道路工程材料教学课件Road Engineering Materials ch6

RoadEngineeringMaterials

道路工程材料CollegeofAutomobileandTrafficEngineering汽车与交通学院QingdaoTechnologicalUniversity青岛理工大学Ch6bituminousmixture6.1TechnicalPropertyofBituminousMixture6.26.2Marshall

MixDesignMethodAsphaltConcreteAsphaltconcrete-----ismadebymixinghotasphaltcementwithheatedaggregatesandcompactingthemixtoformauniformdensemass.UsedforasphaltpavementHot-mixedasphaltmixture(HMA)Hot-mixedasphaltmixture----isamixtureofhotasphaltandaggregatesproducedatabatchordrummixingfacilitythatmustbespreadandcompactedwhilehot.ConstituentsAggregateCoarseaggregate:E.g.crushedstone;Fineaggregate:E.g.sand;ScreeningsAsphaltHightemperaturestabilityLowtemperaturecrackresistanceDurabilitySkidresistanceConstructionworkability6.1TechnicalPropertyofBituminousMixture

Definition：

Hightemperaturestability——refersthatbituminousmixturecannotformmuchplasticdeformationunderrepeatedloadsathightemperature.

Influencingfactors：Bituminouscohesionthemutualinfluencebetweenbituminousandstonethepropertyofthestone1、HighTemperatureStabilityTestMethodWheelruttestTriaxialSheartestVBstabilitytestMarshalltestHighTemperatureStability高温稳定性定义：指沥青混合料在高温条件下，能够抵抗车辆荷载的反复作用，不发生显著永久变形，保证路面平整度的特性。主要评价方法：马歇尔稳定度试验车辙试验马歇尔试验将沥青混合料制成直径为101.6mm±0.25mm、高为63.5±1.3mm的圆柱体试件，试验时将试件横向置于两个半圆形压膜中，使试件受到一定侧限。在规定温度（60℃）和50mm/min±5mm/min的加荷速度下，对试件施加压力直至试件破坏，测定稳定度（MS）和流值（FL）两项指标。车辙试验采用标准方法成型沥青混合料板块状试件（300mm×300mm×50mm），在60℃温度条件下，试验轮（轮压0.7MPa）以42次/min±1次/min的频率沿着试件表面同一轨迹反复行走，测试试件表面在试验轮反复作用下形成的车辙深度，以产生1mm车辙变形所需要的行走次数即动稳定度指标，用以评估沥青混合料的抗车辙能力。高温稳定性的影响因素沥青混合料的高温稳定性的形成，主要来源于矿质集料颗粒间的嵌锁作用和沥青的高温黏度。采用表面粗糙、多棱角、颗粒接近立方体的碎石集料，经压实后集料颗粒间能够形成紧密的嵌锁作用，增大沥青混合料的内摩阻角，有利于增强沥青混合料的高温稳定性。沥青的高温黏度越大，与集料的黏附性越好，相应的沥青混合料的高温抗变形能力也就越强。同时，适当减小沥青混合料的沥青用量，也有利于增强器高温抗变形能力。

2、LowTemperatureCrackResistance

Definition：

Lowtemperaturecrackresistance——refersthatbituminousadmixturematerialresistsshrinkagedeformationwithoutcracks.Reasonsofbituminouspavementcracks

①Repeatedload→fatiguecracking②Embrittlementatlowtemperature→lowabilitytodeform→cracking③Shrinkageatlowtemperature④①+②

Influencingfactorsincludes:qualityandquantityofbitumenmineralmaterialgradationTest：

Puredrawtest:→totestthestress,strain,tensilestrengthandlimitingdeformationofthecylinderspecimen→tomakeoutthestiffnessmodulusandtheindexoftemperatureshrinkage→toevaluatethebreakagetemperatureofbituminousmixture.LowTemperatureCrackResistance3、DurabilityDefinition:

Durability——refersthatbituminousmixtureobtainstheabilitiestoenduretheinfluenceofatmosphereforalongtimewithtravelingload.Influencingfactors:chemicalpropertiesofbituminousthecomponentofmineralmaterialthecompositestructureofbituminousmixturethequantityofbitumen

