瀝青混合料-土木工程材.ppt

04:33:21,第7章 瀝青混合料,南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院楊建明教授,04:33:21,第7章 瀝青混合料,最常用瀝青路面包括：瀝青表面處冶、瀝青貫入式、瀝青碎石、瀝青混凝土 此外還有瀝青瑪碲脂碎石路面、透水性瀝青路面、塑料格柵瀝青路面、半剛性瀝青路面。,04:33:21,第7章 瀝青混合料,1、定義 瀝青混合料是由將粗集料、細(xì)集料和礦粉經(jīng)人工合理選擇級配組成的礦質(zhì)混合料與瀝青經(jīng)拌和而成的均勻混合料。 目前主要使用的瀝青混合料如下： （1）密級配瀝青混合料 按密實級配原理設(shè)計組成的各種粒徑顆粒的礦料，與瀝青結(jié)合料拌和而成，設(shè)計空隙率較小（對不同交通及氣候情況、層位可作適當(dāng)調(diào)整）的密實式瀝青混凝土混合料（以AC表示）和密實式瀝青穩(wěn)定碎石混合料(以ATB表示)。按關(guān)鍵性篩孔通過率的不同又可分為細(xì)型、粗型密級配瀝青混合料等。粗集料嵌擠作用較好的也稱嵌擠密實型瀝青混合料。,04:33:21,第7章 瀝青混合料,（2）開級配瀝青混合料 礦料級配主要由粗集料嵌擠組成，細(xì)集料及填料較少，設(shè)計空隙率18的混合料。 （3）半開級配瀝青碎石混合料 由適當(dāng)比例的粗集料、細(xì)集料及少量填料（或不加填料）與瀝青結(jié)合料拌和而成，經(jīng)馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)擊實成型試件的剩余空隙率在612的半開式瀝青碎石混合料（以AM表示）。 （4）間斷級配瀝青混合料 礦料級配組成中缺少1個或幾個檔次(或用量很少)而形成的瀝青混合料。,04:33:21,第7章 瀝青混合料,（5）瀝青穩(wěn)定碎石混合料(簡稱瀝青碎石) 由礦料和瀝青組成具有一定級配要求的混合料。按空隙率、集料最大粒徑、添加礦粉數(shù)量的多少，分為密級配瀝青碎石(ATB)，開級配瀝青碎石(OGFC表面層及ATPB基層)、半開級配瀝青碎石(AM) 。 （6）瀝青瑪蹄脂碎石混合料 由瀝青結(jié)合料與少量的纖維穩(wěn)定劑、細(xì)集料以及較多量的填料(礦粉)組成的瀝青瑪蹄脂，填充于間斷級配的粗集料骨架的間隙，組成一體形成的瀝青混合料，簡稱SMA。,04:33:21,第7章 瀝青混合料,2. 瀝青混合料分類 （1）按材料組成及結(jié)構(gòu)分 1）連續(xù)級配瀝青混合料 2）間斷級配瀝青混合料 （2）按礦料級配組成及空隙率大小分 密級配瀝青混合料，05% 半開級配瀝青混合料，612% 開級配瀝青混合料，18%,04:33:21,第7章 瀝青混合料,（3）按公稱最大粒徑的大小可分 特粗式瀝青混合料 集料公稱最大粒徑等于或大于31.5mm的瀝青混合料。 粗粒式瀝青混合料 集料公稱最大粒徑26.5mm的瀝青混合料。 中粒式瀝青混合料 集料公稱最大粒徑16或19mm的瀝青混合料。 細(xì)粒式瀝青混合料 集料公稱最大粒徑9.5或13.2mm的瀝青混合料。 砂粒式瀝青混合料 集料公稱最大粒徑小于9.5mm的瀝青混合料,04:33:21,第7章 瀝青混合料,（4）按制造工藝分 熱拌瀝青混合料 冷拌瀝青混合料 再生瀝青混合料,04:33:21,7.1 瀝青混合料的結(jié)構(gòu),瀝青混合料是一種復(fù)合材料：瀝青、粗集料、細(xì)集料、礦粉、外加劑 一、瀝青混合料組成結(jié)構(gòu)現(xiàn)代理論 2、表面理論 瀝青結(jié)合料 結(jié)合料瀝青 礦質(zhì)骨架 粗集料 細(xì)集料 填料,04:33:21,7.1 瀝青混合料的結(jié)構(gòu),2、膠漿理論 瀝青混合料 分散相粗集料 （粗分散系） 分散介質(zhì)砂漿（細(xì)分散系） 分散介質(zhì)砂漿 分散相細(xì)集料 （細(xì)分散系） 分散介質(zhì)瀝青膠結(jié)物（微分散系） 分散介質(zhì)瀝青膠結(jié)物 分散相填料 （微分散系） 分散介質(zhì)瀝青,04:33:21,7.1 瀝青混合料的結(jié)構(gòu),二、瀝青混合料組成結(jié)構(gòu) （1）懸浮密實結(jié)構(gòu) C大，小。 （2）骨架空隙結(jié)構(gòu) C小，大 （3）密實骨架結(jié)構(gòu) C大，大 （圖7.1，圖7.2）,04:33:21,圖7.1 三種類型礦質(zhì)混合料級配曲線,04:33:21,圖7.2 瀝青混合料的結(jié)構(gòu)類型,懸浮密實結(jié)構(gòu),骨架空隙結(jié)構(gòu),密實骨架結(jié)構(gòu),04:33:21,7.2 瀝青混合料的強度及其影響因素,一、瀝青混合料的強度理論 瀝青混合料的抗剪強度主要取決于瀝青與礦料相互作用產(chǎn)生的黏聚力以及礦料在瀝青混合料中的嵌擠程度不同而產(chǎn)生的內(nèi)摩阻角。 式中：瀝青混合料的抗剪強度（MPa）； 正應(yīng)力（MPa）； c瀝青混合料的黏結(jié)力（MPa）； 瀝青混合料的內(nèi)摩擦角（rad）。 