造价员建筑材料复习 沥青混合料.ppt

1、土木工程材料,第8章 沥青混合料,基本性能,1、粘弹塑性材料，具有良好的力学性质，有一定的高温稳定性和低温柔韧性，铺筑路面平整无接缝，减震吸声。 2、路面平整而具有一定的粗糙度，无强烈反光。 3、施工方便，不需养护，能及时开放交通。 4、便于分期修建。,定义,沥青混合料 由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称。 沥青混凝土混合料 由适当比例的粗集料、细集料及填料组成的符合规定级配的矿料与沥青拌合制成的沥青混合料，压实后剩余空隙率10% 。 沥青碎石混合料 由适当比例的粗集料、细集料及少量填料（或不加填料）组成的矿料与沥青拌合制成的沥青混合料，压实后剩余空隙率10% 15%。,分类,1、按矿料

2、级配划分 密级配沥青砼混合料：剩余空隙率10% 半开级配沥青混合料： 10%15% 开级配沥青混合料： 15% 间断级配沥青混合料 2、按矿料粒径划分 砂粒式 最大集料粒径4.75mm 细粒式 最大集料粒径为9.5mm或13.2mm 中粒式 16mm或19mm 粗粒式 26.5mm或31.5mm 特粗式 37.5mm 3、按结合料温度划分 热拌热铺沥青混合料热拌沥青混合料（HMA） Hot-mix asphalt mixture 常温沥青混合料,组成结构,悬浮密实结构 当采用连续型密级配矿质混合料组成的沥青混合料可以获得较密实的结构，但是不能发挥大颗粒间相互嵌挤的骨架作用。这种结构的沥青混合料

3、，具有较高的粘聚力，但是其内摩擦角较低，高温稳定性较差。 骨架空隙结构 当采用开级配沥青混合料时，粗集料可以互相靠拢形成骨架，但由于细料过少，使粗集料之间的空隙过多。这种结构的沥青混合料具有较高的内摩擦角，高温稳定性较好，但粘聚力较低，空隙率大，耐久性较差。 骨架密实结构 混合料中既有一定数量的粗集料形成骨架结构，又有足够的细集料填充到粗集料之间的空隙，形成较高的密实度。这种结构的沥青混合料，其密实度、强度和稳定性都比较好。,沥青混合料组成结构示意图,（a）悬浮密实结构 （b）骨架空隙结构 （c） 骨架密实结构,沥青混合料的技术性质,高温稳定性 指在夏季高温条件下，经车辆荷载反复作用时，路面沥

4、青混合料的结构保持稳定或抵抗塑性变形的能力。稳定性不好的沥青混合料路面容易在高温环境中出现车辙、波浪等不良现象。 根据沥青路面施工与验收规范的规定，工程中采用马歇尔稳定度试验来评定各种路面沥青混合料的高温稳定性。对于高速公路、一级公路和城市快速路、主干路沥青路面的上面层和中面层的沥青混凝土混合料，还应通过车辙（动稳定度）试验来检验其抗车辙能力。,马歇尔试验测定的指标有两个： 马歇尔稳定度MS（kN）:沥青混合料所能承受的最大破坏荷载 流值FL（0.1mm）:达到最大破坏荷载时试件的垂直变形量。 马歇尔模数（T）: T= MS / FL 10 （KN/ mm）,标准试件在60C的温度条件下，一定

5、荷载的橡胶轮（轮压为0.7MPa）在同一轨迹上作一定时间的反复行走，产生1mm变形需行走的次数（次mm） ，即动稳定度。 用于高速公路、一级公路上面层或中面层的沥青混凝土混合料的动稳定度宜不小于800次mm，用于城市主干道的沥青混合料的动稳定度不宜小于600次mm。,低温抗裂性 指在冬季较低温度下，沥青混合料路面抵抗低温收缩，并防止开裂的能力。低温开裂的原因主要是由于温度下降造成的体积收缩量超过了沥青混合料路面在此温度下的变形能力，导致路面收缩应力过大而产生的收缩开裂。 主要是：沥青混合料抗拉强度； 变形能力 评价方法：工程实际中常根据试件的低温劈裂试验来间接评定沥青混合料的抗低温能力。,耐久

6、性 抵抗长时间自然因素（风、日光、温度、水分等）和行车荷载反复作用的能力 表现为：沥青老化，开裂； 集料压碎，冻融崩解，出现磨损； 水作用下，沥青与集料间的粘附性降低而出现剥落。 提高耐久性：选择性能优良的沥青； 坚固的集料； 控制加热温度； 保证沥青混合料的密实度 评价方法：浸水马歇尔试验( 60，保温浸水48h) 残留稳定度 MS0= MS1/ MS 100,抗滑性 为保证汽车安全和快速行驶，要求路面具有定的抗滑性。 提高沥青路面抗滑的措施: 坚固具有粗糙表面的集料，国标要求抗滑表层粗集料应选用坚硬、耐磨、抗冲击性好的碎石或破碎砾石 选用含蜡量低的沥青 适当减少沥青用量,施工和易性 影响因

7、素: 混合料性质 级配 沥青用量 沥青粘度 当地气温 施工条件,沥青混合料的组成材料,沥青混合料的技术性质决定于： 组成材料的性质； 组成配合的比例； 混合料的制备工艺。 沥青类型和标号 沥青标号选用 气候条件 炎热 稠度较高沥青 交通性质 繁重的交通 沥青混合料的类型 细粒式或砂粒式的混合料 施工条件,热拌沥青混合料用石油沥青标号的选用,粗集料 碎石、破碎砾石 要求：洁净、干燥、无风化、不含杂质； 压碎值和洛杉矶磨耗率应符合相应道路等级要求 酸性岩石应采用抗剥离措施 沥青混和料矿料级配 表6-3 细集料 天然砂、人工砂或石屑 要求：洁净、干燥、无风化、不含杂质 适当的级配范围,填料： 石灰岩

