瀝青路面原材料試驗

1、瀝青路面原材料試驗,吳少鵬 教授，博導(dǎo) 武漢理工大學(xué),之 集料、礦粉和纖維試驗,國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃方案圖,2007年湖北省交通建設(shè)輝煌篇章,引 言,1. 什么是集料？ 集料包括碎石，沙石，礫石等，是自然界最為豐富的資源。在工業(yè)，農(nóng)業(yè)，化學(xué)以及冶金工業(yè)用作原材料。集料生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)在很多領(lǐng)域都有著巨大貢獻，同時引導(dǎo)經(jīng)濟的發(fā)展。,引 言,2.集料用在何處？ 水泥混凝土； 道路基層穩(wěn)定； 瀝青混凝土； 建筑填料； 混凝土制品，如賺、砌塊； 石膏和水泥砂漿； 鐵路碎石； 其它；,集料用量分布圖,引 言,3.集料的性質(zhì)？ 集料的礦物組成大體決定了它的物理特性以及它在路面中的應(yīng)用狀況。因此，選擇石料資源時，了解

2、集料的礦物組成性質(zhì)是選擇良好材質(zhì)的重要手段。以下提供了一些基本的瀝青混合料用集料的性質(zhì)。,引 言,引 言,集料在美國的分布,1. 粗集料試驗 2. 細集料試驗 3. 礦粉試驗 4. 纖維,內(nèi)容概要,1. 粗集料試驗,1.1密度及吸水率,1.2 針片狀含量,1.3 壓碎值,1.4 磨耗損失,1.5 磨光值,1.6 堅固性,1.7 含泥量,粗集料,1.1 密度及吸水率,目的：測定粗集料的表觀相對密度、毛體積相 對密度和吸水率。 主要儀具：靜水力學(xué)天平、烘箱、毛巾、 標準篩等 注意事項：2.36mm-4.75mm部分粗集料用 2.36mm 標準篩過篩。,主要試驗步驟： 稱取集料的水中質(zhì)量mw 稱取集

3、料的表干質(zhì)量mf 稱取集料的烘干質(zhì)量ma,1.1 密度及吸水率,靜水力學(xué)天平,1.1 密度及吸水率,密度及吸水率的計算：,：集料的表觀相對密度，無量綱； ：集料的毛體積相對密度，無量綱； ：集料的吸水率（）。,目的：測定粗集料的針狀及片狀顆粒含量。 主要儀具：標準篩4.75mm、游標卡尺、天平。 主要試驗步驟： 四分法稱取集料試樣； 4.75mm標準篩過篩； 初步目測選出非針片狀顆粒，即接近立方體的顆粒； 剩余顆粒用卡尺測量，挑出針片狀顆粒， 即l/t3的顆粒。,1.2 針片狀含量,1.2 針片狀含量,針片狀含量的計算： qe ：針片狀顆粒含量 （）； m1：試驗用集料總質(zhì)量 （g）； m0：

4、針片狀顆粒的質(zhì)量 （g）。,側(cè)面圖 水平面,平面圖,1.2 針片狀含量,美國astm d 4791-95中 測定針片狀顆粒含量的專用測徑器,目的：用于衡量石料在逐漸增加的荷載下抵抗 壓碎的能力，是衡量石料力學(xué)性質(zhì)的指 標，以評定其在公路工程中的適應(yīng)性。 主要儀具：石料壓碎值試驗儀、天平、標準篩 13.2mm、9.5mm和2.36mm、壓力機。 試樣準備：取9.5mm13.2mm之間的集料。,1.3 壓碎值,主要試驗步驟： 分3次將試樣裝入壓碎值試筒中，經(jīng)搗實后表面刮平； 壓力機勻速加載，荷載在10min內(nèi)達到400kn; 取出試樣，用2.36mm標準篩過篩； 稱取2.36mm以下的細集料的質(zhì)量

5、.,1.3 壓碎值,壓碎值試筒,1.3 壓碎值,壓碎值的計算： qa ：石料壓碎值（）； m1：試驗用集料總質(zhì)（g）； m0：試驗后通過2.36mm篩孔 的細料質(zhì)量（g）。,壓力機加壓過程,1.4 磨耗損失,目的：測定標準條件下粗集料抵抗摩擦、撞擊的能力。 主要儀具：洛杉磯磨耗試驗機、鋼球、臺秤、標準篩及1.7mm的方孔篩。 主要試驗步驟： 稱取試樣質(zhì)量，裝入到磨耗儀內(nèi)。 選擇鋼球數(shù)量，加入鋼筒中，密封。 開啟磨耗儀，至要求的次數(shù)為止。 取出鋼球，用1.7mm方孔篩過篩，篩上集料洗凈置于105 5烘箱中烘干。,1.4 磨耗損失,磨耗損失的計算： q：洛杉磯磨耗損（）； m1：轉(zhuǎn)入磨耗儀中試樣質(zhì)

