瀝青混合料試驗(yàn)2

1、學(xué) 習(xí) 情 境 4-2瀝青混合料試驗(yàn) 福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院黃玉萍學(xué) 習(xí) 目 的能夠進(jìn)行瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)能進(jìn)行瀝青混合料拌和，制作試件，測定瀝青混合料的毛體積密度和表觀密度能用馬歇爾試驗(yàn)儀測定瀝青混合料的流值和穩(wěn)定度，確定瀝青的最佳用量學(xué)習(xí)任務(wù)書 某工地計(jì)算某公路面層瀝青混合料中各種礦質(zhì)材料的配合比，用馬歇爾試驗(yàn)的穩(wěn)定度等指標(biāo)確定瀝青最佳用量。 (1)設(shè)計(jì)原始資料；混合料種類中粒式瀝青混合料，最大粒徑25mm。 瀝青混合料制備條件與施工設(shè)備：瀝青混合料在工廠拌和，用攤鋪機(jī)鋪筑壓路機(jī)碾壓。 (2)組成材料技術(shù)性質(zhì)：瀝青材料：環(huán)烷中間基石油瀝青，測定針入度、軟化點(diǎn)、延度三大指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果符合

2、技術(shù)要求。礦質(zhì)材料：碎石、砂、礦粉等分別進(jìn)行篩分析。要求：1）用矩形圖解法確定礦質(zhì)混合料級配組成。 2）確定瀝青混合料的瀝青最佳用量。何為瀝青混合料?瀝青路面越來越多地被應(yīng)用于不同等級的公路，其原因何在？地方道路高速公路城市道路1瀝青混合料是一種粘彈性材料，具有良好的力學(xué)性能，鋪筑的路面平整無縫，振動小，噪音低，行車舒適。2路面平整且有一定的粗糙度，耐磨好，無強(qiáng)烈反光，有利于行車安全。3施工方便，施工時(shí)不需要養(yǎng)護(hù)，能及時(shí)開通交通。4維修簡單，舊瀝青混合料可再生利用。1瀝青路面容易老化。2溫度穩(wěn)定性差。 但是！瀝青混合料 概述 老化定義？在長期的大氣因素作用下，因?yàn)r青塑性降低，脆性增強(qiáng)，粘聚力減

3、小，導(dǎo)致路面表面產(chǎn)生松散，引起路面破壞。瀝青路面老化現(xiàn)象夏季高溫瀝青易軟化，路面易產(chǎn)生車轍、波浪；冬季低溫時(shí)易脆裂，在車輛重復(fù)作用下易產(chǎn)生開裂。波浪車轍泛油溫度穩(wěn)定性差的表現(xiàn)：瀝青 混合料材料級配組成及空隙率大小分材料組成及 結(jié)構(gòu)分 制造工 藝分 公稱最大粒徑分1.特粗式瀝青混合料2.粗粒式瀝青混合料3.中粒式瀝青混合料4.細(xì)粒式瀝青混合料5.砂粒式瀝青混合料1.連續(xù)級配瀝青混合料2.間斷級配瀝青混合料1.密級配瀝青混合料2.半開級配瀝青混合料3.開級配瀝青混合料1.熱拌瀝青混合料2.冷拌瀝青混合料3.再生瀝青混合料目前公路與城市道路路面多采用復(fù)合類的瀝青混合料，如AC-16F既屬于熱拌瀝青混

4、合料、又屬于密級配的、中粒式瀝青混合料。 瀝青混合料 分類熱拌瀝青混合料種類 瀝青混合料 分類（3） 耐久性 瀝青混合料 技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1.技術(shù)性質(zhì)2.技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗(yàn)穩(wěn)定度（0.1mm）車轍試驗(yàn)動穩(wěn)定度（次mm）（1）高溫穩(wěn)定性（2）低溫抗裂性低溫彎曲試驗(yàn)水穩(wěn)性耐老化性耐疲勞性浸水馬歇爾試驗(yàn)殘留穩(wěn)定度（%）凍融劈裂試驗(yàn)殘留強(qiáng)度比（%）（4） 抗滑性（5）施工和易性公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范 JTG F40-2004 就是馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)要求參考規(guī)范瀝青混合料的拌合瀝青混合料的運(yùn)輸瀝青混合料的攤鋪瀝青混合料的碾壓瀝青路面的施工有著嚴(yán)格的程序這就是建材課程要解決的問題這是路面施工要解決的問題

