瀝青混合料種類·分類·典型級配曲線ppt課件

5.瀝青混合料,適當(dāng)比例的粗集料、細(xì)集料及填料組成的符合規(guī)定級配的礦料與瀝青結(jié)合料拌合而成的混合料的總稱,瀝青路面的種類,層鋪法表面處治：噴灑瀝青灑布集料壓實厚度1.03.0cm貫入式：粗集料噴灑瀝青灑布填隙細(xì)集料壓實厚度4.08.0cm拌和法瀝青混合料拌和攤鋪壓實,瀝青混合料的分類,按級配組成和曲線類型分類見圖連續(xù)級配：密級配、半開級配、開級配間斷級配按公稱最大粒徑分類特粗式、粗粒式、中粒式、細(xì)粒式、砂粒式按照制造工藝分類熱拌瀝青混合料冷拌瀝青混合料再生瀝青混合料,礦質(zhì)混合料的3種典型級配曲線,密級配瀝青混合料dense-gradedbituminousmixtures英dense-gradedasphaltmixtures美密實式瀝青混凝土混合料（以AC表示）密實式瀝青穩(wěn)定碎石混合料（以ATB表示）設(shè)計空隙率26%,瀝青混合料的分類,按礦質(zhì)混合料的級配組成分類,半開級配瀝青混合料half(semi)-open-gradedbituminouspavingmixtures(英)瀝青碎石混合料（以AM表示）設(shè)計空隙率在6%12%,瀝青混合料的分類,按礦質(zhì)混合料的級配組成分類,開級配混合料open-gradedbituminouspavingmixtures(英)opengradedasphaltmixtures(美)開級配瀝青碎石OGFC表面層（OpenGradedFrictionCourse）排水式開級配瀝青碎石ATPB基層（Asphalt-TreatedPermeableBase）設(shè)計空隙率18,瀝青混合料的分類,按礦質(zhì)混合料的級配組成分類,排水式瀝青路面,間斷級配瀝青混合料gap-gradedbituminouspavingmixtures(英)gap-gradedasphaltmixtures(美)瀝青瑪蹄脂碎石SMA混合料StoneMatrixAsphalt,瀝青混合料的分類,按礦質(zhì)混合料的級配組成分類,SMA（StoneMatrixAsphalt）混合料,瀝青穩(wěn)定碎石混合料（簡稱瀝青碎石）bituminousstabilizationaggregatepavingmixtures(英)asphalt-treatedpermeablebase(美)密級配瀝青碎石(ATB)開級配瀝青碎石(OGFC表面層、ATPB基層)半開級配瀝青碎石(AM),瀝青混合料的分類,按礦質(zhì)混合料的級配組成分類,砂粒式：公稱最大粒徑4.75mm細(xì)粒式：公稱最大粒徑9.5mm、13.2mm中粒式：公稱最大粒徑16mm、19mm粗粒式：公稱最大粒徑26.5mm特粗式：公稱最大粒徑31.5mm,瀝青混合料的分類,按照集料的公稱最大粒徑分類定義,集料最大粒徑與公稱最大粒徑,最大粒徑：通過率為100%的最小標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸公稱最大粒徑：是指全部通過或允許少量不通過的最小標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸，通常比最大粒徑小一個粒級例如：混合料在16mm篩孔的通過率為100%，篩余量為0%；在13.2mm篩孔上的篩余量小于10%，則此集料的最大粒徑為16mm，公稱最大粒徑為13.2mm。,瀝青混合料的分類,按照集料的最大公稱粒徑分類,瀝青混合料的分類,按照瀝青混合料的制造工藝分類,熱拌熱鋪瀝青混合料：粘稠瀝青熱態(tài)施工冷拌瀝青混合料：液態(tài)瀝青常溫施工乳化瀝青液體瀝青泡沫瀝青再生瀝青混合料：現(xiàn)場再生、場拌再生,瀝青混合料的分類,主要內(nèi)容,瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)要求瀝青混合料的組成材料和配合比設(shè)計,5.1.1瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