耐久性主要有两方面1）抗老化性2）水稳定性1）沥青混合料的老化定义：沥青混合料在使用过程中，受到空气中氧气、水分、紫外线等介质的作用，促使沥青发生诸多复杂的物理化学变化，促使沥青混合料变脆易裂，从而导致沥青路面出现各种与沥青老化有关的裂缝或裂纹。老化的影响因素沥青混合料的老化取决于沥青的老化程度，也与外界环境因素和压实空隙有关。在气候温暖、日照时间比较长的地区，沥青的老化速率加快；而在气温较低、日照时间短的地区，沥青的老化速度相对较慢。沥青混合料的空隙率越大，环境介质对沥青的作用就越强烈，其老化程度也就越高。降低沥青在施工和使用过程中的老化速率的措施选择耐老化的沥青；使沥青混合料中含有足量的沥青；沥青混合料的施工过程中，控制拌合加热温度，保证沥青路面的压实密度2）水稳定性定义：指沥青混合料抵抗由于水侵蚀而发生沥青膜剥离、松散、坑散等破坏的能力。水稳定性的评价方法和指标水稳定性的影响因素水稳定性的评价方法和指标（1）沥青与集料的黏附性试验。（2）浸水试验。（3）冻融劈裂试验。1）沥青与集料的黏附性试验主要包括水煮法、水浸法、广电比色法及搅动水净吸附法等。这些方法是将沥青裹覆在矿料表面并浸入水中，根据矿料表面沥青的剥落程度，判断沥青与集料的黏附性。2）浸水试验常用的试验方法有浸水马歇尔试验、浸水车辙试验、浸水劈裂强度试验和浸水抗压强度试验等。主要是根据沥青混合料浸水前后物理、力学性能的降低程度，来表征其水稳定性的试验方法。3）冻融劈裂试验试验方法是，将沥青混合料试验分为两组：一组试件用于测定常规状态下的劈裂强度；另一组试件首先进行真空饱水，然后置于-18℃条件下的冷冻16h，再置于60℃水中浸泡24h，最后进行劈裂强度测试。4、SkidResistanceInfluencingFactors：

Mineralmaterialsurfacestructure,gradation,compositesofmixtureandquantityofbitumen.Improvementmeasures：

①Selectinganti-frictionstonewithrequiredrateofwearingandimpactvalue.

Notice:Itisnecessarytoaddsomeantistrippingagentbecausethehardstoneoftenbelongstotheacidstone.②Controllingthequantityofbitumen:thequantityofbitumen↑→smoothnessofthesurface↑→anti-slide↓5、ConstructionWorkabilityConstructionworkabilityisdeterminedby:Mineralmaterial’sgradation:ItisnoteasytooccurisolationwithappropriategradationCohesionandquantityofbitumenTemperatureandconstructioncondition6、抗疲劳性沥青混合料的疲劳是材料在荷载的重复作用下产生不可恢复的强度衰减积累所引起的一种现象。疲劳强度：沥青混合料出现疲劳破坏的重复应力值疲劳寿命：相应的应力重复作用次数沥青混凝土的疲劳性能：混合料在反复荷载作用下抵抗疲劳破坏的能力。沥青混合料疲劳寿命的影响因素加载速率施加应力或应变波谱的形式荷载间歇时间试验和试件成型方法混合料劲度混合料的沥青用量混合料的空隙率集料的表面性状温度湿度DevelopedbyBruceMarshallofMississippiHighwayDepartment(1939)LaboratorycompactiveeffortdevelopedtosimulatefielddensityBasisforselectingoptimumasphaltcontent6.2Marshall

MixDesignMethod

马歇尔混合料设计方法IndexofMarshallMixDesignPhysicalindexDensity密度Voids空隙率Voidfilledwithasphalt(VFA)饱和度MechanicalindexStability稳定度Flow流值Stabilityvs.asphaltcontentDensity