由式可知，瀝青混合料的抗剪強度主要取決于黏聚力c和內(nèi)摩擦角兩個參數(shù),04:33:21,7.2 瀝青混合料的強度及其影響因素,二、瀝青混合料黏聚力和內(nèi)摩阻角的影響因素 （1）瀝青黏度的影響 瀝青混合料的黏聚力C是隨瀝青黏度的提高而增加的，同時內(nèi)摩擦角亦稍有提高。 （2）瀝青與礦料化學(xué)性質(zhì)的影響（圖7.3，圖7.4） （3）礦料比面的影響 （4）瀝青用量（圖7.5） （5）礦質(zhì)集料的級配類型、粒度、表面性質(zhì)的影響 （6）瀝青與初生礦物表面的相互作用 （7）表面活性物質(zhì)及其作用,04:33:21,圖7.3 瀝青與礦粉交互作用的結(jié)構(gòu)圖,04:33:21,圖7.4 不同礦粉的吸附溶化膜結(jié)構(gòu)圖,石英石礦粉,石灰石粉,04:33:21,圖7.5 不同瀝青用量時的瀝青混合料結(jié)構(gòu)和c,值變化示意圖,04:33:21,7.2 瀝青混合料的強度及其影響因素,（8）環(huán)境溫度和變形速率,04:33:21,7.3 瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),一、瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì) 1、高溫穩(wěn)定性 瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性是指在高溫條件下，瀝青混合料承受多次重復(fù)荷載作用而不發(fā)生過大的累積塑性變形的能力。 1）推移、擁包、搓板等類損壞主要是由于瀝青路面在水平荷載作用下抗剪強度不足所引起的，它大量發(fā)生在表面處治、貫入式、路拌等次高級瀝青路面的交叉口和變坡路段。,04:33:21,7.3 瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),2）車轍 瀝青路面在行車荷載的反復(fù)作用下，會由于永久變形的累積而導(dǎo)致路表面出現(xiàn)車轍。車轍致使路表過量的變形，影響了路面的平整度。輪跡處瀝青層厚度減薄，削弱了面層及路面結(jié)構(gòu)的整體強度，從而易于誘發(fā)其他病害。 3）泛油是同于交通荷載作用使瀝青混合料內(nèi)集料不斷擠緊，空隙度減小，最終將瀝青擠壓到道路表面的現(xiàn)象。,04:33:21,7.3 瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),我國公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTG F402004）規(guī)定，采用馬歇爾穩(wěn)定度試驗（包括穩(wěn)定度、流值、馬歇爾模數(shù)）來評價瀝青混合料高溫穩(wěn)定性 對高速公路、一級公路、城市快速路、主干路用瀝青混合料，通過動穩(wěn)定度試驗檢驗其車轍能力。 （1）馬歇爾穩(wěn)定度 測定馬歇爾穩(wěn)定度（MS）、流值（FL）、馬歇爾模數(shù)（T）,04:33:21,7.3 瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),穩(wěn)定度是指標(biāo)準(zhǔn)尺寸試件在規(guī)定溫度和加荷速度下，在馬歇爾儀中最大的破壞荷載。 流值是達(dá)到最大破壞荷重時試件的垂直變形，以0.1mm計。 馬歇爾模數(shù)為穩(wěn)定度除以流值的商，即,04:33:21,7.3 瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),（2）車轍試驗（圖7.6） 制成 300mm300mm500mm 60 以一定的荷載的輪子反復(fù)行走，形成一定的車轍深度，然后計算試件變形 1mm所需試驗車輪行走的次數(shù)，即為動穩(wěn)定度。 d1、d2時間t1、t2變形量，42每分鐘行走次數(shù)（次/min）,04:33:21,圖7.6 車轍試驗示意圖,04:33:21,7.3 瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),2、低溫抗裂性 瀝青混合料的低溫抗裂性是瀝青混合料在低溫下抵抗斷裂破壞的能力 瀝青混合料的低溫脆化、低溫收縮和溫度疲勞引起的。 混合料低溫脆化一般用不同溫度下彎拉破壞試驗來評定；低溫收縮可采用低溫收縮試驗來評定；而溫度疲勞則可以用低頻疲勞試驗來評定。,04:33:21,7.3 瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),3、瀝青混合料水穩(wěn)定性 水能使瀝青與礦料分離，并使可溶性化合物溶解流失，使瀝青混合料強度降低。 滲入混合料中的水分還會使路面體積膨脹，干燥后路面又再收縮，反復(fù)循環(huán)導(dǎo)致路面開裂，松散的集料顆粒被滾動的車輪帶走，在路表形成獨立的大小不等的坑槽，即所謂的瀝青路面“水損害”。 瀝青混合料的水穩(wěn)定性除了與瀝青的黏附性、礦料的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)外，還受瀝青混合料壓實空隙率大小及瀝青膜厚度的影響。