度形成原理5.1.2瀝青混合料應(yīng)具備的技術(shù)性質(zhì)及其評價方法5.1.3瀝青混合料組成材料的技術(shù)性質(zhì)5.1.4熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計方法,5.1熱拌瀝青混合料HMA（HotMixAsphalt）,5.1.1瀝青混合料組成結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度形成原理瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度影響瀝青混合料粘結(jié)力C和內(nèi)摩阻角的因素,5.1.1.1瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)懸浮密實結(jié)構(gòu)骨架空隙結(jié)構(gòu)骨架密實結(jié)構(gòu),瀝青混合料的典型組成結(jié)構(gòu),a)密實-懸浮結(jié)構(gòu)；b)骨架-空隙結(jié)構(gòu)；c)密實-骨架結(jié)構(gòu)連續(xù)密級配連續(xù)開級配間斷級配,5.1.1.1瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu),三種結(jié)構(gòu)類型混合料的級配組成,懸浮密實結(jié)構(gòu)級配特點：連續(xù)密級配，細(xì)集料多，粗集料較少，懸浮于細(xì)集料中，不能形成嵌擠骨架，空隙率較小使用特點：密實耐久、高溫穩(wěn)定性較差,5.1.1.1瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu),骨架空隙結(jié)構(gòu)級配特點：連續(xù)開級配，粗集料較多，細(xì)集料較少，不足以充分填充粗骨架空隙，空隙率較大使用特點：溫度穩(wěn)定性好、耐久性較差,5.1.1.1瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu),骨架密實結(jié)構(gòu)級配特點：間斷密級配，粗集料形成骨架，細(xì)集料充分填充骨架空隙，形成密實、骨架嵌擠結(jié)構(gòu),5.1.1.1瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu),5.1.1.2瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度,=tg+C抗剪強(qiáng)度（MPa）法向壓應(yīng)力（MPa）內(nèi)摩阻角（）C粘結(jié)力（MPa）,5.1.1.3粘結(jié)力和內(nèi)摩阻角的測試方法,剪切試驗直剪試驗（土力學(xué)）恒高度剪切試驗（Superpave方法）恒高度掃描剪切試驗（Superpave方法）三軸試驗壓縮試驗蠕變試驗重復(fù)加載試驗,直剪試驗,三軸試驗,=C+tg,5.1.1.4影響粘結(jié)力C和內(nèi)摩阻角的因素,1)瀝青的粘度2)礦質(zhì)混合料的性質(zhì)3)瀝青混合料中礦料比面和瀝青用量的影響,1)瀝青的粘度PC,C,影響瀝青混合料粘結(jié)力C和內(nèi)摩阻角的因素,2)礦質(zhì)混合料的性質(zhì)級配：連續(xù)密級配C大小連續(xù)開級配C小大間斷級配C大大顆粒粒徑：最大粒徑、C見表顆粒表面特征：多棱角、表面粗糙顆粒相互嵌緊較大,影響瀝青混合料粘結(jié)力C和內(nèi)摩阻角的因素,三軸試驗結(jié)果,影響瀝青混合料粘結(jié)力C和內(nèi)摩阻角的因素,3)瀝青混合料中礦料比面和瀝青用量的影響瀝青與礦料的交互作用礦料的表面性質(zhì)礦料比面積瀝青用量,影響瀝青混合料粘結(jié)力C和內(nèi)摩阻角的因素,瀝青與礦料的交互作用結(jié)構(gòu)瀝青粘度提高，粘結(jié)力C較強(qiáng)自由瀝青在結(jié)構(gòu)瀝青之外