瀝青材料實(shí)驗(yàn)(瀝青三大指標(biāo)試驗(yàn))【教育課件】

1、瀝青混合料試驗(yàn),大連理工大學(xué)土木水利實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心 道路工程實(shí)驗(yàn)室,道路實(shí)驗(yàn)與檢測技術(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn),1,專業(yè)課件,一、實(shí) 驗(yàn) 目 的,通過瀝青混合料馬歇爾實(shí)驗(yàn)，掌握瀝青混合料的試件 制備方法；掌握瀝青混合料的物理常數(shù)、馬歇爾穩(wěn)定度、流值和殘留穩(wěn)定度的測定方法。 2. 通過該綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，掌握瀝青混合料的組成設(shè)計(jì) （包括礦質(zhì)混合料級配設(shè)計(jì)和瀝青混合料最佳油石比 設(shè)計(jì)）；掌握道路建筑材料的技術(shù)性質(zhì)及技術(shù)要求， 了解材料路用性能的評價(jià)指標(biāo)和試驗(yàn)方法,2,專業(yè)課件,二、標(biāo)準(zhǔn)依據(jù),密級配瀝青混凝土混合料馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),3,專業(yè)課件,二、標(biāo)準(zhǔn)依據(jù),瀝青穩(wěn)定碎石混合料馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),4,專業(yè)課

2、件,二、標(biāo)準(zhǔn)依據(jù),SMA混合料馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求,5,專業(yè)課件,二、標(biāo)準(zhǔn)依據(jù),OGFC混合料技術(shù)要求,6,專業(yè)課件,二、標(biāo)準(zhǔn)依據(jù),瀝青混合料車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度技術(shù)要求,7,專業(yè)課件,二、標(biāo)準(zhǔn)依據(jù),瀝青混合料水穩(wěn)定性檢驗(yàn)技術(shù)要求,8,專業(yè)課件,二、標(biāo)準(zhǔn)依據(jù),瀝青混合料試件滲水系數(shù)(ml/min)技術(shù)要求,9,專業(yè)課件,三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,試驗(yàn)一 石料的抗壓強(qiáng)度和磨耗試驗(yàn) 試驗(yàn)二 粗、細(xì)集料的篩析試驗(yàn) 試驗(yàn)三 瀝青混合料組成設(shè)計(jì) 試驗(yàn)四 瀝青混合料的制備 試驗(yàn)五 瀝青混合料物理指標(biāo)測定 試驗(yàn)六 瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn) 試驗(yàn)七 瀝青混合料車轍試驗(yàn),10,專業(yè)課件,一）粗、細(xì)集料的篩析試驗(yàn),11

3、,專業(yè)課件,天 然 砂 礫,12,專業(yè)課件,拌和站的料場,13,專業(yè)課件,14,專業(yè)課件,15,專業(yè)課件,集 料 形 狀,16,專業(yè)課件,粗、細(xì)集料的篩析試驗(yàn),試驗(yàn)?zāi)康?測定碎石或卵石的顆粒級配粗細(xì)程度. 粗集料篩分析試驗(yàn) 方孔篩 75 63 37.5 31.5 26.5 19 16 9.5 4.75 (圓孔篩 80 63 40 31.5 25 20 16 10 5 ) 細(xì)集料篩析試驗(yàn) 方孔篩 4.75mm、2.36mm、1.18mm、 0.6mm、0.3mm、0.15mm、 0.075mm,17,專業(yè)課件,粗、細(xì)集料的篩析試驗(yàn)（續(xù),礦粉的篩分試驗(yàn) 標(biāo)準(zhǔn)篩：孔徑為0.6mm、0.3mm、0.1

4、5mm、 0.075mm 在能控溫的烘箱內(nèi) (1055) 烘干,18,專業(yè)課件,二）瀝青混合料組成設(shè)計(jì),19,專業(yè)課件,瀝青混合料的技術(shù)性能,取決于： 天然巖石的礦物成分 這些礦物在巖石中的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造 瀝青混合料的組成,20,專業(yè)課件,砂石材料組成,21,專業(yè)課件,瀝青混合料的組成,砂石材料,瀝青,22,專業(yè)課件,瀝青混合料類型,懸浮-密實(shí)型 AC,骨架-密實(shí)型 SMA,骨架-空隙型 PFC(OGFC,23,專業(yè)課件,傳統(tǒng)瀝青混合料的骨料結(jié)構(gòu),24,專業(yè)課件,Stone Matrix Asphalt Mix瀝青混合料的骨料結(jié)構(gòu),25,專業(yè)課件,26,專業(yè)課件,27,專業(yè)課件,瀝青混凝土路面材料