5、瀝青混合料 學(xué)習(xí)內(nèi)容瀝青混合料的拌合拌制瀝青混合料，需解決以下問題：1.對原材料有何要求？如何對其檢測？2.怎樣配制瀝青混合料？即如何進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)？ 瀝青混合料 學(xué)習(xí)內(nèi)容瀝青材料瀝青混合料組成材料 粗集料細(xì)集料填料基質(zhì)瀝青改性瀝青各種粒徑的碎石（方孔篩）天然砂機(jī)制砂石屑礦粉最好都是堿性材料瀝青混合料 材料組成瀝青材料針入度 針入度指數(shù) 軟化點(diǎn)延度 蠟含量 閃點(diǎn) 溶解度 密度壓碎值 磨耗值 表觀相對密度吸水率 堅(jiān)固性 針片狀顆粒含量0.075mm顆粒含量 軟盡弱顆粒含量磨光值 粘附性 破碎面要求粗集料細(xì)集料填 料表觀密度 含水量 粒徑范圍 外觀親水系數(shù) 塑性指數(shù) 加熱安定性原材料名稱技術(shù)指標(biāo)執(zhí)

6、行標(biāo)準(zhǔn)1.公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程JTG E42-20052.公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范JTG F40-2004 公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程JTJ 052-2000 原材料的技術(shù)要求（P204P207） 表觀相對密度 堅(jiān)固性含泥量 砂當(dāng)量 亞申藍(lán)值 棱角性瀝青混合料 原材料技術(shù)要求目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段礦料的組成設(shè)計(jì)最佳瀝青用量確定圖解法或試算法集料篩分（水洗法）馬歇爾試 驗(yàn)確定工程級配范圍預(yù)估計(jì)算瀝青用量瀝青與集料相對密度測定配合比設(shè)計(jì)三個(gè)階段目標(biāo)配合比與生產(chǎn)配合比都是兩方面的設(shè)計(jì)，二者有何區(qū)別？ 瀝青混合料 配合比階段設(shè)計(jì)內(nèi)容礦料通過皮帶輸入拌和樓干燥筒加熱

7、振動篩二次篩分熱料提升到拌和樓熱料倉根據(jù)目標(biāo)配合比的OAC、OAC0.3%三組瀝青用量根據(jù)熱料比例確定生產(chǎn)配合比最佳瀝青用量OAC圖解法確定熱料比例生產(chǎn)配合比目標(biāo)配合比圖解法確定冷料比例確定目標(biāo)配合比最佳瀝青用量OAC取樣冷料篩分根據(jù)冷料比例成型5組馬歇爾試件通過調(diào)整控制室皮帶轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)計(jì)比例青用量確定提供標(biāo)準(zhǔn)為生產(chǎn)配合比最佳瀝熱料比例與最佳瀝青用量輸入控制室計(jì)算機(jī)生產(chǎn)瀝青混合料熱料篩分取分級目標(biāo)配合比與生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)關(guān)系圖成型3組馬歇爾試件 瀝青混合料 配合比階段設(shè)計(jì)區(qū)別（一）確定工程級配范圍（合成級配）目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)類型查施工技術(shù)規(guī)范，確定C或F型類型及級配范圍，并計(jì)算級級配中值。

8、69.5131824.53448708495規(guī)范中值4579132034607690規(guī)范下限81418263648628092100規(guī)范上限0.0750.150.30.61.182.364.759.513.216.0篩孔尺寸AC-16F瀝青混凝土合成級配要求一、礦料組成設(shè)計(jì) 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)1此處取樣的集料為冷料，可以從料場直接取樣。3料場取樣盡量要有代表性、均勻性。4其他指標(biāo)也需檢測，只是配合比設(shè)計(jì)時(shí)不使用。2礦粉直接從包裝袋中取樣。一、礦料組成設(shè)計(jì)（二）取樣各種集料（冷料）篩分（水洗法） 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)一、礦料組成設(shè)計(jì)（1）試驗(yàn)時(shí)取樣方法采用四分法。四分法