的瀝青膜,結(jié)構(gòu)瀝青連接,影響瀝青混合料粘結(jié)力C和內(nèi)摩阻角的因素,自由瀝青連接,礦料表面性質(zhì)的影響與堿性石料（如石灰石）有較好的粘附性與酸性石料則粘附性較差,石灰石礦粉,石英石砂粉,比面（比表面積）單位質(zhì)量集料的總表面積A/G粗集料（d5mm）：比面為0.53m2/kg細(xì)集料（d5mm）：比面為3002000m2/kg比面積瀝青膜減薄結(jié)構(gòu)瀝青C值,影響瀝青混合料粘結(jié)力C和內(nèi)摩阻角的因素,礦料比面積,瀝青用量最佳值,瀝青膜的完整性瀝青膜厚度,C,4)影響瀝青混合料抗剪強(qiáng)度的外因,溫度的影響：溫度C受溫度變化影響較少形變速率的影響：變形速率C值值隨變形速率變化較小,影響瀝青混合料粘結(jié)力C和內(nèi)摩阻角的因素,5.1.2瀝青混合料應(yīng)具備的技術(shù)性質(zhì)及其評價方法,瀝青路面的損壞類型及其破損機(jī)理瀝青混合料應(yīng)具備的基本技術(shù)性能評價方法與指標(biāo)改善措施,瀝青混合料應(yīng)具備的技術(shù)性質(zhì),高溫穩(wěn)定性低溫抗裂性耐久性（水、疲勞、老化）表面功能（抗滑、降噪、排水）施工和易性,5.1.2.1高溫穩(wěn)定性定義：高溫條件下，瀝青混合料在荷載作用下抵抗永久變形的能力,瀝青混合料性能的評價方法與指標(biāo),高溫穩(wěn)定性,1）評價方法馬歇爾穩(wěn)定度穩(wěn)定度與流值馬歇爾試驗車轍試驗動穩(wěn)定度車轍試驗簡單性能試驗蠕變試驗重復(fù)荷載試驗剪切試驗,高溫穩(wěn)定性評價方法與評價指標(biāo),高溫穩(wěn)定性評價方法與評價指標(biāo),2）評價指標(biāo)馬歇爾方法：穩(wěn)定度（KN）流值（0.1mm）輪轍試驗：動穩(wěn)定度（次/mm）,高溫穩(wěn)定性,馬歇爾試驗示意圖,馬歇爾穩(wěn)定度MS：試件破壞時的最大荷載流值FL：達(dá)到最大荷載時，試件所產(chǎn)生的垂直流動變形值（以0.1mm計）,馬歇爾試驗儀,馬歇爾自動擊實儀,瀝青路面車轍形成過程,瀝青路面車轍形成過程,瀝青路面車轍形成過程,壓密變形,剪切流動,車轍試驗,DS瀝青混合料動穩(wěn)定度(次/mm)d1，d2時間t1和t2的變形量(mm)42每分鐘行走次數(shù)(次/mm)c1，c2試驗機(jī)或試樣修正系數(shù),動穩(wěn)定度DS,APA（AsphaltPavementAnalysis）輪轍試驗,輪轍疲勞浸水車轍,瀝青路面加速加載試驗儀APT,車轍誘因：交通量增大重型車輛和高壓輪胎渠化交通車轍危害：舒適性降低路表變形，平整度下降危害行車的安全車槽中的積水會引起水飄方向盤難以控制車轍成因：瀝青混合料是粘彈性材料結(jié)構(gòu)性車轍：路面結(jié)構(gòu)本身的缺陷壓密性車轍：路面壓實度過小失穩(wěn)性車轍：剪切變形,材料設(shè)計的措施瀝青混合料高溫強(qiáng)度的構(gòu)成：C+tg提高瀝青混合料的粘結(jié)力C嚴(yán)格控制瀝青用量選擇高粘度瀝青（使用改性瀝青）提高瀝青混合料的內(nèi)摩阻角：選擇紋理粗糙，多棱角的集料采用適當(dāng)?shù)牡V料級配，增加粗骨料含量選擇合適公稱最大粒徑設(shè)計時考慮交通組成和環(huán)境溫度的影響,提高施工質(zhì)量與管理水平不恰當(dāng)?shù)貜?qiáng)調(diào)平整度而忽視壓實度為避免攤鋪機(jī)停頓影響平整度，而不恰當(dāng)?shù)貜?qiáng)調(diào)連續(xù)攤鋪，以致等待時間過長料溫下降而導(dǎo)致嚴(yán)重壓實不足,1)評價方法預(yù)估斷裂溫度確定方法抗拉強(qiáng)度溫度應(yīng)力計算值T低溫彎曲蠕變試驗試驗方法蠕變速率受限試件的溫度應(yīng)力試驗試驗方法轉(zhuǎn)折溫度破裂溫度低溫彎曲試驗破壞應(yīng)變,5.1.2.2低溫性能的評價方法與指標(biāo),應(yīng)力與溫度的關(guān)系,抗拉強(qiáng)度直接抗拉強(qiáng)度劈裂抗拉強(qiáng)度試驗溫度應(yīng)力TT=TS(t)(T）低溫拉伸勁度S(t）直接抗伸試驗彎曲蠕變試驗試驗溫度收縮系數(shù)(T)低溫收縮試驗預(yù)估斷裂溫度Tk,蠕變試驗,0瀝青混合料小梁試件下緣的蠕變彎拉應(yīng)力（MPa）；t1和t2分別為蠕變穩(wěn)定期的初始時間和終止時間（s）；1和2分別與時間t1和t2對應(yīng)的跨中梁底應(yīng)變。