沥青混凝土配合比设计

沥青混凝土配合比设计交通工程学院粗集料1Loremipsumdolor1.集料集料：约占沥青混合料的95%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

1.集料—相关试验1)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）1.集料—密度相关指标与试验密度指标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。

为沥青混凝土配合比设计提供参数。（密度的准确性）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。密度——工程用途2.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。注意事项将试样分3次均匀装入试模中，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。

2.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。压碎值的意义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。

3.粗集料磨耗值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。粒度类别粒集组成（mm）试样质量（g）试样总质量（g）钢球数量（个）钢球总质量（g）次数（转）B19.0～26.516.0～19.02500±102500±105000±10114850±25500C4.75～9.59.5～16.02500±102500±105000±1083330±20500D2.36～4.755000±105000±1062500±15500

粗集料洛杉矶磨耗试验条件

2）粗集料磨耗值——试验步骤取出钢球，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）磨耗后的试样要用用水冲干净，烘干至恒重后称量3）粗集料磨耗值——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。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。4.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。4.粗集料磨光值—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。5.粗集料的针片状颗粒含量用于评价集料的形状和抗压碎能力用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。非针片状颗粒针片状颗粒注意：亚针片状颗粒5.粗集料针片状颗粒含量—技术性质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,但片状含量的增加会使混合料技术性能下降。5.粗集料针片状颗粒含量—技术性质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。3）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。6.粗集料软弱颗粒含量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。放于压头中心

施加应力

6.粗集料软弱颗粒含量---技术性质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。各种破裂颗粒7.集料含泥量---技术性质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2Loremipsumdolor试验目的：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。在静置20min后，用尺量测从试筒底部到絮状物上液面的高度。8.细集料砂当量试验

加入冲洗液敲打试筒底部

静置10min絮状物沉淀物高度8.细集料砂当量---技术性质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。9.细集料亚甲蓝试验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。9.细集料亚甲蓝试验—技术性质用于小于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。10.细集料棱角性试验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。流动时间法：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。10.细集料棱角性试验—技术性质细集料棱角性，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。3.矿粉11.矿粉细度—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。12.矿粉的亲水系数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。12.矿粉-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。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性能能通常较强，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。12.矿粉-技术性质沥青混合料的强度来源：1）沥青与矿粉形成的胶结料的粘结力；2）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。4、沥青划分沥青的标号，针入度越小，表示沥青的稠度越大；反之，则越小。针入度延度是反映沥青变形能力的指标延度软化点高，高温稳定性好软化点沥青针入度、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1.针入度——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。2.沥青软化点试验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。软化点——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。3.沥青延度试验沥青在一定温度下，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。检查频率：每车必检。沥青延度-技术性质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。4.沥青旋转薄膜加热试验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。旋转加热烘箱在163±0.5℃预热不少于16h；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。4.沥青旋转薄膜加热试验-技术性质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。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。5.针入度指数PI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+AlgPenT

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)5.针入度指数--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。6.沥青闪点、燃点试验闪点、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，以℃表示。闪点、燃点是反映沥青和油类可燃性的指标。闪点：当试样液面上最初出现一瞬即灭的蓝色火焰所对应的温度。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。燃点：当试样接触火焰立即着火，并能继续燃烧不少于5s时,温度计所对应的温度7.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。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。

影响沥