,04:33:21,7.3 瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),（1）浸水馬歇爾試驗 （2）真空飽水馬歇爾試驗 （3）凍融劈裂試驗,04:33:21,7.3 瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),4、瀝青混合料的耐老化性 在瀝青混合料使用過程中，受到空氣中氧、水、紫外線等介質(zhì)的作用，促使瀝青發(fā)生諸多復(fù)雜的物理化學(xué)變化，逐漸老化或硬化，致使瀝青混合料變脆易裂，從而導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)各種裂紋或裂縫。,04:33:21,7.3 瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),5、瀝青混合料的抗滑性 選用質(zhì)地堅硬具有棱角的石，通常玄武巖。 我國現(xiàn)行規(guī)范對抗滑層集料提出磨光值、道瑞磨耗值和沖擊值指標(biāo)。采取適當(dāng)增大集料粒徑、減少瀝青用量及控制瀝青的含蠟量等措施，均可提高路面的抗滑性。 瀝青路面的抗滑性還取決于瀝青混合料的表面構(gòu)造深度。,路面表面的構(gòu)造深度（TD） 以前稱紋理深度，是路面粗糙度的重要指標(biāo)。 是指一定面積的路表面凹凸不平的開口孔隙 的平均深度。主要用于評定路面表面的宏觀 粗糙度、排水性能及抗滑性。 手工鋪砂法與T0962電動鋪砂法都是將細(xì)砂 鋪在路面上，計算嵌入凹凸不平的表面空隙 中的砂的體積與覆蓋面積之比，從而求得構(gòu) 造深度。這是目前工程上最為基本也是最為 常用的方法。試驗方法：將已知體積的砂， 攤鋪在所要測試路表的測點上，量取攤平覆 蓋的面積。砂的體積與所覆蓋平均面積的比 值，即為構(gòu)造深度。,04:33:21,7.3 瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),6、瀝青混合料的施工和易性 影響施工和易性的主要材料因素是礦料的級配、瀝青用量和礦粉的質(zhì)量。,04:33:21,7.3 瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),二、瀝青混合料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTG F402004）對密級配瀝青混合料馬歇爾試驗技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表7.1，7.2所示。該標(biāo)準(zhǔn)按交通性質(zhì)分為：高速公路、一級公路；其他等級公路；行人道路等三個等級，對馬歇爾試驗指標(biāo)（包括穩(wěn)定度、流值、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度和殘留穩(wěn)定度等）提出不同求。同時按不同氣候條件分別提出不同要求。此外公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTG F402004）還對瀝青穩(wěn)定碎石混合料、OGFC混合料的馬歇爾試驗技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提出要求。,04:33:21,表7.1 密級配瀝青混凝土混合料馬歇爾試驗技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),04:33:21,表7.2 SMA混合料馬歇爾試驗配合比設(shè)計技術(shù)要求,04:33:21,7.4 普通熱拌瀝青混合料的組成材料,一、瀝青 表7.3 二、粗集料 瀝青混合料用粗集料，可以采用碎石、破碎礫石和礦渣等。但高速公路和一級公路不得使用篩選礫石和礦渣。 瀝青混合料用粗集料應(yīng)該潔凈、干燥、表面粗糙、接近立方體、無風(fēng)化、不含雜質(zhì)。在力學(xué)性質(zhì)方面，壓碎值和洛杉磯磨耗率應(yīng)符合相應(yīng)道路等級的要求（表7.4） 粗集料的粒徑規(guī)格應(yīng)按表7.5的規(guī)定生產(chǎn)和使用,04:33:21,表7.3 道路石油瀝青的適用范圍(JTG F402004),04:33:21,表7.4 瀝青混合料用粗集料質(zhì)量技術(shù)要求,04:33:21,表7.5 瀝青混合料用粗集料規(guī)格,04:33:21,7.4 普通熱拌瀝青混合料的組成材料,三、細(xì)集料 用于拌制瀝青混合料的細(xì)集料，可采用天然砂、人工砂或石屑。 細(xì)集產(chǎn)應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、不含雜質(zhì)，并有適當(dāng)?shù)募壟浞秶?。對?xì)集料的技術(shù)要求列表如表7.6、表7.7、表7.8。