6、 量（g）； m0：試驗后1.7mm篩上洗凈 烘干的試驗質(zhì)量（g）。,洛杉磯磨耗試驗機,1.5 磨光值,目的：利用加速磨光機磨光集料，用擺式摩擦系 數(shù)儀測定集料經(jīng)磨光后的摩擦系數(shù)值。 主要儀具：加速磨光試驗機、擺式摩擦系數(shù)測定儀、金剛砂、烘箱、粘結(jié)劑和標準集料試樣。 試樣的制備：,1. 排料（9.5mm13.2mm）,2. 吹砂,3. 配制環(huán)氧樹脂砂漿,4. 填充環(huán)氧樹脂砂漿,5. 養(yǎng)護,1.5 磨光值,加速磨光試驗機,磨光試驗：,1.試件安裝 2.粗砂磨光 （砂流量：277g/min， 水流量：60ml/min） 3.細砂磨光 （砂流量：31g/min， 水流量：60ml/min）,1.5

7、磨光值,擺式摩擦測定儀,磨光值測定：,1.試驗前環(huán)境控溫； 2.清洗試件及其間隙； 3.試件表面向下置于1820 水中2h，用擺式摩擦系數(shù)測定儀測定其磨光值 。,1.5 磨光值,磨光值的計算： psv=psvra+49- psvbra psv：集料的磨光值； psvra：兩次平行試驗的試樣磨光值讀數(shù)平均值； psvbra：標準試件磨光值讀數(shù)平均值。,1.6 堅固性,目的：確定碎石或礫石經(jīng)飽和硫酸鈉溶液多次浸 泡與烘干循環(huán)，承受硫酸鈉結(jié)晶壓而不發(fā) 生顯著破壞或強度降低的性能。 主要儀具：烘箱、天平、標準篩、三腳網(wǎng)籃。 試樣準備：,硫酸鈉溶液的配制，水：無水硫酸鈉1000ml：300350g； 不

8、同規(guī)格試樣分別洗凈，烘干，稱取各自的質(zhì)量，準備試驗。,1.6 堅固性,不同粒徑范圍的集料分別放入三腳網(wǎng)籃，浸入溶液，排氣泡； 浸泡20h，于1055 烘箱中4h，循環(huán)一次結(jié)束； 完成共5次循環(huán)，清水洗凈。各檔規(guī)格下限篩孔過篩，稱取篩上質(zhì)量。,主要試驗步驟：,堅固性的計算： qi：各粒級顆粒的分計質(zhì)量損失百分率（）； mi：各粒級試樣試驗前的烘干質(zhì)量（g）； mi ：凈硫酸鈉溶液法試驗后各級篩余顆粒的烘干質(zhì)量（g）。,1.6 堅固性,代表性試驗結(jié)果：,試驗前試樣 試驗后試樣,1.7 含泥量,目的：測定碎石或礫石中小于0.075mm的塵屑、淤泥和粘土的總含量。 主要試驗儀具：臺秤、烘箱、1.18m

9、m和0.075mm的方孔篩。 試樣的準備：四分法取樣，置于溫度為105 5 的烘箱中至恒重。,1.7 含泥量,主要試驗步驟：,含泥量的計算： qn：碎石或礫石的含泥量（）； m0：試驗前烘干的試樣質(zhì)量（g）； m1 ：試驗后烘干試樣質(zhì)量（g）。,2. 細集料試驗,2.1 表觀密度,目的：用容量瓶法測定細集料在23時相對 水的表觀相對密度和表觀密度。 主要儀具：天平、500ml容量瓶、烘箱。 試樣的準備：試樣預(yù)先在105 5 的烘箱中烘干至恒重干燥器中冷卻。,2.1 表觀密度,主要試驗步驟： 稱取 試樣干重m0300g，裝入盛有半瓶水的容量瓶； 搖擺容量瓶，排除氣泡，靜置24h，滴水置刻線，稱量

10、總質(zhì)量m2； 同樣的容量瓶盛水至刻線，至室溫稱量m1。,容量瓶,2.1 表觀密度,表觀相對密度的計算： ra：碎石或礫石的含泥量（）； m0：試驗前烘干的試樣質(zhì)量（g）； m1：試驗后烘干試樣質(zhì)量（g）。,特別奉獻：容量瓶的正確使用方法,2.2 砂當量,目的：測定細集料中含有的粘性土或雜志的含 量，以評定集料的潔凈程度。 主要儀具：透明圓柱形試筒、透明玻璃或塑料桶、沖洗管、配重活塞、機械振蕩器。 試驗準備：,1. 4.75mm篩孔過篩；2. 測定試樣含水率； 3. 稱取相當于120g干燥試樣的樣品濕重； 4. 配置沖洗液。,2.2 砂當量,試驗步驟： 沖洗液沖洗試筒至100ml刻線處； 試樣裝