9、取樣立面圖平面圖（二）取樣各種集料篩分（水洗法）4篩分試驗(yàn)（4）采用通過百分率進(jìn)行下一步計(jì)算。（2）水泥混凝土用集料可采用干篩法試驗(yàn)。（3）瀝青混合料及基層用集料用水洗法試驗(yàn)。 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)（三）用圖解法或試驗(yàn)算法確定各種礦料的組成比例1繪制矩形圖框。2連接對角線，表示設(shè)計(jì)級配中值（即平均值）。3采用數(shù)學(xué)坐標(biāo)繪制縱坐標(biāo)，表示集料通過百分率（%）。4用以下方法繪制橫坐標(biāo)，表示篩孔尺寸（mm）：（1）先計(jì)算每個(gè)篩孔的設(shè)計(jì)級配中值（通過率）；（2）在縱坐標(biāo)上根據(jù)每個(gè)篩孔的設(shè)計(jì)級配中值，平行作直線與對角線相交；（3）根據(jù)交點(diǎn)作垂線，與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)即為每個(gè)篩孔的位置。5在矩形圖上繪制

10、出各集料的通過百分率的篩分曲線。6按照各集料曲線重疊、相接、相離三種情況確定各集料的用量比例。7根據(jù)確定的集料比例計(jì)算礦料的合成級配，判斷其是否在工程級配范圍內(nèi)，否則需進(jìn) 行比例調(diào)整，重新計(jì)算直到滿足標(biāo)準(zhǔn)為止。一、礦料組成設(shè)計(jì) 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟AC-16F礦料合成級配曲線示例縱坐標(biāo)為數(shù)學(xué)坐標(biāo)橫坐標(biāo)為泰勒曲線的橫坐標(biāo)二、最佳瀝青用量的確定目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)（一）測定瀝青與集料的相對密度1測定瀝青的相對密度 （b）非經(jīng)注明，測定瀝青密度的標(biāo)準(zhǔn)水溫為15。瀝青與水的相對密度是指25相同溫度下的密度之比?？梢詼y定15密度，換算得相對密度（25/25）二者換算關(guān)系為：瀝青與水的相對密度

11、（25/25） 瀝青的密度（15）0.996公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程 JTG E42-20052測定集料毛體積相對 密度（ ） 與表觀相對密度（ ）（網(wǎng)籃法）公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程 JTJ 052-2000 測定標(biāo)準(zhǔn)測定標(biāo)準(zhǔn) 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟二、最佳瀝青用量的確定目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)（二）預(yù)估計(jì)算瀝青用量1計(jì)算礦料的合成毛體積密度（sb ）2計(jì)算礦料的合成表觀相對密度（ sa ）100sb=P22+P11Pnn100sa=P2 2+P1 1Pn nP1、P2Pn各種礦料的比例, 其 和為1001、2 n各種礦料相應(yīng)的 毛體積相對密度1、2n各種礦料 相應(yīng)的表觀相對密度 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟二、

12、最佳瀝青用量的確定目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)（二）預(yù)估計(jì)算瀝青用量3預(yù)估瀝青混合料適宜的油石比（Pa）或含油量（Pb ）PaPb=Pa+100Pa1Pa=sbsb1Pa1已建類似工程標(biāo)準(zhǔn)油石比,%sb礦料合成毛體積相對密度sb1礦料合成毛體積相對密度 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟二、最佳瀝青用量的確定目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)（三）馬歇爾試驗(yàn)1按照確定的礦料比例配料，根據(jù)預(yù)估的油石比為中值，以0.5%的間隔成型5組馬歇爾試件。（1）按確定的礦料比例，計(jì)算本次成型試件所需礦料的數(shù)量。（3）試模、套筒及擊實(shí)座等應(yīng)置于100烘箱中加熱1h。（4）拌合時(shí)先加入粗細(xì)集料到拌合機(jī)，再加入熱瀝青（瀝青采用 減量法稱量），拌和11.5min，