,第一階段蠕變遷移階段第二階段蠕變穩(wěn)定階段第三階段蠕變破壞階段,蠕變速率（1/s/MPa）,受限試件溫度應(yīng)力試驗,轉(zhuǎn)折點溫度破裂溫度,低溫小梁彎曲試驗,試件：試驗溫度：-10指標(biāo)：破壞應(yīng)變,影響因素：瀝青混合料勁度模量瀝青勁度T=TS(t)(T）瀝青勁度：感溫性老化程度改善措施：采用勁度模量較低的瀝青使用橡膠改性瀝青適當(dāng)增加瀝青用量,2）改善措施,5.1.2.3耐久性,概念：瀝青混合料抵抗長時間自然因素（風(fēng)、日光、溫度、水分等）和行車荷載反復(fù)作用的能力1）現(xiàn)象瀝青的老化或硬化變脆、易裂集料被壓碎、或凍融崩解磨損或級配退化瀝青與集料間的粘附性降低剝落、松散,浸水馬歇爾試驗殘留穩(wěn)定度MS0式中：MS試件常規(guī)馬歇爾穩(wěn)定度(kN)，浸水0.5hMS1試件浸水48h（或真空飽水后浸水48h）后的穩(wěn)定度(kN),2）評價方法,凍融劈裂強(qiáng)度試驗試驗凍融劈裂強(qiáng)度比TSR1試件經(jīng)凍融后的劈裂強(qiáng)度（MPa）0未經(jīng)凍融試件的劈裂強(qiáng)度（MPa）浸水劈裂強(qiáng)度試驗浸水車轍試驗等,劈裂強(qiáng)度測試,3）耐久性改善措施選擇耐老化瀝青、堅硬集料降低瀝青混合料空隙率插圖增加瀝青用量插圖摻加外加劑插圖降低瀝青混合料的離析程度插圖,透水性大強(qiáng)度降低,瀝青路面的壓實空隙率過大,瀝青用量不足水穩(wěn)定性降低,空隙率與瀝青膜厚度匹配TSR7.362311.3038瀝青膜厚度3.2470空隙率（R0.8993，n21）,瀝青與集料的粘附性不足剝落與松散集料礦物組成瀝青粘度集料的潔凈程度,瀝青與集料的粘附性,重視組成材料設(shè)計選擇適宜的級配組成：AC-IAK-A選擇潔凈集料使用改性瀝青及抗剝落劑提高瀝青與集料的粘附性改善效果：水泥TJ-066抗剝落劑消石灰,提高瀝青路面抗早期坑槽破損的對策,5.1.2.4抗滑性,1）影響因素集料的表面構(gòu)造（粗糙度）集料的級配組成,5.1.2.4抗滑性,2）評價方法與指標(biāo)構(gòu)造深度鋪砂法摩阻系數(shù)擺式摩阻儀,5.1.2.4抗滑性,2）改善措施選用堅硬、耐磨(磨光值高)、抗沖擊性好的碎石或破碎礫石對酸性集料采取抗剝措施嚴(yán)格控制瀝青含量,5.1.2.5施工和易性,混合料易于拌和、攤鋪和碾壓影響因素混合料的級配瀝青用量瀝青粘度施工條件：氣候溫度、風(fēng)速施工設(shè)備：拌和設(shè)備、攤鋪機(jī)械和壓實工具等,1.設(shè)計指標(biāo)體積參數(shù)指標(biāo)插圖空隙率（%）礦料間隙率（%）瀝青飽和度（%）性能指標(biāo)高溫穩(wěn)定性：馬歇爾穩(wěn)定度（KN）、流值（0.1mm）動穩(wěn)定度（次/mm）水穩(wěn)定性：殘留穩(wěn)定度（%）凍融劈裂強(qiáng)度比（%）低溫抗裂性：破壞應(yīng)變（）滲透性：滲水系數(shù)（ml/min）,試件的體積參數(shù)指標(biāo),空隙率VV,瀝青體積VA,礦料間隙率VMAVV+VA,油石比Pa：瀝青質(zhì)量占礦質(zhì)混合料（集料）質(zhì)量百分含量瀝青混合料瀝青質(zhì)量集料質(zhì)量PaPiPa100,試件的體積參數(shù)指標(biāo),瀝青含量Pb：瀝青質(zhì)量占瀝青混合料質(zhì)量的百分含量瀝青混合料質(zhì)量瀝青質(zhì)量集料質(zhì)量PbPi100,空隙率VV毛體積密度理論密度,試件的體積參數(shù)指標(biāo),（JTGF402004）計算理論密度的方法,試件的體積參數(shù)指標(biāo),“BIGBILL”理論密度儀測試條件：振動頻率為120rpm抽真空時間為1525min試驗水溫為室溫老化時間為4h真空度為97.3kPa振動模式為順時針逆時針。