,04:33:21,表7.6 瀝青混合料用細(xì)集料質(zhì)量要求,04:33:21,表7.7 瀝青混合料用天然砂規(guī)格,04:33:21,表7.8 瀝青混合料用機制砂或石屑規(guī)格,04:33:21,7.4 普通熱拌瀝青混合料的組成材料,四、填料 瀝青混合料的礦粉必須采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉，原石料中的泥土雜質(zhì)應(yīng)除凈。礦粉應(yīng)干燥、潔凈，能自由地從礦粉倉流出，其質(zhì)量應(yīng)符合表7.9的技術(shù)要求。 粉煤灰作為礦粉使用時，用量不得超過礦粉總量的50%，粉煤灰的燒失量應(yīng)小于12%，與礦粉混合后的塑性指數(shù)應(yīng)小于4%，其余質(zhì)量要求與礦粉相同。高速公路、一級公路的瀝青面層不宜采用粉煤灰作礦粉。 拌和機的粉塵可作為礦粉的一部分回收使用。但每盤用量不得超過礦粉料總量的25，摻有粉塵礦粉的塑性指數(shù)不得大于4%。,04:33:21,表7.9 瀝青混合料用礦粉質(zhì)量要求,04:33:21,7.5 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計,一、熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計參數(shù) 1、瀝青混合料類型及礦料級配范圍 瀝青面層一般采用雙層和三層結(jié)構(gòu)，各層所用瀝青混合料類型應(yīng)根據(jù)道路等級與所處位置的功能要求進(jìn)行選擇。如表7.10、表7.11 2、瀝青混合料的體積特征參數(shù) 礦質(zhì)混合料的體積特征參數(shù)包括合成毛體積相對密度、合成表觀相對密度、有效相對密度。 瀝表示混合料的體積特征參數(shù)包括最大理論相對密度、毛體積相對密度、空隙率、礦料間隙率和有效瀝青飽和度等指標(biāo)表征。,04:33:21,表7.10 熱拌瀝青混合料種類,04:33:21,表7.11 瀝青合料礦料級配范圍,04:33:21,7.5 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計,（1）礦質(zhì)混合料的密度 礦質(zhì)混合料的合成毛體積相對密度（sb） 式中：P1,，Pn-各種礦料的比例，%； 1，n-各種礦料的毛體各色相對密度，礦粉以表觀相對密度代替。,04:33:21,7.5 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計,礦質(zhì)混合料的合成表觀相對密度（sa） 式中：1，n-各種礦料按規(guī)定方法測定的表觀相對密度。,04:33:21,7.5 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計,合成礦質(zhì)混合料的有效相地密度（se） a.對于非改性瀝青混合料，按下式： 式中：Pb-試驗采用的瀝青用量（占混合料總量的百分?jǐn)?shù)），%； t-試驗瀝青用量條件下，采用真空法實測得到的瀝青混合料的最大相對密度； b-瀝青的相對密度（25/25）,04:33:21,7.5 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計,b.對改性瀝青混合料，按下式： 式中C-合成礦料的瀝青吸收系數(shù)； wx-合成礦料的吸水率，%,04:33:21,7.5 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計,（2）瀝青混合料的密度 瀝青混合料的最大理論相對密度（ti） a.對非改性瀝青混合料 可采用真空法測定，也可采用如下公式。 b.對改性瀝青混合料 式中：ti-相對于計算瀝青用量Pti時瀝青混合料的最大理論相對密度；Pai-所計算的瀝青混合料中的油石比，%；Pbi-所計算瀝青混合料中的瀝青用量，%；Psi-所計算瀝青混合料的礦料用量，%。,04:33:21,7.5 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計,瀝青混合料試件的毛體積相對密度（f） 采用表干法測定瀝青混合料的毛體積密度，對于吸水率大于2%的瀝青混合料試件宜改用蠟封法測定。 用表干法，按下式計算： 式中：ma-瀝青混合料干燥試件在空氣中的質(zhì)量，g； mw-瀝青混合料吸水狀態(tài)試件在空氣中的質(zhì)量，g； md-瀝青混合料飽和面干狀態(tài)試件在空氣中的質(zhì)量，g。,04:33:21,7.5 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計,（3）瀝青混合料試件的空隙率（VV） 瀝青混合料試件的空隙率是指壓實狀態(tài)下瀝青混合料內(nèi)礦料與瀝青實體之外的空隙（不包括礦料本身或表面已被瀝青封閉的孔隙）的體積占試件總體積的百分率。 符號意義同前。,04:33:21,7.5 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計,（4）瀝青混合料試件的礦料間隙率（VMA） 礦料間隙率是指壓實瀝青混合料試件中礦料實體以外的空間體積占試件總體積的百分率。 （5）瀝青混合料試件的有效瀝青飽和度（VFA）,04:33:21,7.5 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計,二、密級配熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計方法 瀝青混合料配合比設(shè)計包括：試驗室配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比設(shè)計和試拌試鋪配合比調(diào)整三個階段 試驗室配合比設(shè)計可分為礦質(zhì)混合料配合比組成設(shè)計和瀝青最佳用量確定兩部分,04:33:21,7.5 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計,1、礦質(zhì)混合料的配合比組成設(shè)計 1）確定瀝青混合料類型 根據(jù)道路等級，路面類型、所處結(jié)構(gòu)層位 2）確定礦質(zhì)混合料的級配范圍 3）礦質(zhì)混合料配合比例計算 （1）組成材料的原始數(shù)據(jù)測定 對粗集料、細(xì)集料、礦粉 （2）計算組成材料的配合比 （3）調(diào)整配合比 通常合成級配曲線宜盡量接近設(shè)計級配的中值，尤其應(yīng)使0.075mm、2.36mm、4.75mm篩孔的通過量：對交通量大、車載量重的公路，宜偏向級配范圍的下（粗）限，對中小交通量或人行道路等宜偏向級配范圍的上（細(xì)）限。,04:33:21,7.5 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計,2、確定瀝青混合料的最佳瀝青用量 我國現(xiàn)行公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTG F402004），步驟如下： 1）制備試樣 （1）按確定的礦質(zhì)混合料配合比，計算各種礦質(zhì)材料的用量。 （2）根據(jù)表7.11推薦的瀝青用量范圍，估計適宜的瀝青用量（油石比），制備五組不同瀝青用量的瀝青混合料 2）測定物理指標(biāo) 計算合成礦料的密度，測定瀝青混合料試件的密度，并計算試件的空隙率、礦料間隙率、有效瀝青飽和度等體積參數(shù)。,04:33:21,7.5 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計,3）測定力學(xué)參數(shù) 測出試件的馬歇爾穩(wěn)定度、流值和馬歇爾模數(shù)等力學(xué)參數(shù)。 4）最佳瀝青用量的確定 以瀝青用量（或油石比）為橫坐標(biāo)，瀝青混合料試件的密度、空隙率、瀝青飽和度、馬歇爾穩(wěn)定度和流值等指標(biāo)為縱坐標(biāo)，將試驗結(jié)果繪制圖如圖7.7,04:33:21,圖7.7 瀝青用量與馬歇爾穩(wěn)定度試驗物理力學(xué)指標(biāo)關(guān)系圖,04:33:21,7.5 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計,確定最佳瀝青用量的初始值OAC1 a.根據(jù)圖7.7，求取相應(yīng)密度最大值、穩(wěn)定度最大值、目標(biāo)空隙率（或中值）、瀝青飽和度范圍中值的瀝青用量a1、a2、a3、a4，求OAC1,04:33:21,7.5 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計,b.如果在所選的瀝青范圍內(nèi)，未涵蓋瀝青飽和度的要求范圍，則按下式求OAC1 c.如果在所選擇的瀝青范圍內(nèi)，密度或穩(wěn)定度沒有出現(xiàn)峰值，可直接以目標(biāo)空隙率所對應(yīng)的瀝青用量a3作為OAC1，但OAC1必須介于OACminOACmax的范圍內(nèi)。,04:33:21,7.5 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計,確定瀝青最佳用量的初始值OAC2 根據(jù)OAC1和OAC2綜合確定瀝青最佳用量（OAC）,04:33:21,7.5 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計,a.調(diào)查當(dāng)?shù)馗黜棗l件相接近的工程的瀝青用量及使用效果，論證適宜的最佳瀝青用量。檢查計算得到的最佳瀝青用量是否相近，如相差甚遠(yuǎn)，應(yīng)查明原因，必要時重新調(diào)整級配，進(jìn)行配合比設(shè)計。 b.對炎熱地區(qū)公路以及高速公路、一級公路的重載交通路段，山區(qū)公路的長大坡度路段，預(yù)計有可能產(chǎn)生較大車轍時，宜在空隙率符合要求的范圍內(nèi)將計算的最佳瀝青用量減小0.10.5作為設(shè)計瀝青用量。 c.對寒區(qū)公路、旅游公路、交通量很少的公路，最佳瀝青用量可以在OAC的基礎(chǔ)上增加0.10.3，以適當(dāng)減小設(shè)計空隙率，但不得降低壓實度要求。