5、,瀝青與砂石材料,路面材料是路面結(jié)構(gòu)中的材料,28,專業(yè)課件,瀝青混合料組成設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)要求 1根據(jù)道路等級，路面類型和結(jié)構(gòu)層次確定瀝青 混凝土的類型和礦質(zhì)混合料的級配范圍。根據(jù) 現(xiàn)有各種礦質(zhì)材料的篩析結(jié)果，用圖解法確定 各種礦質(zhì)材料的配合比。 2根據(jù)規(guī)范推薦的相應(yīng)瀝青混凝土類型的瀝青 用量范圍，通過馬歇爾試驗(yàn)的物理力學(xué)指標(biāo)， 確定瀝青最佳用量,29,專業(yè)課件,瀝青混合料組成設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)要求（續(xù)） 3馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果 4根據(jù)公路路面用瀝青混合料要求，對礦質(zhì)混合料 的級配進(jìn)行調(diào)整，并對瀝青最佳用量按水穩(wěn)性 檢驗(yàn)和抗車轍能力校核,30,專業(yè)課件,瀝青混合料組成設(shè)計(jì),試驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)分為: 1. 礦質(zhì)混合

6、料配合組成設(shè)計(jì) 2. 瀝青最佳用量確定 礦質(zhì)混合料配合組成設(shè)計(jì)的目的: 1.具有足夠密實(shí)度 2.具有較高的內(nèi)摩阻力,配合比設(shè)計(jì),31,專業(yè)課件,瀝青混合料組成設(shè)計(jì),應(yīng)滿足兩方面的基本要求： 1.最小空隙率 水泥混凝土中的礦質(zhì)混合料是以空隙作為控制水泥混凝土強(qiáng)度的最主要因素，瀝青混凝土也同樣。 2.最大摩擦力 要求集料形成排列緊密的多級空間骨架結(jié)構(gòu)，具有最大的摩擦力,礦質(zhì)混合料,32,專業(yè)課件,瀝青混合料組成設(shè)計(jì),組成設(shè)計(jì)內(nèi)容包括： 級配理論和級配范圍的確定 基本組成的設(shè)計(jì)方法,礦質(zhì)混合料,33,專業(yè)課件,礦質(zhì)混合料的級配理論,1.級配曲線：各種不同粒徑的集料，按照一定的比例 搭配起來，以達(dá)到較

7、高的密實(shí)度 （或較大摩擦力）的要求。 （1）連續(xù)級配：級配曲線平順圓滑，具有連續(xù)的性質(zhì)，粒徑從小到大 逐級均有，按比例互相搭配組成的礦質(zhì)混合料。 （2）間斷級配：礦質(zhì)混合料中剔除其一個(gè)（或幾個(gè)）分級而形成一種 不連續(xù)的混合料,34,專業(yè)課件,連續(xù)級配和間斷級配曲線,35,專業(yè)課件,礦質(zhì)混合料的級配理論（續(xù),2.級配理論：最大密度曲線理論（計(jì)算連續(xù)級配） 粒子干涉理論（即可計(jì)算連續(xù)級配，也可計(jì)算間斷級配）（自學(xué)） （1）最大密度曲線理論：最大密度曲線是通過試驗(yàn)提出的一種理想曲線。W.B.富勒（Fuller）等研究認(rèn)為：固體顆粒按粒度大小，有規(guī)則地組合排列，粗細(xì)搭配，可以得到密度最大、空隙最小的混

8、合料。初期研究的理想曲線是：細(xì)集料以下的顆粒級配曲線為橢圓形級配曲線，粗集料級配曲線為與橢圓曲線相切的直線，由這兩部分組成的級配曲線，可以達(dá)到最大密度，這種曲線計(jì)算比較復(fù)雜。后來經(jīng)過許多研究改進(jìn)，提出簡化的“拋物線最大密度理想曲線”。該理論認(rèn)為：“礦料的顆粒級配曲線愈接近于拋物線，則其密度愈大。,36,專業(yè)課件,級配曲線范圍的繪制,級配曲線按級配理論計(jì)算出各級集料在礦質(zhì)混合料的通過百分率，以通過百分率為縱坐標(biāo)繪制成曲線，即為理論級配曲線。但由于礦料在軋制過程中的不均勻性以及混合料配制時(shí)的誤差等影響，使所配制的混合料往往不可能與理論級配完全相符合。因此，必須允許配料時(shí)的合成級配在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)波動(dòng)