13、再加入加熱后的礦粉，繼續(xù) 拌和， 標(biāo)準(zhǔn)拌合時(shí)間共3min。（5）成型馬歇爾試件時(shí)試模上下要墊濾紙，試件周邊插搗15次， 中間插搗10次，應(yīng)先成型1個(gè)試件進(jìn)行高度校核，校核公式 如下：要求試件高度調(diào)整后的混合料質(zhì)量 =所得試件高度原用混合料質(zhì)量（6）根據(jù)調(diào)整后的混合料質(zhì)量進(jìn)行稱量，成型所有試件。（2）烘料時(shí)，粗細(xì)可混合加熱，礦粉單獨(dú)加熱。公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程 JTJ 052-2000 測定標(biāo)準(zhǔn) 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟二、最佳瀝青用量的確定目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)（三）馬歇爾試驗(yàn)2冷卻、脫模（1）冷卻方法有三種試件橫置室溫冷卻：12h以上電風(fēng)扇吹：1h以上浸水冷卻：3min以上最好，但時(shí)間太長。較好

14、，但冷卻效果不好，時(shí)間一般需延長。工程上常采用室溫下用電風(fēng)扇吹12h以上冷卻（2）脫模3高度測量測量工具：游標(biāo)卡尺測量方法：四個(gè)方向測量，取平均值。合格判斷：標(biāo)準(zhǔn)試件63.51.3mm；超出此范圍作廢。公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程 JTJ 052-2000 測定標(biāo)準(zhǔn)局限性大，只能用于測定穩(wěn)定度和流值。 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟二、最佳瀝青用量的確定目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)（三）馬歇爾試驗(yàn)4馬歇爾試件密度測定（1）通常采用表干法測定毛體積相對密度（2）對于吸水率大于2%的試件，宜改用蠟封 法測定毛體積相對密度。maf =mw+mfSa =mwmfmamf100公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程 JTJ 052

15、-2000 測定標(biāo)準(zhǔn) 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟二、最佳瀝青用量的確定目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)（三）馬歇爾試驗(yàn)5馬歇爾穩(wěn)定度、流值測定公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程 JTJ 052-2000 測定標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件養(yǎng)護(hù)溫度為60養(yǎng)護(hù)時(shí)間為3040min 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟二、最佳瀝青用量的確定目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)（三）馬歇爾試驗(yàn)6馬歇爾物理指標(biāo)計(jì)算（1）確定礦料的有效相對密度（ se ）公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范 JTG F40-2004 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)se礦料的有效相對密度,無量綱Pb試驗(yàn)采用的瀝青含量,%t試驗(yàn)瀝青含量條件下實(shí)測的混合料 的最大理論相對密度,無量綱b瀝青的相對密度(25/25),無量綱 C合成礦料的瀝青

16、吸收系數(shù) wx合成礦料的吸水率,%sb礦料的合成毛體積相對密度,無量綱sa礦料的合成表觀相對密度,無量綱 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟二、最佳瀝青用量的確定目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)（三）馬歇爾試驗(yàn)6馬歇爾物理指標(biāo)計(jì)算（2）確定瀝青混合料的最大理論相對密度（ ti ）100ti=Paib+100se+Pai或100ti=Pbib+sePsi公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范 JTG F40-2004 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)ti相對于計(jì)算瀝青用量Pb時(shí)的混合料 最大理論相對密度,無量綱Pai所計(jì)算的瀝青混合料中的油石比,%Pbi所計(jì)算的瀝青混合料中的瀝青含量, Pbi= Pai (1+ Pai),%Psi所計(jì)算的瀝青混合料中的礦料含量 Ps

17、i= 100Pbi,%se礦料的有效相對密度,無量綱b瀝青的相對密度(25/25),無量綱 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟二、最佳瀝青用量的確定目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)（三）馬歇爾試驗(yàn)6馬歇爾物理指標(biāo)計(jì)算公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范 JTG F40-2004 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)VV試件的空隙率,%VMA試件的礦料間隙率,%VFA試件的有效瀝青飽和度,%f試件的毛體積相對密度,無量綱t混合料的最大理論相對密度,實(shí)測或 計(jì)算,無量綱Ps各種礦料占瀝青混合料總質(zhì)量的百分 率之和, PS=100PS,%sb礦料的合成毛體積相對密度,無量綱 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟二、最佳瀝青用量的確定目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)（四）最佳瀝青用量確定1將不同油石比（或含油