11、入到豎立的試筒中； 敲打試筒，除氣泡，靜置10min； 振蕩，完畢豎立沖洗試筒； 液面至380mm處，靜置20min15s； 測量絮狀凝結(jié)物的高度h1； 配重活塞插入試筒中至沉淀物時，量取套筒頂面至活塞地面的高度h2。,2.2 砂當量,砂當量的計算： se:試樣的砂當量（）； h2：試筒中用活塞測定的集 料沉淀物的高度（mm）； h1：試筒中絮狀物和沉淀物的 總高度（mm）。,砂當量試驗議,2.3 棱角性,目的：測定一定量的細集料通過標準漏斗，裝 入標準容器中的間隙率，稱為細集料的 棱角性，以預(yù)測集料 對瀝青混合料的內(nèi) 摩擦角和抗流動變形性能的影響。 主要儀具：細集料棱角性測定儀、4.75mm

12、和2.36mm的標準篩、天平、烘箱。,2.3 棱角性,主要試驗步驟： 稱取細集料質(zhì)量m0； 容器加滿水m1，標定容器體積； 過篩，稱取0.075mm篩上烘干集料試樣； 試樣入筒，開啟漏斗門，集料入容器中，直尺刮平容器表面； 稱取容器與細集料的總質(zhì)量m2； 測定細集料的毛體積相對密度rb。,棱角性測定儀,2.3 棱角性,棱角性的計算： rfa： 細集料的松裝相對密度； m0：容器空質(zhì)量（g）； m1：容器與水的總質(zhì)量（g）； m2：容器與細集料的總質(zhì)量（g）； u：細集料的間隙率，即棱角性（）； rb: 細集料的毛體積相對密度。,2. 礦粉試驗,2.1 礦粉的密度 目的：檢測礦粉的質(zhì)量，同時測定

13、供拌制瀝青混合料用 的其它填料入水泥、石灰、粉煤灰的相對密度。 主要儀具：李氏比重瓶、天平、烘箱、恒溫水槽。 主要試驗步驟： 試樣烘干，減量法稱重，稱取試樣、器皿、漏斗和小牛角匙的總重m1； 比重瓶加水至刻度01ml之間，恒溫稱重，讀取刻度v1； 加礦粉到，同時排出氣泡，恒溫后讀取刻度v2； 稱取器皿、漏斗、小牛角匙和剩余試樣的總重m2。,2.1 礦粉的密度,密度的計算： f：礦粉的密度； rf ： 礦粉對水的相對密度，無量綱； m1：牛角匙、器皿、漏斗即試驗前瓷器中 的礦粉的干燥質(zhì)量（g）； m2：牛角匙、器皿、漏斗即試驗后瓷器中 的礦粉的干燥質(zhì)量（g）； v1：加礦粉以前比重瓶的初讀書（m

14、l）； v2 ：加礦粉以后比重瓶的終讀書（ml）； w: 試驗溫度時水的密度。,李氏比重瓶,2.1 礦粉的親水系數(shù),目的：親水系數(shù)即礦粉試樣在水（極性介質(zhì)） 中 膨脹的體積與同一試樣在煤油（非極性介質(zhì)）中膨脹的體積之比，用以評價礦粉與瀝青結(jié)合料的粘附性能。 主要儀具：50ml，刻度為0.5ml的量筒、 天平、煤油、烘箱。 主要試驗步驟： 試樣烘干，加水15ml30ml碾磨， 裝入量筒，加水至50ml液面處； 方法同上，不同的是用煤油代替水。,2.1 礦粉的親水系數(shù),親水系數(shù)的計算： ： 親水系數(shù)，無量綱； vb：水中沉淀物體積（ml）； vh ：煤油中沉淀物體積（ml）；,親水系數(shù)大于1的礦粉，表明其對水的親和力大于對瀝青的親和力；反之，表明其對瀝青的親和力大于對水的親和力。,3. 纖維,纖維的分類：道路工程應(yīng)用中的纖維一般可分 為硬纖維和軟纖維兩種。 硬纖維是由不同工藝制作的拉、拔、軋、切的 鋼纖維和礦物纖維等； 軟纖維一般指植物纖維和化學(xué)合成纖維，可按材質(zhì)分為木質(zhì)素纖維、聚酯纖維、玻璃纖維、尼綸纖維等。 以下著重介紹木質(zhì)素纖維、聚酯纖維和玄武巖礦物纖維。,3.1 木質(zhì)素纖維,特點：化學(xué)上非常穩(wěn)定、不為一般的溶劑、酸、堿腐蝕，是一種廣泛應(yīng)用于水泥、石膏、石灰、墻襯等化學(xué)建材的粉狀增強纖維添加劑，具有改善施工和易性和優(yōu)化材料的特性。,3.2 聚酯纖