9、，這就是“級配范圍”。 繪制曲線時(shí)通常用半對數(shù)坐標(biāo) 即橫坐標(biāo)(即篩孔尺寸)采用對數(shù)坐標(biāo)， 而縱坐標(biāo)用常坐標(biāo)。 我國現(xiàn)行國標(biāo)(GB 5009296)規(guī)定， 瀝青路面集料的粒徑選擇和篩分 以方孔篩為準(zhǔn),37,專業(yè)課件,基本組成的設(shè)計(jì)方法,組成設(shè)計(jì)方法： 礦料配合組成設(shè)計(jì)的任務(wù)就是確定： 組成混合料各集料的比例 最常用的為數(shù)解法與圖解法兩大類,38,專業(yè)課件,覆蓋保溫,測試到場溫度,AC-13的表面,39,專業(yè)課件,讀數(shù),AC-13的芯樣,40,專業(yè)課件,紅外測試碾壓后的表面溫度,AC-25的表面,41,專業(yè)課件,AC-25的芯樣,42,專業(yè)課件,AC30的表面,43,專業(yè)課件,AC30的芯樣,44

10、,專業(yè)課件,瀝青混合料實(shí)驗(yàn)掌握:瀝青混合料的試件制備 馬歇爾馬歇爾試驗(yàn)用（另外劈裂試驗(yàn)） 方盤 車轍試驗(yàn)用（另外小梁試驗(yàn)）馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中5個(gè)指標(biāo)的測定。車轍試驗(yàn)（了解動(dòng)穩(wěn)定度,試驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)： 礦質(zhì)混合料配合組成設(shè)計(jì) 瀝青最佳用量設(shè)計(jì),45,專業(yè)課件,礦質(zhì)混合料配合組成設(shè)計(jì)”如何實(shí)施,根據(jù) 道路等級 可確定瀝青混合料類型 (見書 P199 ) 路面類型 結(jié)構(gòu)層位 即, 確定所需的級配范圍 (見書 P198 ) 規(guī)范規(guī)定 2. 根據(jù)現(xiàn)場取樣,對 粗集料 進(jìn)行篩析試驗(yàn) 細(xì)集料 礦粉 由篩析結(jié)果確定礦質(zhì)材料配合比 實(shí)際材料設(shè)計(jì) 3. 實(shí)際材料設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) (規(guī)范規(guī)定) 進(jìn)行比較,46,專業(yè)課件

11、,瀝青最佳用量確定”如何實(shí)施,1. 繪制瀝青用量與馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)物理-力學(xué)指標(biāo)關(guān)系圖 (見書 P 203 ) 2. 最佳瀝青用量的初始值1 OAC1 = (a1+a2+a3) / 3 3. 最佳瀝青用量的初始值2 OAC2 = ( OACmin+OACmix ) / 2 4. 根據(jù)OAC1和OAC2綜合確定瀝青最佳用量OAC,47,專業(yè)課件,配合比設(shè)計(jì)的檢驗(yàn),檢 驗(yàn): 1.水穩(wěn)定性檢驗(yàn) 2.抗車轍能力檢驗(yàn) 水穩(wěn)定性檢驗(yàn): 按最佳瀝青用量OAC制作馬歇爾試件 進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn),測定浸水殘留穩(wěn)定度 (試件浸水48小時(shí)后的穩(wěn)定度) 抗車轍能力檢驗(yàn): 按最佳瀝青用量OAC制作車轍試驗(yàn)試件 在60度

12、條件下進(jìn)行車轍試驗(yàn),測動(dòng)穩(wěn)定度,48,專業(yè)課件,瀝青混合料礦料級配范圍,通過下列篩孔(mm)的質(zhì)量百分率() 31.5 26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 瀝青混凝土 瀝青碎石 ( Asphalt Concrete mixture) (Asphalt Macadan mixture) 粗粒式 AC-30 特粗 AM-40 AC-25 粗粒 AM-30 中粒式 AC-20 （實(shí)驗(yàn)用） AM-25 AC-16 中粒 AM-20 細(xì)粒式 AC-13 AM-16 AC-10 細(xì)粒 AM-13 砂粒式 AC-5 AM-10 注:瀝青

13、混凝土與瀝青碎石的區(qū)別,49,專業(yè)課件,三）瀝青混合料的制備,50,專業(yè)課件,馬歇爾試件的制備,101.6mm 高63.5mm（試模） 標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)錘質(zhì)量4.536g，98.5mm，從457.2mm高度自由落下?lián)魧?shí)。 擊實(shí)次數(shù)75次或50次。 一個(gè)試件用量約為1200g。 擊實(shí)后試件高度符合63.51.3mm要求 調(diào)整實(shí)際用量 實(shí)際高度 試模冷卻至室溫后脫模，12h以上供試驗(yàn)用,51,專業(yè)課件,方盤試件的制備,30030050mm（試模） (料重約 11kg ) 輪碾成型，輪寬300mm，壓實(shí)線荷載300N/cm， 碾壓次數(shù)12個(gè)往返（24次） 試件材料總用量V體積 馬歇爾穩(wěn)定度擊實(shí)密度度 試模室