18、量）的馬歇爾試驗(yàn)的所有指標(biāo)點(diǎn)繪于圖上：毛體積相對密度(%)油石比穩(wěn)定度(KN)(%)油石比規(guī)范要求5KNa1=5.9%a2=5.28% 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟二、最佳瀝青用量的確定目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)（四）最佳瀝青用量確定1將不同油石比（或含油量）的馬歇爾試驗(yàn)的所有指標(biāo)點(diǎn)繪于圖上：空隙率(%)(%)油石比流值(mm)油石比(%)規(guī)范要求24.5mm 規(guī)范要求36%a3=5.32% 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟二、最佳瀝青用量的確定目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)（四）最佳瀝青用量確定1將不同油石比（或含油量）的馬歇爾試驗(yàn)的所有指標(biāo)點(diǎn)繪于圖上：飽和度油石比(%)(%)間隙率(%)(%)油石比規(guī)范要求7085%規(guī)范要求14% a4無法

19、確定 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟二、最佳瀝青用量的確定目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)（四）最佳瀝青用量確定2確定OAC1（1）從上述圖上找出毛體積密度最大值對應(yīng)瀝青用量a1、穩(wěn)定度最大值對應(yīng)瀝青用量a2、 目標(biāo)空隙率（或中值）對應(yīng)瀝青用量a3、瀝青飽和度范圍內(nèi)的中值對應(yīng)瀝青用量a4（2）計(jì)算OAC1=（ a1 +a2+ a3+ a4 ）4a1=5.9%； a2=5.28%； a3=5.32%； a4無法確定如果所選擇的瀝青用量范圍未能涵蓋瀝青飽和度的要求范圍，只取a1、a2、a3計(jì)算OAC1=（ a1 +a2+ a3）3=5.50% 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟二、最佳瀝青用量的確定目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)（四）最佳瀝青用量確定3確定O

20、AC2（1）從上述圖上找出符合規(guī)范要求的各物理指標(biāo)的用油量，繪于下圖，找出滿足所有指 標(biāo)的公共瀝青用量范圍，并查出最大值OACmax和最小值OACmin。公共瀝青用量中OACmax=5.78%OACmin=5.37%（2）計(jì)算OAC2=（OACmax+OACmin）2OAC2=5.58% 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟二、最佳瀝青用量的確定目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)（四）最佳瀝青用量確定4最佳瀝青用量OAC=（OAC1+OAC2）2OAC=（OAC1+OAC2）2 = 5.54% 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟二、最佳瀝青用量的確定目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)（四）最佳瀝青用量確定（1）計(jì)算瀝青結(jié)合料被集料吸收的比例及有效瀝青含量（2）根據(jù)需

21、要計(jì)算有效瀝青的體積百分率及礦料的體Pba被集料吸收的瀝青結(jié)合料比例,%Pbe有效瀝青膜用量,%se礦料的有效相對密度,無量綱sb材料的合成毛體積相對密度,無量綱b瀝青的相對密度(25/25),無量綱Pb瀝青含量,%PS各種礦料占瀝青混合料總質(zhì)量的百分率之和, PS=100PS,%Vbe有效瀝青體積百分率,%Vg礦料的體積百分率,%f 試件的毛體積相對密度,無量綱VV試件的空隙率,%積百分率5 檢驗(yàn)最佳瀝青用量時(shí)的粉膠比和有效瀝青膜厚度 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟二、最佳瀝青用量的確定目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)（四）最佳瀝青用量確定（3）計(jì)算最佳瀝青用量時(shí)的粉膠比和有效瀝青膜厚度FB粉膠比,無量綱P0.075礦料中0.075mm的通過率,%Pbe有效瀝青含量,%SA集料的比表面積,m2kgPi各種粒徑的通過率,%FAi相應(yīng)于各種粒徑的集料的表面積系數(shù)DA瀝青膜有效厚度,mb瀝青的相對密度(25/25),無量綱5 檢驗(yàn)最佳瀝青用量時(shí)的粉膠比和有效瀝青膜厚度 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)一、礦料組成設(shè)計(jì)1取樣各種集料，此處