,04:33:21,7.5 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計,3、瀝青混合料性能檢驗 檢驗最佳瀝青用量時的粉膠比和有效瀝青膜厚度 高溫穩(wěn)定性檢驗。對公稱最大粒徑等于或小于19mm的混合料，按規(guī)定方法進(jìn)行車轍試驗，動穩(wěn)定度應(yīng)符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTG F402004）的要求。 水穩(wěn)定性檢驗。按規(guī)定的試驗方法進(jìn)行浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗，殘留穩(wěn)定度及殘留強度比均必須符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTG F402004）的規(guī)定。,04:33:21,7.5 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計,低溫抗裂性能檢驗。對公稱最大粒徑等于或小于19mm的混合料，按規(guī)定方法進(jìn)行低溫彎曲試驗，其破壞應(yīng)變宜符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTG F402004）要求。 滲水系數(shù)檢驗。利用輪碾機成型的車轍試件進(jìn)行滲水試驗檢驗的滲水系數(shù)宜符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTG F402004）要求。 鋼渣活性檢驗。對使用鋼渣的瀝青混合料，應(yīng)按規(guī)定的試驗方法檢驗鋼渣的活性及膨脹性試驗，并符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTG F402004）的要求。,04:33:21,7.5 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計,根據(jù)需要，可以改變試驗條件進(jìn)行配合比設(shè)計檢驗，如按調(diào)整后的最佳瀝青用量、變化最佳瀝青用量OAC0.3、提高試驗溫度、加大試驗荷載、采用現(xiàn)場壓實密度進(jìn)行車轍試驗，在施工后的殘余空隙率(如7%8%)的條件下進(jìn)行水穩(wěn)定性試驗和滲水試驗等，但不宜用規(guī)范規(guī)定的技術(shù)要求進(jìn)行合格評定。,04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,瀝青瑪蹄脂碎石混合料（Stone Mastic Asphalt 簡稱SMA）是一種由瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉及少量細(xì)集料組成的瀝青瑪蹄脂填充間斷級配的粗集料骨架間隙而成的瀝青混合料。如圖7.8所示，在SMA的組成中，粗集料顆粒間形成良好嵌鎖結(jié)構(gòu)，瑪蹄脂填充粗集料的空隙。,04:33:21,圖7.8 瀝青瑪蹄脂碎石混合料的構(gòu)成,04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,一、SMA的組成特點 （1）粗集料含量較高（2.36mm篩上存留量為70%80%），且為間斷級配。粗集料必須特別堅硬、表面粗糙，針片狀顆粒較少。 （2）細(xì)集料少，一般不用天然砂，宜采用堅硬的人工砂。 （3）瀝青用量多（6%7%），且要求瀝青黏度大，軟化點高，溫度穩(wěn)定性好，最好采用改性瀝青。,04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,（4）增加礦粉用量（8%13%），必須使用磨細(xì)石灰石粉。 （5）摻加纖維素作為穩(wěn)定劑。 SMA組成特點：即粗集料多，礦粉多，瀝青多，細(xì)集料少，并摻有纖維穩(wěn)定劑，材料要求高，使用性能全面提高。,04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,二、SMA的技術(shù)特性 1、高溫穩(wěn)定性好 2、低溫抗裂性高 3、具有良好的耐久性 4、高耐磨和抗滑性能 5、施工性能好,04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,三、SMA的組成材料及其技術(shù)要求 1、瀝青結(jié)合料 要求瀝青具有較高的黏度，與集料有良好的黏附性。 最好采用改性瀝青配制SMA混合料。 2、粗集料 用于SMA中的粗集料應(yīng)是高質(zhì)量的軋制碎石，其巖石應(yīng)堅韌，具有較高的強度和剛度。集料顆粒形狀應(yīng)接近立方體，富有棱角，紋理粗糙，如表7.12,04:33:21,表7.12 SMA用粗集料技術(shù)要求,04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,3、細(xì)集料 細(xì)集料最好是堅硬的機制砂。 當(dāng)與天然砂混用時，天然砂的含量不宜超過機制砂或石屑的比例。 