14、溫冷卻，12h后可脫模,52,專業(yè)課件,試件制備過程（溫度、時(shí)間的控制,各種規(guī)格礦料 1055加熱4-6h 礦粉單獨(dú)加熱，預(yù)加熱溫度16015 石油瀝青加熱至160備用 試模、套筒、擊實(shí)座等100左右加熱1h 拌和 石油瀝青混合料的拌合溫度130-160。 拌和機(jī)預(yù)加熱溫度為（拌和溫度以上10左右）170。 標(biāo)準(zhǔn)總拌合時(shí)間為3min （拌和1-1.5min后加入單獨(dú)加熱的礦粉） 擊實(shí) 石油瀝青混合料壓實(shí)溫度110-130,53,專業(yè)課件,四）瀝青混合料物理指標(biāo)測定,54,專業(yè)課件,瀝青混合料物理指標(biāo)測定,見教材P200-201) 視密度 理論密度 空隙率 V V 瀝青體積百分率VA 礦料間隙率

15、 VMA 瀝青飽和度 VFA,55,專業(yè)課件,五）瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn),56,專業(yè)課件,瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn),合格的試件，12h后，先測物理指標(biāo) 視密度、空隙率Vv、瀝青體積百分比Vb、 礦料間隙率VMA、(瀝青填隙率)飽和度VFA 60恒溫水槽養(yǎng)生30-40min 加載速度50mm/min，測荷載最大值及對應(yīng)的流值。 注：試驗(yàn)時(shí)間不得超過30s（從恒溫水槽中取出到測出荷載最大值,57,專業(yè)課件,瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)（續(xù),采集的數(shù)據(jù)繪制成壓力和試件變形曲線. 由荷載讀取的最大值即為試樣的穩(wěn)定度(MS), 以kN計(jì). 由位移傳感器測定讀取的試件垂直變形, 即為試件的流值(FL)

16、, 以mm計(jì). 試件的馬歇爾模數(shù) 式中: T試件的馬歇爾模數(shù),(kN/mm) MS試件的穩(wěn)定度, kN FL試件的流值, (mm,58,專業(yè)課件,六）瀝青混合料車轍試驗(yàn),59,專業(yè)課件,瀝青混合料車轍試驗(yàn),測定輪壓強(qiáng)0.70.05Mpa 60恒溫室中保濕5h-24h 試驗(yàn)輪往返行走，一般試驗(yàn)做一小時(shí)或最大變形達(dá)到25mm為止。 測動(dòng)穩(wěn)定度 42-試驗(yàn)輪每分鐘行走次數(shù) C1-試驗(yàn)機(jī)類型修正系數(shù) C2-試件系數(shù) 試驗(yàn)室制備的寬300mm的試件為1.0 從路面切割的寬150mm的試件為0.8,60,專業(yè)課件,61,專業(yè)課件,62,專業(yè)課件,瀝青混合料（熱拌,中粒式 AC-20 瀝青混合料礦料級配范圍

17、 (實(shí)際試件級配) 26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 上限 100 100 90 80 72 58 46 34 27 20 14 8 下限 95 75 62 52 38 28 20 15 10 6 4 (規(guī)范規(guī)定) 修正后 100 96 78 65 55 41 31 23 17 12 8 6 (設(shè)計(jì)值)根據(jù)實(shí)際石料再定。 注: 分計(jì)篩余, 累計(jì)篩余, 通過量之間的關(guān)系. 每個(gè)試件礦料取1300g，一組3個(gè)共3900g. 瀝青用量 4%6% 瀝青含量：瀝青與混合料總質(zhì)量比 (間隔為 0.5 ) 油石比：瀝青與礦料質(zhì)量比 一種級配不同油量需 15個(gè)試件,例,63,專業(yè)課件,路面材料是路面結(jié)構(gòu)中的材料,64,專業(yè)課件,長余高速瀝青混凝土路面,65,專業(yè)課件,竣工后的瀝青路面,66,專業(yè)課件,瀝青路面滲水與不滲水對比,67,專業(yè)課件,瀝青路面的取芯,68,專業(yè)課件,拌和站,69,專業(yè)課件,70,專業(yè)課件,71,專業(yè)課件,瀝青混合料運(yùn)料車,72,專業(yè)課件,瀝青混合料攤鋪,73,專業(yè)課件,瀝青混合料攤鋪和碾壓,74,專業(yè)課件,光輪振動(dòng)壓路機(jī),7