: 集料A、B、C、D的筛分曲线 矿质混合料M的级配范围方法：试算法、图解法矿质混合料的级配范围(AC16)3.1矿质混合料组成设计 试算法基本原理： 假定矿质混合料中某一粒径的颗粒由某一种对该粒径占绝对优势的集料组成，其它集料不含这一档粒径。 根据各个主要粒径去试算各种集料在混合料中的大致比例

6、。如果比例不合适则稍加调整，最终达到符合混合料级配要求的各集料配合比例。3.1矿质混合料组成设计 试算法假定有A、B、C三种集料，配制矿质混合料M(1)计算A集料在矿质混合料中的用量,设A集料中占优势粒径的粒径尺寸为i,其含量为aA(i),混合料M中该粒径要求的分计筛余百分率为aM(i),则A在混合料中的用量(X)为(2)计算B集料在矿质混合料中的用量,设B集料中占优势粒径的粒径尺寸为j,其含量为aB(j),混合料M中该粒径要求的分计筛余百分率为aM(j),则B在混合料中的用量(Y)为(3)计算C集料在矿质混合料中的用量(Z)为(4)按上述步骤可以计算混合料中的配合比,经校核如不在要求的级配范

7、围内,应调整配合比重新计算和复核,直到符合要求为止,如经计算确不能满足级配要求时,可调整或增加集料数量。例题：P95 100iAiMaaX 100jBjMaaYYXZ1003.1 矿质混合料组成设计 图解法1绘制矩形图框绘制矩形图框2连接对角线，表示设计连接对角线，表示设计级配中值级配中值（即平均值）（即平均值）3绘制级配曲线坐标图绘制级配曲线坐标图 纵坐标：通过百分率（纵坐标：通过百分率（%） 绘制横坐标，表示筛孔尺（绘制横坐标，表示筛孔尺（mm），由级配中值确定筛孔位置），由级配中值确定筛孔位置4在矩形图上绘制出各集料的通过百分率的筛分曲线在矩形图上绘制出各集料的通过百分率的筛分曲线5按照

8、各集料曲线按照各集料曲线重叠、相接、相离重叠、相接、相离三种情况确定各集料的用量比例三种情况确定各集料的用量比例6合成级配，合成级配，7. 校验、调整校验、调整筛孔筛孔1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075级配范围1009510070884868365324411830122281648级配中植100987957453324171263.1 矿质混合料组成设计1009080706050403020100 0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 A集料B集料C集料D集料aaA集料用量39%B集料用量33%C集料用量15%D集料

9、用量13%b b通过百分率通过百分率/%筛孔尺寸筛孔尺寸/mm191613.2图解法3.1 矿质混合料组成设计 图解法1绘图绘图 绘制矩形图框绘制矩形图框 连接对角线，表示设计连接对角线，表示设计级配中值级配中值（即平均值）（即平均值） 绘制纵坐标：通过百分率（绘制纵坐标：通过百分率（%） 绘制横坐标：表示筛孔尺寸（绘制横坐标：表示筛孔尺寸（mm），由级配中值确定筛），由级配中值确定筛 孔位置孔位置2在矩形图上绘制出各集料的通过百分率的筛分曲线在矩形图上绘制出各集料的通过百分率的筛分曲线3按照各集料曲线按照各集料曲线重叠、相接、相离重叠、相接、相离三种情况确定各集料的三种情况确定各集料的 用量

10、比例用量比例4. 校验、调整校验、调整2022-3-4交通科学与工程学院303.2 沥青混合料最佳沥青用量确定2022-3-4交通科学与工程学院313.2 最佳沥青用量（OAC）p 沥青用量l 沥青用量:沥青占沥青混合料的比例l 油石比：沥青占集料及矿粉之和的比例2022-3-4交通科学与工程学院323.2 为什么要确定最佳沥青用量为什么要确定最佳沥青用量色色香香味味高温高温稳定性稳定性低温低温抗裂性抗裂性水稳定性水稳定性耐久性耐久性色色香香味味2022-3-4交通科学与工程学院333.2 为什么要确定最佳沥青用量为什么要确定最佳沥青用量沥青用量过少松散坑槽2022-3-4交通科学与工程学院3

11、43.2 为什么要确定最佳沥青用量为什么要确定最佳沥青用量沥青用量过多泛油车辙推移、拥包2022-3-4交通科学与工程学院35 沥青性质交互作用集料性质沥青用量对沥青混合料强度影响3.2 为什么要确定最佳沥青用量为什么要确定最佳沥青用量2022-3-4交通科学与工程学院36(b) 自由沥青自由沥青(a) 结构沥青结构沥青扩散溶剂化膜扩散溶剂化膜03.2 为什么要确定最佳沥青用量为什么要确定最佳沥青用量矿料与沥青的交互作用2022-3-4交通科学与工程学院37p沥青用量对强度的影响沥青用量对强度的影响3.2 为什么要确定最佳沥青用量为什么要确定最佳沥青用量2022-3-4交通科学与工程学院38?