4、填料 填料必須采用石灰石等堿性巖石磨細(xì)的礦粉，礦粉的質(zhì)量應(yīng)滿足普通熱拌瀝青混合料對礦粉的要求。粉煤灰不得作為SMA的填料使用。 SMA路面對礦粉的質(zhì)量要求如表7.13,04:33:21,表7.13 SMA路面對礦粉質(zhì)量的技術(shù)要求,04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,5、纖維穩(wěn)定劑 纖維在SMA中具有加筋作用、分散作用、吸附及吸收瀝青的作用、穩(wěn)定作用、增黏作用，并提高SMA混合料高溫下的抗剪強度。 SMA中常用纖維有：木質(zhì)素纖維、礦物纖維、腈綸纖維、滌綸纖維、玻璃纖維等聚合物化學(xué)纖維。 表7.14為木質(zhì)素纖維的技術(shù)要求。,04:33:21,表7.14 AASHTO木質(zhì)素纖維技術(shù)要求,04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,四、SMA的配合比設(shè)計 1、SMA配合比設(shè)計指標(biāo) （1）SMA設(shè)計級配范圍 表7.15 （2）SMA的體積結(jié)構(gòu)參數(shù) 粗集料骨架間隙率VCA 粗集料骨架間隙率是指粗集料實體之外的空間體積占整個試件體積的百分率，用于評價按照嵌擠原則設(shè)計的骨架型瀝青混合料的體積特征，主要用于SMA混合料或OGFC混合料的組成設(shè)計。,04:33:21,表7.15 SMA礦料級配范圍,04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,a.搗實狀態(tài)下粗集料骨架間隙率VCADRC 搗實狀態(tài)下粗集料骨架間隙率是將4.75mm（或2.36mm）以上的干燥粗集料按照規(guī)定條件在容量筒中搗實，所形成的粗集料骨架實體以外的空間體積占容量筒體積的百分率。 式中：VCADRC-搗實狀態(tài)下粗集料骨架間隙率，%； -搗實法測定的粗集料的裝填密度，g/cm3； b-粗集料的平均毛體積密度，g/cm3。,04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,b.瀝青混合料試件的粗集料骨架間隙率VCAmix 粗集料骨架間隙率VCAmix是指壓實瀝青混合料試件內(nèi)粗集料骨架以外的體積占整個試件體積的百分率，按下式計算。對于SMA-16和SMA-13，粗集料通常是指粒徑4.75mm的粗集料；對于SMA-10粗集料是指粒徑2.36mm的粗集料。 式中：VCAmix-瀝青混合料粗集料骨架間隙率，%；Pca-瀝青混合料中粒徑4.75mm（或2.36mm的粗集料比例，%；ca-粗集料的平均毛體積密度，g/cm3；b-瀝青混合料實測毛體積密度，g/cm3；w-水的密度，約為1g/cm3。,04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,粗集料骨架間隙率VCADRC能否大于瀝青混合料骨架間隙率VCAmix是檢驗粗集料能否形成有效嵌擠骨架的關(guān)鍵。,04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,馬歇爾試件的體積參數(shù) 礦料間隙率VMA 瀝青飽和度VFA 壓實后SMA的空隙率VV 我國現(xiàn)行規(guī)定，SMA的空隙率VV宜控制在3%4%。 SMA的力學(xué)性能指標(biāo) 馬歇爾試驗的目的是檢測試件的各項體積結(jié)構(gòu)參數(shù)，以確定SMA的礦料級配。 采用浸水試件的殘留穩(wěn)定度評價SMA的水穩(wěn)定性。 SMA的高溫抗車轍能力通過車轍試驗進(jìn)行檢測。,04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,折漏試驗和飛散試驗 a.謝倫堡瀝青折漏試驗 b.肯塔堡飛散試驗 將上述SMA混合料配合經(jīng)設(shè)計的技術(shù)指標(biāo)及其相應(yīng)的要求列入表7.16,04:33:21,表7.16 SMA混合料的物理力學(xué)性能指標(biāo)和技術(shù)要求,04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,2、SMA配合比設(shè)計方法 SMA的配合比設(shè)計原則： 一是粗集料顆粒互相嵌擠組成高穩(wěn)定性的“石-石骨架”結(jié)構(gòu)；二是由細(xì)集料、瀝青結(jié)合料和穩(wěn)定添加劑組成的瀝青瑪蹄脂填充“骨架”間隙，并將“骨架”膠結(jié)在一起，瀝青瑪蹄脂應(yīng)略有富余，以使混合料獲得較好的柔韌性和耐久性。 SMA配合比設(shè)計包括目標(biāo)配合比設(shè)計和生產(chǎn)配合比設(shè)計。