8、或增水性石料磨制的矿粉 干燥、洁净,沥青面层用矿粉质量要求,热拌沥青混合料的配合比设计,沥青混合料配合比设计的任务是确定粗集料、细集料、矿粉和沥青等材料相互配合的最佳组成比例，使沥青混合料的各项指标既达到工程要求，又符合经济性原则。 热拌沥青混合料的配合比设计包括目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证三个阶段。 目标配合比设计在试验室进行，分矿质混合料组成设计和确定沥青最佳用量两部分。,矿质混合料的组成设计,（1）确定沥青混合料类型 根据公路等级、路面类型及所处的结构层次等，按表选择沥青混合料类型。,（2）确定矿质混合料的级配范围 根据已确定的沥青混合料类型，查表63，确定所需矿料的级

9、配范围。 （3）计算矿质混合料配合比 1）检测组成材料的原始数据。根据现场取样，对粗集料、细集料和矿粉进行筛分试验，同时测出各材料的表观密度，以供计算沥青混合料物理常数备用。 2）计算矿质混合料的配合比。根据各组成材料的筛分试验结果，采用数解法或图解法，求出各组成材料用量的比例关系。,数解法试算法,A集料在矿质混合料中的用量X B集料在矿质混合料中的用量Y C集料在矿质混合料中的用量Z 合成矿质混合料M XaA(i)+YaB(i)+ZaC(i)=aM(i) X= aM(i) / aA(i) Z= aM(j) /aC(j) Y=100%-X-Y iA集料占优势含量的粒径 jC集料中占优势的粒径,

10、沥青混合料配合比设计案例,题目：试设计某高速公路沥青混凝土路面用沥青混合料。 原始资料： 1道路等级：高速公路。 2路面类型：沥青混凝土。 3结构层位：三层式沥青混凝土的上面层. 4气候条件：最低月平均气温为-8C。 5沥青材料：可供应重交通AH-50、AH-70和AH-90，经检测技术性能均符合要求。 6碎石：石灰石轧制碎石，洛杉矶磨耗率12，粘附性（水煮法）5级，表现密度2700kg/m3。 7石屑：洁净，表观密度2650 kg/m3。 8矿粉：石灰石磨细石粉，粒度范围符合技术要求，无团粒结块，表观密度2580 kg/m3。,1矿料配合比设计 （1）确定沥青混合料类型 因为道路等级为高速公

11、路、路面类型为沥青混凝土，路面结构为三层式沥青混凝土上面层,为使上面层具有较好的抗滑性按表选用细粒式I型（AC-13I）沥青混凝土混合料。 （2）确定矿料级配范围 按表63 （3）矿料配合比计算 根据现场取样，碎石、石屑和矿粉材料筛分析结果和矿质混合料规定的级配范围列下表,将规定的矿质混合料级配范围中值换算成分计筛余中值计算结果列于上表第68栏 计算碎石在矿质混合料中用量 X = aM（4.75）/ aA（4.75） 100% = 21.0 / 49.9 100%=42.1% 计算矿粉在矿质混合料中用量 Z = aM(0.075）/ aC(0.075） 100% = 6.0 /85.3 100

12、%=7.0% 计算石屑在混合料中用量 Y=100-（X+Z）=100-（42.1+7.0）=50.9% 校核： 结果列入下表，该合成配合比符合要求,矿质混合料组成计算校核表,2、确定最佳沥青用量,通过马歇尔稳定度试验，初步确定沥青最佳用量；然后进行水稳性和动稳定度试验校核调整 制备试样:当地气候条件最低月平均温度为-8C，属于温区，采用AH-70沥青。根据表63所列的沥青用量范围，AC-13的沥青用量为4.5%6.5%。按实践经验，选取沥青用量5.0%7.0%、0.5%间隔变化，制备5组试件 测定物理指标 表观密度s 理论密度t 空隙率VV=（1-s/t）100% 沥青体积百分率 VA 矿料间

13、隙率VMA=VV+VA 沥青饱和度VFA= VA /VMA 100%,测定力学指标 马歇尔试验测定结果汇总如表并在表中列出现行规范要求的高速公路AC-13型沥青混凝土的各项指标的技术标准。,马歇尔试验结果分析OAC 绘制沥青用量与物理力学指标关系图 表观密度 空隙率 饱和度 稳定度 流值 根据密度、稳定度和空隙率确定最佳沥青用量初始值1 由图可见：表观密度最大值的沥青用量a1=6.20%；稳定度最大值的沥青用量a2=6.20%；空隙率范围的中值的沥青用量a3=5.60%，计算 OAC1=（a1+a2+a3）/3=6.0% 根据符合各项技术指标的沥青用量范围确定沥青最佳用量初始值2 各项指标都符

14、合沥青混合料技术指标要求的沥青用量范围OACminOACmax=5.30%6.45% OAC2=（OACmin+OACmax）/2=5.9% 根据OAC1和OAC2综合确定沥青最佳用量OAC 检查按OAC1求取的各项指标值是否符合技术标准 同时检验VMA是否符合要求，如能符合时 OAC= (OAC1+OAC2)/2=6.0%,根据气候条件和交通特性调整最佳沥青用量 i. 对热区道路以及车辆渠化交通的高速公路、一级公路、城市快速路、主干路： OAC2OACmin范围内决定，但不宜小于OAC2的0.5% ii. 对寒区道路以及一般道路 OAC2OACmax范围内决定，但不宜大于OAC2的0.3% 由于当地属于温区，并考虑高速公路为渠化交通，要防止出现车辙，选择在中限值OAC2与下限值OACmin 之间选取一个最佳用量OAC=