,改性瀝青混合料：計算普通瀝青混合料：真空法實測,礦料間隙率VMAVA+VV瀝青飽和度VFA瀝青體積百分率VA,試件的體積參數(shù)指標(biāo),試件的體積參數(shù)指標(biāo),（JTGF402004）計算礦料間隙率的方法考慮了瀝青吸入量VMA計算值降低,試件的體積參數(shù)指標(biāo)（JTGF402004）,瀝青混合料最大密度礦料間隙率VMA瀝青飽和度VFA,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)考慮因素,氣候分區(qū)：高溫、低溫、降雨量道路等級：高速公路、一級公路其它公路行人道路交通量：中輕交通重載交通瀝青混合料類型：密級配AC半開級配AM開級配OGFC間斷級配SMA,密級配瀝青混凝土馬歇爾試驗技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTGF402004),瀝青碎石混合料馬歇爾試驗配合比設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)SMA混合料馬歇爾試驗配合比設(shè)計技術(shù)要求OGFC混合料技術(shù)要求,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTGF402004),瀝青混合料車轍試驗動穩(wěn)定度技術(shù)要求(JTGF402004),瀝青混合料水穩(wěn)定性檢驗技術(shù)要求(JTGF402004),瀝青混合料低溫彎曲試驗破壞應(yīng)變()技術(shù)要求(JTGF402004),小梁彎曲試驗：試驗溫度-10加載速率50mm/min,瀝青混合料試件滲水系數(shù)（ml/min)技術(shù)要求(JTGF402004),瀝青混合料組成設(shè)計內(nèi)容,組成材料的選擇配合比設(shè)計性能檢驗,原材料瀝青集料填料其它：抗剝落劑、石灰、纖維,組成材料的的選擇,瀝青的選擇依據(jù)：氣候條件:溫度交通性質(zhì):渠化交通、重交通、車速結(jié)構(gòu)層位,瀝青路用性能氣候分區(qū),集料：粗集料與細(xì)集料粗集料碎石、破碎礫石和礦渣骨架、嵌擠細(xì)集料天然砂、人工砂或石屑填充表面特征：多棱角、粗糙潔凈、干燥、無風(fēng)化、不含雜質(zhì)級配：級配類型最大粒徑,集料應(yīng)具備的技術(shù)性質(zhì),粗集料強(qiáng)度壓碎值沖擊值、磨耗率堅固性針片狀含量吸水率磨光值與瀝青的粘附性,細(xì)集料堅固性砂當(dāng)量棱角性,礦粉石灰?guī)r經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉品質(zhì)要求：干燥、潔凈，細(xì)度用量粉膠比,其它材料抗剝落劑石灰、水泥纖維,目的：選配具有足夠密實度、并有較高內(nèi)摩阻力的礦質(zhì)混合料設(shè)計步驟：1)確定瀝青混合料類型依據(jù)：道路等級、路面類型、所處的結(jié)構(gòu)層位2)確定礦質(zhì)混合料的級配范圍插圖3)礦質(zhì)混合料配合比設(shè)計合成級配插圖合成級配曲線盡量接近設(shè)計級配中限（關(guān)鍵篩孔0.075mm、2.36mm、4.75mm）交通量大、軸載重的道路：合成級配接近范圍下限中小交通量或人行道路：合成級配接近范圍上限,圖解法,步驟馬歇爾試驗法1)制備試樣插圖2)測定與計算試件的體積結(jié)構(gòu)參數(shù)毛體積密度空隙率VV礦料間隙率VMA瀝青飽和度VFA3)測定試件的力學(xué)指標(biāo)馬歇爾穩(wěn)定度流值4)馬歇爾試驗結(jié)果分析插圖5)配合比設(shè)計檢驗,計算各檔集料用量