,04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,（1）原材料選擇及其性能測試 粗集料為毛體積密度，石屑、砂和礦粉為表觀密度 （2）確定SMA的初試級配 選擇3組試配 （3）試驗檢測 測試粗集料骨架間隙率VCADRC 制作馬歇爾試件 試件體積參數(shù)的測試 采用表干法測試SMA馬歇爾試件的毛體積密度,04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,確定SMA的設(shè)計級配 從3組初試級配的試驗結(jié)果選擇滿足VCAmixVCADRC和VMA滿足設(shè)計要求的級配作為設(shè)計級配。 確定SMA的瀝青用量 根據(jù)所選擇的設(shè)計級配和初試油石比的空隙率結(jié)果，以0.2%0.4%為間隔，調(diào)整3個不同的油石比，再次制作馬歇爾試件。測試密度，并計算試件空隙率等各項體積參數(shù),04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,SMA的性能檢驗 謝倫堡瀝青折漏試驗、肯塔堡飛散試驗、車轍試驗、水穩(wěn)定性檢驗,04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,五、SMA配合比設(shè)計示意圖 【例題】設(shè)計某城市主干路瀝青路面上面層用SMA的配合比。 【設(shè)計資料】 （1）某城市主干路瀝青路面上面層結(jié)構(gòu)設(shè)計厚度4.0cm；當(dāng)?shù)貙儆谙难谉岫鋮^(qū)。 （2）結(jié)合料：所使用的改性瀝青是以基質(zhì)瀝青ESSO AH-70與4%SBS配制而成。為提高瀝青與集料的黏附性，摻入瀝青質(zhì)量0.4%抗剝劑，改性瀝青密度為1.029g/cm3。,04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,（3）集料：粗集料為兩檔砂巖機制碎石，表觀密度2.766g/cm3；毛體積密度2.72g/cm3，壓碎值12%，磨光值4647，洛杉磯磨耗率10%，針片狀含量6%，吸水率0.9%；細(xì)集料為兩檔石灰?guī)r機制砂，表觀密度2.709g/cm3。填料為磨細(xì)石灰石粉，其中0.075mm顆粒的通過量為85%，表觀密度2.71g/cm3；纖維為顆粒狀木質(zhì)素纖維，纖維摻量為SMA混合料總質(zhì)量0.3%。,04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,【設(shè)計要求】 （1）確定SMA級配組成和最佳瀝青用量。 （2）評價SMA技術(shù)性能。 【設(shè)計步驟】 1、確定SMA的初級級配 根據(jù)瀝青路面上面層的設(shè)計厚度，選擇最大公稱粒徑16mm的SMA-16作為設(shè)計級配。以4.75mm通過率為變化點，確定初試級配的三個不同通過率為30%、26%和22%，通過調(diào)整各種礦料比例，三組初試級配混合料的合成級配如表7.17。,04:33:21,表7.17 SMA混合料初試級配表,04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,2、測試粗集料骨架間隙率VCADRC 在3組初試級配的礦質(zhì)混合料中，4.75mm以上粗集料在搗實狀態(tài)下粗集料骨架間隙率VCADRC的測試結(jié)果見表7.18。 3、進(jìn)行馬歇爾試驗，試件體積參數(shù)的測試 3組初試級配混合料的初試油石比為5.8%，按照初試油石比和礦料級配制作3組馬歇爾試件。 采用表干法測試SMA馬歇爾試件的毛體積密度，采用溶劑法測試最大毛體積密度，并計算3組試件的體積結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)果見表7.18。,04:33:21,表7.18 不同粗集料用量時瀝青混合料試件的結(jié)構(gòu)參數(shù),04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,4、確定SMA的設(shè)計級配 由表7.18可見，級配No.2和級配No.3混合料試件可以滿足VCADRC大于VCAmix以及VMA大于16.5%的要求，且同時能滿足空隙率、礦料間隙率和瀝青飽和度等體積參數(shù)要求。最后確定4.75mm通過率較大的No.2級配作為設(shè)計級配。 5、確定SMA的瀝青用量 （1）馬歇爾試件成型與性能指標(biāo)測試 根據(jù)所選擇的設(shè)計級配No.2，分別取油石比為5.4%、5.8%和6.2%，配制3組馬歇爾試件，測試這3組試件的結(jié)構(gòu)參數(shù)和力學(xué)性能指標(biāo)，見表7.19,04:33:21,表7.19 SMA混合料馬歇爾試驗參數(shù),04:33:21,7.6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料-SMA,（2）結(jié)果分析 將表7.19中試驗結(jié)果，繪制成空隙率VV、瀝青飽和度VFA、礦料間隙率VMA等指標(biāo)與油石比的關(guān)系圖如圖7.9。對該圖進(jìn)行綜合分析結(jié)果表明，各項指標(biāo)均滿足設(shè)計要求的油石比范圍5.9%6.1%。分別取油石比5.9%和6.1