12、3.3 如何确定最佳沥青用量如何确定最佳沥青用量2022-3-4交通科学与工程学院39试件的制备试件的制备物理指标的测定物理指标的测定力学指标的测定力学指标的测定马歇尔试验结果分析马歇尔试验结果分析路用性能试验检测路用性能试验检测3.3 如何确定最佳沥青用量如何确定最佳沥青用量p马歇尔试验马歇尔试验2022-3-4交通科学与工程学院40p 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%3.3 如何确定最佳沥青用量如何确定最佳沥青用量p 在每个沥青用量下制备至少4个试件101. 60. 2mm 63. 51.3mm 2022-3-4交通科学与工程学

13、院41马歇尔试验马歇尔试验3.3 如何确定最佳沥青用量如何确定最佳沥青用量 2022-3-4交通科学与工程学院42马歇尔试验马歇尔试验3.3 如何确定最佳沥青用量如何确定最佳沥青用量 2022-3-4交通科学与工程学院43马歇尔试验马歇尔试验3.3 如何确定最佳沥青用量如何确定最佳沥青用量 3.3 如何确定最佳沥青用量如何确定最佳沥青用量马歇尔试验马歇尔试验44马歇尔试验： 稳定度（KN）、流值（0.1mm）2022-3-4交通科学与工程学院45毛体积相对密度空隙率VV马歇尔试验马歇尔试验3.3 如何确定最佳沥青用量如何确定最佳沥青用量2022-3-4交通科学与工程学院46矿料间隙率VMA沥青

14、饱和度VFA马歇尔试验马歇尔试验3.3 如何确定最佳沥青用量如何确定最佳沥青用量2022-3-4交通科学与工程学院47马歇尔稳定度MS流值FL马歇尔试验马歇尔试验3.3 如何确定最佳沥青用量如何确定最佳沥青用量2022-3-4交通科学与工程学院48沥青混合料的技术指标要求沥青用量空隙率(%)VMA(%)VFA(%)稳定度(KN)流值(0.1mm)规范要求35146575820403.3 如何确定最佳沥青用量如何确定最佳沥青用量2022-3-4交通科学与工程学院49毛体积相对密度a1 马歇尔稳定度MSa2 3.3 如何确定最佳沥青用量如何确定最佳沥青用量2022-3-4交通科学与工程学院50空隙

15、率VV11231()3OACaaaa33.3 如何确定最佳沥青用量如何确定最佳沥青用量2022-3-4交通科学与工程学院51沥青饱和度VFA流值FL3.3 如何确定最佳沥青用量如何确定最佳沥青用量2022-3-4交通科学与工程学院52maxOACminOAC2minmax1()2OACOACOAC3.3 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3.0%3.5%4.0%4.5%5.0%5.5%6.0%沥青用量（）2022-3-4交通科学与工程学院53121()2OACOACOAC最佳用油量为OAC?3.3 如何确定最佳沥青用量如何确定最佳沥青用量2022-3-4交通

16、科学与工程学院54 3.4 如何确定最佳沥青用量如何确定最佳沥青用量车辙试验低温弯曲试验浸水马歇尔试验冻融劈裂试验路路用用性性能能试试验验总结沥青材料组分：定义、四组分、对路用性能影响胶体结构：定义、各结构特点（结构特点、力学特性、路用性能、判定标准）、蜡对路用性能的影响；技术性质：粘度特性（动力粘度、运动粘度）、三大指标定义、评价指标、表征的沥青性能、感温性（针入度指数）劲度模量（定义、随时间和温度变化规律、影响因素等）2022-3-4交通科学与工程学院56石料与集料 掌握掌握石料和集料的技术性质、评价方法； 重点掌握重点掌握矿质混合料的级配理论； 石料的化学性质：石料的酸碱性 组成结构 物理性质：密度、孔隙率、吸水性、抗冻性 力学性质：抗压强度、磨耗性、与沥青的粘附性 集料的组成结构 物理性质粗 集料骨架间隙率等 力学性质 压碎值、磨光值等 级配： 表征级配的三